Забезпечення надійності конструкцій для освоєння арктичного шельфу вимагає обгрунтованого призначення критеріїв тріщиностійкості застосовуваних матеріалів з позицій механіки руйнування та розробки методів розрахунку циклічного ресурсу зварених вузлів конструкцій. Реалізацію практичних рішень за кожним із напрямків ускладнює недостатня розробленість ряду теоретичних аспектів механіки руйнування. Розглянуто шляхи їх подолання.

Особенностью технологии технического контроля изделий с многослойной стенкой является необходимость испытаний на герметичность внутренних сварных соединений. Проанализированы сквозные дефекты сварных соединений и факторы, определяющие параметры межслойных зазоров. Приведены методы расчета сближения двух контактирующих поверхностей в межслойном зазоре. Описаны результаты исследования заполнения газом полости межслойных зазоров.

Изложены основные проблемы, связанные с обеспечением безопасности эксплуатации конструкций и сооружений, возникающие при расчете их прочности, испытаниях и в процессе эксплуатации. Особое внимание уделено теории, методам и средствам диагностики и оценки состояния материала конструкций, его остаточному ресурсу. Рассмотрены основные вопросы теории прогнозирования и принятия решений при оценке состояний конструкций. Освещены современные методы расчета и измерения температурных полей, напряжений и деформаций. Показаны способы борьбы с вредными последствиями сварочных напряжений и деформаций. Описаны основы классической и квантовой механики разрушения.

С помощью методов условных пластических деформаций и прямого интегрирования разрешающих уравнений в напряжениях получены выражения для расчета остаточных напряжений в бесконечной пластине с прямолинейным швом. Проведен численный анализ задачи и показано, что даже в сравнительно тонких пластинах в окрестности шва имеет место объемное напряженное состояние.

Проанализировано влияние остаточных от сварочного нагрева напряжений на устойчивость элементов стальных конструкций под действием внешних нагрузок. Описана теория распространения тепла применительно к сварочному нагреву. Рассмотрены методы расчета остаточных напряжений, проведенные в Московском высшем техническом училище им.Э.Баумана и Институте электросварки им. Е.Патона НАН Украины. Предложен метод, в котором физические соотношения приняты из реальных сварочных термодеформационных циклов. Изложена теория и алгоритмы расчетов на устойчивость сжатых, сжато-изогнутых сварных стержней и плоской формы изгиба сварных балок, изучена их жесткость.

Наведено відомості щодо напружено-деформованого стану зварних з'єднань, а також критерії оцінки та методи опору металу на стадії зародження та поширення тріщини. Проаналізовано вплив дефектів, механічної неоднорідності, корозії на міцність зварних конструкцій за різних умов їх експлуатації (низьких і високих температур).

Приведены сведения о напряженно-деформированном состоянии сварных соединений, а также критерии оценки и методы сопротивления металла на стадии зарождения и распространения трещины. Проанализировано влияние дефектов, механической неоднородности, коррозии на крепость сварных конструкций в различных условиях их эксплуатации (низких и высоких температур).

Викладено принципи розрахунків міцності та проектування зварних з'єднань. Розглянуто основні поняття теорій пружності та пластичності. Наведено методику механічних випробування зварних з'єднань і металу шва за умов навантаження, що циклічно змінюється, зниженої та підвищеної температур, за наявності тріщиноподібних дефектів. Подано інформацію про вплив концентрації напружень на міцність, ефективний коефіцієнт концентрації, діаграму межових напружень, критерії крихкого руйнування, а також вплив зниженої температури на механічні властивості основного металу та зварних з'єднань.

Изложены принципы расчетов и проектирования сварных соединений. Рассмотрены основные понятия теорий упругости и пластичности. Приведена методика механических испытаний сварных соединений и металла шва при циклически изменяющейся нагрузке, пониженной и повышенной температурах, наличии трещиноподобных дефектов. Подана информация о влиянии концентрации напряжений на прочность, эффективном коэффициенте концентрации, диаграмме предельных напряжений, критериях хрупкого разрушения, влиянии пониженной температуры на механические свойства основного металла и сварных соединений.

Наведено відомості про напружено-деформований стан зварних з'єднань, критерії оцінки та методи визначення опору металу на стадії зародження та поширення тріщини. Розглянуто особливості впливу дефектів, механічної неоднорідності, низьких температур, корозії на якість зварних з'єднань. Охарактеризовано кутові шви, таврові та напускні з'єднання з лобовими та фланговими швами. Розкрито особливості визначення межі витривалості матеріалу, коефіцієнту запасу, а також причини розбіжностей конструкційної та розрахункової міцності зварних з'єднань.

Приведены сведения о напряженно-деформированном состоянии сварных соединений, критерии оценки и методы определения сопротивления металла на стадии зарождения и распространения трещины. Рассмотрены особенности влияния дефектов, механической неоднородности, низких температур, коррозии на качество сварных соединений. Охарактеризованы угловые швы, тавровые и напускные соединения с лобовыми и фланговыми швами. Раскрыты особенности определения предела стойкости материала, коэффициента запаса, а также причины различий конструкционной и расчетной прочности сварных соединений.

Розглянуто сумісний вплив залишкових зварювальних напруг і концентрації напруг на втомну міцність зварних з'єднань. Показано, що ступінь впливу залишкових напруг на зниження витривалості, за наявності різких концентраторів, невеликий.

Рассмотрено влияние остаточных сварочных напряжений на усталостную прочность сварных соединений и конструкций. Показано, что для выявления степени влияния остаточных напряжений на выносливость необходимо использовать специальные методы оценки, исключающие воздействие других факторов.

Joint influence of remaining welding tensions and concentration of tensions is considered on tireless durability of the welded connections. It is rotined that the degree of influencing of remaining tensions on the decline of endurance, at presence of sharp reflector-absorbers, is small.

Приведены результаты исследований, касающихся методов прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций. Предложен подход к определению данного ресурса для магистральных трубопроводов, оборудования атомной и тепловой энергетики, крупных хранилищ нефти и газа, мостов и мостовых переходов, плотин, туннелей, элементов металлургического оборудования и других конструкций на основе мониторинга эксплуатационной нагруженности, данных технической диагностики состояния сварных сонединений (узлов) и соответствующих расчетных кодов для прогнозных оценок. Рассмотрены примеры решения конкретных задач, связанных с прогнозированием ресурса безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций длительного срока эксплуатации.

Раскрыта сущность основных понятий и определений теории упругости и пластичности, рассмотрена методика оценивания напряженно-деформированного состояния сварных соединений. Описан механизм влияния концентраторов на распределение напряжений и деформаций. Проанализирован процесс распространения трещины в общем случае и при наличии в материале хрупкой зоны. Показано влияние дефектов на работоспособность сварных конструкций. Приведены энергетические методы определения сопротивляемости металла образованию и распространению трещины. Рассмотрено влияние различных факторов (механической неоднородности, низких и высоких температур, коррозионной среды и переменной нагрузки) на прочность, свойства и работоспособность сварных соединений. Даны методы расчета угловых швов, обоснованы пути сближения расчетной и конструкционной прочности.

Рассмотрены проблемы, связанные с обеспечением безопасности эксплуатации конструкций и сооружений, возникающие при расчете их прочности, при испытаниях и в процессе эксплуатации. Большое внимание уделено теории, методам и средствам диагностики и оценки состояния материала конструкций, его остаточному ресурсу. Раскрыты основные вопросы теории прогнозирования и принятия решений при оценке состояния конструкций. Изложены современные методы расчета и измерения температурных полей, напряжений и деформаций, рассмотрены способы борьбы с вредными последствиями сварочных напряжений и деформаций. Освещены теоретические основы классической и квантовой механики разрушения.

Рассмотрены остаточные напряжения в сварных конструкциях и возможности их регулирования. Охарактеризованы процессы, протекающие в металлических конструкциях при сварке, определены причины появления остаточных напряжений. Описана технологическая последовательность изготовления металлических конструкций, предложены рекомендации по регулированию остаточного напряженного состояния для повышения устойчивости пластин, двутавровых колонн и балок. Приведены методики подбора сечения и расчета сварных двутавровых колон и балок. Внимание уделено технологии изготовления эффективных по расходу материала стальных конструкций с регулируемым остаточным состоянием.

Викладено основні положення механіки крихкого й квазікрихкого руйнування конструкційних матеріалів та їх зварних з'єднань з наплавками за умов статичного, динамічного, втомного та ударно-втомного навантажень. Висвітлено результати досліджень за статичною, втомною та ударно-втомною тріщиностійкістю конструкційних матеріалів та їх зварних з'єднань залежно від типу випробуваного зразка й схеми його деформування, режимів термічного зміцнення, впливу прокатування, масштабу, робочих середовищ, режимів і способів зварювання, марки наплавлюваного матеріалу. Наведено рекомендації щодо розробки прогресивних технологій відновлення спрацьованих деталей відповідальних елементів конструкцій зварних з'єднань з наплавками для підвищення їх довговічності й зносостійкості.

Изложены основные положения механики хрупкого и квазихрупкого разрушения конструкционных материалов и их сварных соединений с наплавками в условиях статических, динамических, утомляемых и ударно-утомляемых нагрузок. Освещены результаты исследований по статической, утомляемой и ударно-утомляемой трещиностойкости конструкционных материалов и их сварных соединений в зависимости от типа испытанного образца и схемы его деформирования, режимов термического укрепления, влияния прокатывания, масштаба, рабочих сред, режимов и способов сварки, марки наплавленного материала. Приведены рекомендации по разработке прогрессивных технологий восстановления отработанных деталей ответственных элементов конструкций сварных соединений с наплавками для повышения их долговечности и износостойкости.

Рассмотрены проблемы прогнозирования остаточного ресурса сварных соединений особо ответственных конструкций. На основе проведенных статистических и усталостных испытаний, а также разработанной методики, показана принципиальная возможность прогнозирования остаточного ресурса сварных конструкций магнитным методом по значению коэрцитивной силы.

Ключ. слова: конструкционные стали, сварные соединения, однократное динамическое нагружение, вязкость разрушения, методика, предупреждение разрушений
Індекс рубрикатора НБУВ: Ж416-02

Рубрики:

Зварні конструкції

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто роботу складеної двотаврової балки з приклепаними полицями, навантаженими випадковими зовнішніми зусиллями. Балка до пружного збирання мала випадкові початкові прогини полиць. Одержано залежності для визначення імовірності небезпечного стану балки у разі втрати плоскої форми згину під впливом випадкових зусиль зрізу, що виникають у зварних точках між стінкою та полицями балки. Наведено приклад визначення імовірності небезпечного стану балки під дією випадкових початкових прогинів полиць.

Предложено новую форму аналитического представления диаграмм предельных напряжений постоянной долговечности. Они построены по ограниченным экспериментальным данным, полученным при усталостных испытаниях гладких образцов металла сварных соединений алюминиевых сплавов. При определении напряженного состояния в "горячей точке" по таким диаграммам можно провести расчеты на усталость сварных алюминиевых конструкций с учетом концентрации напряжений, уровня и характера распределения остаточных напряжений, несоосности в зоне соединения и других факторов.

Предложено уравнение, позволяющее определять пределы выносливости сварных соединений низкоуглеродистых и низколегированных сталей с высокими остаточными напряжениями по результатам испытаний малогабаритных образцов без остаточных напряжений. Установлена причина независимости амплитуды напряжений от среднего напряжения цикла для сварных соединений с высокими остаточными напряжениями.

З використанням методів інтегральних перетворень та межової інтерполяції одержано в замкненому вигляді розв'язок задачі дифузії водню в зоні передруйнування біля вершини тріщини з урахуванням механічних напружень та попереднього наводнювання матеріалу. На базі комбінації методу скінченних елементів та різницевої схеми запропоновано нову числову схему побудови розв'язку нестаціонарної узагальненої двовимірної задачі дифузії водню в зварній пластині. З використанням енергетичного підходу механіки руйнування матеріалів створено нові розрахункові моделі для визначення періодів зародження та підростання до макроскопічних розмірів втомної мікротріщини біля наводненої вершини концентратора напружень. Побудовану в межах енергетичного підходу розрахункову модель докритичного росту втомної макротріщини у зварному з'єднанні узагальнено на випадок дії водневмісного середовища та наявності дотичної складової тензора механічних напружень у зоні передруйнування біля вершини тріщини. Із застосуванням наведених розрахункових моделей розв'язано декілька нових прикладних задач для визначення залишкової довговічності стикових зварних з'єднань та трубних елементів металоконструкцій.