Academic literature on the topic 'Руйнівне напруження'

Вступ. Проєктування ракетних конструкцій передбачає процес комп'ютерного моделювання їхньої механічної поведінки за умов експлуатації. За кресленнями оптимального проєкту, отриманого в результаті обчислювальних експериментів, виготовляють фізичний прототип, який піддають випробуванням, за результатами успішності яких переходять до виготовлення серійної продукції. Питома вага комп'ютерного моделювання в цьому процесі постійно зростає, позаяк експериментальні дослідження є доволі обмеженими і високовартісними.Проблематика. Оцінки міцності конструкцій істотно залежать від точності й достовірності даних про їхній напружено-деформований стан за умов експлуатації. Тому розроблення програмного забезпечення для оцінювання напружено-деформованого стану конструкцій на основі високоточних математичних моделей є надзвичайно актуальним.Мета. Розроблення методології адекватного дослідження міцності складних конструкцій ракетної техніки за інтенсивних силових навантажень та визначення руйнівних навантажень за результатами комп’ютерного моделювання.Матеріали й методи. За припущення, що переміщення й деформації є великими, а напруження перевищують межупластичності матеріалів, задачу сформульовано в межах геометрично нелінійної теорії термопружно-пластичності.Для її розв’язування використано метод скінченних елементів.Результати. Розроблено методологію дослідження напруженого стану складних конструкцій ракетної техніки заінтенсивних силових навантажень з метою оцінювання руйнівних навантажень таких конструкцій за результатами комп’ютерного моделювання на основі уточнених математичних моделей, яку успішно апробована на Державномупідприємстві «Конструкторське бюро «Південне» ім. М.К. Янгеля» при проєктуванні паливних баків ракети-носія.Висновки. Розроблена методологія дає можливість суттєво скоротити або й взагалі відмовитись від натурних експериментів, під час яких конструкцію доводять до руйнування.

Доведено, що для захисту елементів металевих поверхонь від корозії та зношення ефективним є використання захисних полімерних композитних покриттів. Встановлено, що для створення полімерного композитного матеріалу з поліпшеними когезійними властивостями потрібно вводити в епокси-поліефірний зв'язувач наповнювачі різної природи та дисперсності, модифікатори та пластифікатори. Експериментально встановлено, що введення двокомпонентного наповнювача різної природи та дисперсності впливає на показники руйнівних напружень під час згинання композитного матеріалу. Методом ортогонального центрального композиційного планування експерименту доведено, що для створення композиту з підвищеними показниками руйнівних напружень під час згинання потрібно вводити дискретне вуглецеве волокно з розмірами часток d = 6…8 мкм, l = 0,5…1,5 мм – 0,05 мас. ч. та окиснену нанодисперсну добавку з дисперсністю d = 5…8 нм – 0,05…0,075 мас. ч. на 100 мас. ч. епокси-поліефірного зв'язувача. При цьому показники руйнівних напружень під час згинання підвищуються до σзг = 72,6…75,5 МПа. Додатково встановлено вплив двокомпонентного наповнювача на ударну в'язкість розробленого епокси-поліефірного композиту. Проаналізовано, що введення дискретного вуглецевого волокна за вмісту 0,10…0,15 мас. ч. та окисненої нанодисперсної добавки 0,05…0,075 мас. ч. на 100 мас. ч. епокси-поліефірної матриці дає змогу отримати підвищені показники ударної в'язкості композитного матеріалу (W = 9,1…9,4 кДж/м2). Отримані результати дають змогу створити полімерний матеріал із поліпшеними в комплексі показниками когезійних властивостей.

Проведені дослідження напружено-деформованого стану паливних баків вафельного типу ракет-носіїв з метою прогнозування їх несучої здатності. Використовувалося програмне забезпечення, розроблене на основі методу скінченних елементів, що дозволяє проводити аналіз термонапруженого стану конструкцій у тривимірній постановці з урахуванням пластичних деформацій. При побудові розрахункової моделі враховувалися конструктивні особливості паливного бака. Розрахункові значення руйнівних навантажень визначаються діаграмами пружно-пластичного деформування матеріалу бака.

Проведено дослідження впливу дрібнозернистих вогнетривких наповнювачів різної фізичної природи на фізико-механічні властивості і структуру пластифікованих тріхлоретілфосфатом епоксидних композитів на основі епоксидно-діанової смоли ЕД-20. Внаслідок такого аналізу отриманих даних вибрано оптимальний наповнювач, що забезпечує зниження горючості композиту, а також підібрано оптимальну концентрацію, за якої забезпечуються оптимальні значення ударної в'язкості, руйнівних напружень і модуля пружності при вигині, а також структура композиту.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди. – Національний авіаційний університет, Київ, 2010. Дисертаційна робота присвячена розробці нової практичної інженерної методики оцінки надійності технічного стану експлуатованих будівель промислового призначення, підвищеного рівня відповідальності з урахуванням факторів ризику, що проявились за термін експлуатації та в подальшому розвитку створюють загрози руйнування. Проведені довготривалі натурні експериментальні дослідження зміни технічного стану експлуатованих будівель із залізобетонним каркасом, що знаходяться в реальних умовах експлуатації, ідентифіковані небезпечні руйнівні тенденції. Виконані чисельні моделювання роботи досліджених об’єктів з урахуванням реальних умов експлуатації та фактичного технічного стану, за результатами аналізу їхніх напружено-деформованих станів ідентифіковані небезпечні руйнівні тенденції. Виконані порівняльні аналізи натурних та чисельних досліджень, які показали достатню точність результатів, одержаних за розробленою методикою, а також покладених в її основу передумов і допущень.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 – строительные конструкции, здания и сооружения. – Национальный авиационный университет, Киев, 2010. Диссертационная работа посвящена разработке новой практической инженерной методике оценки надежности технического состояния эксплуатируемых зданий промышленного назначения, повышенного уровня ответственности с учетом факторов риска, которые проявились в период эксплуатации и в дальнейшем развитии создают угрозы разрушения. В работе изложена методика, которая позволяет давать объективную оценку фактического технического состояния зданий, работающих в реальних условиях, идентифицировать развитие опасных тенденций, которые создают риски разрушений, как объекта, так и его конструктивних элементов. Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы, показана научная новизна, практическое значение, апробация и внедрение результатов. В разделе 1 рассмотрены вопросы современного состояния и результаты предыдущих исследований по обеспечению надежности строительных объектов, оценке предельных состояний и риска разрушений. Для решения поставленной задачи надежность и риск строительных объектов рассматривались с позиции обеспечения безопасности – снижения уровня опасности на основе минимизации целевой функции и доведения уровня опасности к безопасной величине. В качестве критерия оценки безопасности зданий повышенного уровня ответственности приняты их граничные значения уровней надежности и риска. Величина риска может отображать не только степень сопротивления конструкций, изменение внешних и внутренних воздействий, но и учитывает их вероятностный характер, что является наиболее приемлемой оценкой фактического технического состояние эксплуатируемых объектов на основе изменения регламентированных параметрических показателей. В разделе 2 сформулированы и проведены исследования концептуально общих вопросов теоретических основ надежности и риска по проблеме обеспечения безопасности строительных объектов. Обоснован процессный подход определения и оценки факторов риска разрушений, которые проявляются в реальных условиях эксплуатации из признаков неопределенности технического состояния (информационной энтропии). Согласно концепции конструкционной безопасности строительных объектов, используя гипотезу независимости каждой «п» групи конструктивных элементов, в соответствии со стандартними значениями уровней риска и информационной энтропии, сформулирован алгоритм требований надежности, дана оценка категорий технического состояния. Идентификация опасных разрушающих тенденций осуществляется путем сопоставления результатов натурных и аналитически-расчетных данных по скорости изменения параметрических значений регламентированных нормами проектирования и строительства. Категория технического состояния оценивается на основе экспертной оценки с использованием приемов нечеткой логики – лингвистической переменной «очень» при отождествлении значений «надежность» и «соответствие». В разделе 3 приведено обоснование методики проведения полномасштабных натурных исследований представителей объектов повышенного уровня ответственности. Разработан алгоритм визуальных и инструментальных обследований для получения достоверной объективной информации фактических параметрических и непараметрических значений. По скорости изменения и приросту местных, вертикальных, горизонтальних линейных перемещений и перекосу ячейки каркаса, определены опасные тенденции, дальнейшее развитие которых вызывает риски разрушений. В разделе 4 по результатам натурных исследований проведен анализ напряженно-деформированного состояния объектов по модели «Основание–Фундамент–Каркас» с использованием программного комплекса (ПК) Structure CAD "SCAD" и программы «КРОСС» для учета распределительных свойств оснований. Результатами расчета определены вынужденные перемещения каждой «п» группы конструктивных элементов по направлениям основной системы координат (X, Y, Z), идентифицированы опасные разрушающие тенденции. На основании накопленной базы данных по обследованным объектам выполнен сравнительный анализ совпадения результатов идентификации опасных разрушающих тенденций натурных и численных исследований. В разделе 5 приведены примеры практического применения результатов исследований. Материалы исследований использованы при обследовании, паспортизации, разработке проектов по усилению конструктивных элементов объектов Центрального хранилища Национального банка Украины, разработки проектов реконструкции «Винницкий сыркомбинат», «Производственный корпус завода «Красное знамя», «Гадяцкий хлебозавод».
The thesis for taking the scientific degree of Candidate of Technical Sciences in speciality 05.23.01 – Building Constructions, Buildings and Structures. – National Aviation University. – Kiev, 2010. The thesis is devoted a new practical design engineering procedure of estimation of reliability of the technical condition of maintained industrial buildings, increased level of responsibility, taking into account risk factors which showed up for the term of exploitation and in further development create destruction threats. Long-term natural experimental researches of change technical condition of maintained buildings with a concrete formwork, which are in the real terms exploitations, identified dangerous destructive tendencies are are conducted. It is executed numerical modelling of work of the investigated objects taking into account real terms of exploitation and an actual technical condition, by results of their analysis of tensely-deformed states, dangerous destructive tendencies are identified. It is executed comparative analyses of natural and numerical researches, which have shown sufficient accuracy of results gained by developed technique, and also preconditions taken as a principle to an offered technique and formulas.

Дисертація присвячена проблемам розроблення критеріїв оцінювання безпечної роботи та здійснення прогнозних розрахункових оцінок міцності та залишкового ресурсу тривало експлуатованих нафтогазопроводів із наявними дефектами, що є базисом для експертних висновків про можливість їх подальшої безпечної роботи або виведення з експлуатації. На основі проведених досліджень поверхневого тріщиноутворення при корозійно-втомній пошкоджуваності сталей для нафтогазопроводів отримано критеріальне співвідношення між довжиною поверхневої тріщини, характеристичним значенням прикладеного напруження та параметрами електрохімічного розчинення металу, а також отримано вираз для визначення період до зародження поверхневої корозійно-втомної тріщини. Одержано нові експериментальні дані про зміну характеристик циклічної тріщиностійкості трубопровідних сталей залежно від сумісного впливу часу експлуатації та корозійних середовищ. Запропоновано розрахункову методику та алгоритм її чисельної реалізації для оцінювання специфіки розвитку тріщин у стінках трубопроводів залежно від стану металу та оточуючого корозійного середовища, на основі якої досліджено кінетику поширення тріщиноподібних дефектів різної форми при їх розвитку в стінці труби за втомним та корозійно-втомним механізмом. Запропоновано критерії безпечної експлуатації та оцінювання довговічності тривало експлуатованих нафтогазопроводів на підставі концепції порогового дефекту та умов потенційного катастрофічного руйнування дефектної труби. Розроблено методику визначення руйнівного тиску у нафтогазопроводах з корозійно-втомними тріщиноподібними дефектами, яка враховує чинник потенційної можливості субкритичного росту тріщини за втомним механізмом. Запропоновані підходи дозволили оцінити залишковий ресурс лінійних ділянок деяких дефектних нафтогазопроводів із урахуванням деградації властивостей металу під довготривалою дією експлуатаційних чинників середовища.
The dissertation focuses on problems of development of criteria for assessment of safe operation and forecasting of strength and residual lifetime of the long-term exploited oil-and-gas pipelines with defects for making of the expert conclusions on possibility of their further safe work or decommissioning. Based on studies of surface corrosion fatigue cracking of steels for oil-and-gas pipelines, the criterion relation between surface crack length, characteristic value of applied cyclic stress and parameters of the electrochemical dissolution of metal was derived, On this ground the formula for calculation of the period of nucleation of surface corrosion fatigue crack has been proposed and verified. The new experimental data on the corrosion fatigue crack growth behaviour of pipeline steels were received and analysed depending on the operation time and the presence of corrosion environments. The calculation method and algorithm of its numerical realisation for assessment of the specificity of fatigue crack growth in the wall of pipe was developed and on this base the kinetics of crack propagation was determined for defects of different shape under fatigue and corrosion fatigue conditions. The criteria of safe operation and for assessment of residual lifetime were proposed on the basis of concept of threshold defect and conditions of potential catastrophic failure of defective pipe. The method for determination of the failure pressure in the defected oil-and-gas pipelines was developed with taking into account the potential possibility of subcritical crack growth under fatigue mechanism. The developed methods were used for fracture risk assessment and residual lifetime evaluation of some linear sections of the long-term exploited oil-and-gas pipelines with defects.