Ви є тут

Експериментально-теоретичний метод розрахунку втомної міцності суднових корпусних конструкцій

Автор: 
Коростильов Леонтій Іванович
Тип роботи: 
Дис. докт. наук
Рік: 
2006
Артикул:
3506U000663
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
Методологія нового підходу до створення розрахункового методу оцінки втомної
міцності конструктивних вузлів
2.1. Загальні положення і принципи розробки розрахункового методу
Викладений у розділі 1 аналіз підходів і відповідних методів оцінки втомної
міцності суднових корпусних вузлів дозволяє сформулювати основні принципи,
завдяки яким розрахунковий метод в обов’язковому порядку забезпечував би
вирішення на належному рівні всіх основних задач теорії надійності, в тому
числі і оптимізаційну.
Очевидно, використання для такої мети емпіричного методу [11, 14, 172, 177], де
в якості показника втоми вузла виступає ефективний коефіцієнт концентрації
напружень, неможливо признати раціональним. З точки зору практичного
проектування такий шлях зводився б до того, що досить часто для отримання
надійних результатів, а при проектуванні нових нестандартних конструкцій –
завжди доводилося б звертатися до прямого експерименту при відпрацюванні
корпусних вузлів. Таку процедуру в реальних умовах важко здійснити, бо вона
вимагатиме значних матеріальних витрат і часу.
Із цим погоджуються самі автори згаданого вище методу. “Известно, что мало
отличающиеся, на первый взгляд, варианты конструктивного оформления, ...
характеризуются резко отличающимися показателями усталостной долговечности.
Связать показатели их долговечности с уровнем напряженности отдельных точек
узлов не удается. По этой причине в расчетной модели не учитывается конкретная
форма узлов, не рассматриваются локальные особенности распределения в них
напряжений... Влияние же конкретной формы на прочность вводится в число сильно
действующих факторов, не включаемых в расчетную модель [14, с. 26-27].”
“Сложность их «узлов» геометрии исключает возможность точного моделирования
напряженного состояния, особенно, если учесть влияние на последнее конкретного
исполнения узла. Впрочем, и точное знание полей напряжений вряд ли дало бы
возможность прогнозировать работоспособность, исходя из данных испытаний
образцов. Ведь при сложном напряженном состоянии параметры усталостного
разрушения связаны не только с наибольшими напряжениями (деформациями), но и с
другими факторами (протяженностью зон таких напряжений, градиентами,
объемностью напряженного состояния)..., влиянием на получаемые результаты
конкретного технологического процесса и даже конкретного исполнения узла. Для
получения необходимых данных о работоспособности имеется только один путь –
систематические испытания узлов в условиях нагружения, близких к
эксплуатационным” [14, с. 237].
Викладені вище положення, незважаючи на всю їх серйозність, за деякими пунктами
все ж необхідно визнати надто категоричними. Проте не може бути сумніву в тому,
що найважливішим і в значній мірі визначальним фактором все ж є характер і
рівень напружено-деформованого стану вузла в цілому та зон концентрації
напружень. Інші досить впливові, але менш визначальні фактори так чи інакше
“розмивають” зону можливих значень характеристик втоми, залежних, в першу
чергу, від напружено-деформованого стану. Але границі цього “розмивання” можуть
бути оцінені і навіть обмежені в залежності від вимог до рівня і стабільності
технологічних процесів. Якщо б це було не так, то явище втоми вузлів взагалі не
підпорядковувалось би ніяким закономірностям і тоді будь-які методи досліджень,
в тому числі експериментальні, втрачали би сенс. Оскільки певні закономірності
все ж виявляються (хоча зі значним розсіюванням), є підстава вважати, що
визначальним фактором виступає напружено-деформований стан, і передусім по
відношенню до нього треба визначати показники втоми, вносячи поправки на вплив
інших факторів. Цей принцип підтверджується наведеними в розділі 5 результатами
численних випробувань на втому при різних рівнях навантаження моделей вузлів,
виготовлених на суднобудівних заводах Півдня України: Чорноморському, імені
61-го Комунара, Херсонському.
Як приклад, отримані при випробуваннях кількох серій однотипних вузлів
експериментальні дані показують, що в області малоциклової втоми (до 105
циклів) спостерігається певна стабільність показників утоми [80, 90, 94, 98].
Так, для поширеного конструктивного типу вузла перетину поясків рівновисоких
балок за умов, близьких до віднульового циклу навантаження з номінальним
напруженням smax н » 0,75 sт, максимальний розкид числа циклів до появи тріщини
довжиною близько 1 мм не перебільшує 1,5...2,5 навіть при не досить стабільному
технологічному виготовлені натурних моделей у виробничих умовах суднобудівного
заводу. Можна чекати, що в області багатоциклової втоми цей розкид буде
більшим. Однак, навіть якщо він сягатиме 5 чи 10, то і в цьому випадку є
підстава розраховувати на практично допустиму розрахункову оцінку.
Таким чином, можна вважати доказаним, що при звичайно досяжному у виробничих
умовах рівні стабільності технології виготовлення вузлів визначальним фактором
утомних пошкоджень є напружено-деформований стан. Це дає підґрунтя для
створення розрахункових методів. З цієї причини є надмірним песимізм деяких
авторів щодо можливості розробки розрахункового методу оцінки втомної міцності
в залежності від параметрів напружено-деформованого стану вузла в районі
концентратора напружень.
У деформаційному методі [153, 154, 156, 157] обговорюваний вище принцип
залежності показників втоми від напружено-деформованого стану вузла
відтворюється автоматично. Але необхідність достатньо точної оцінки таких
показників вимагатиме кожен раз нових розрахунків через велику різноманітність
вузлів і технологічних особливостей їх виготовлення, а також можливо значне
ч