Циклической прочности
сутствуют. Накопление односторонних деформаций для циклически упрочняющихся материалов носит затухающий с числом циклов нагружения характер; для циклически разупрочняющихся и стабилизирующихся материалов возможно прогрессирующее либо стабилизирующееся с числом циклов нагружения накопление од-
Для циклически упрочняющихся материалов, для которых m^"1* < m(fc), циклический модуль упрочнения
для циклически разупрочняющихся материалов, для которых
Значения показателя упрочнения для материалов, циклически упрочняющихся
тивный результат. При этом запасы по предельным нагрузкам по кривой 6, построенной с учетом кинетики деформаций и повреждений, и по кривой J, построенной без учета перераспределения деформаций, могут различаться на 40 %. Из сопоставления кривых 5 и 6 следует, что образование трещин в зонах концентрации при симметричном цикле напряжений в основном связано с накоплением усталостных повреждений. При числах циклов более 102 учет накопления квазистатических повреждений приводит к снижению долговечности (примерно на 10 %), которую определяют по критерию сопротивления жесткому нагружению. Расчет с использованием аппроксимированной диаграммы циклического деформирования и учетом кинетики упругих составляющих деформаций (кривая 4) дает заниженные циклические пластические деформации и увеличение долговечности по мере снижения номинальных напряжений. Если учитывают перераспределение упругопластических деформаций только в нулевом и первом полуциклах, то расчет по критерию сопротивления разрушению при жестком нагружении (кривая 2) дает погрешность в сторону завышения долговечности на 15-35 %. Определение местных упругопластических деформаций в нулевом полуцикле по формулам (4.60), (4.61) дает результат (кривая 3), мало отличающийся от результата расчета с учетом кинетики деформаций и повреждений (кривая 6). Это объясняется завышением местных деформаций, определенных на основе уравнений (4.60) и (4.61). Сопоставление кривых 3, 4 и 6 показывает, что при номинальных напряжениях ниже предела текучести в зонах концентрации при симметричном цикле нагрузки осуществляется деформирование, приближающееся к жесткому. Предположение о жестком деформировании в зоне концентрации с учетом кинетики деформаций в нулевом и первом полуциклах дает указанное выше завышение долговечности для циклически разупрочняющихся сталей. Для циклически стабильных сталей результаты такого приближенного расчета будут совпадать с данными уточненного расчета, а для циклически упрочняющихся сталей упомянутые предположения дают результат с запасом прочности. При номинальных напряжениях, превышающих предел текучести (а„ > 1), роль кинетики деформаций и накопления квазистатических повреждений усиливается.
ется меньше, чем для циклически упрочняющихся. При этом меньшим значениям ш(1) соответствуют большие амплитуды деформаций в первом полуцикле по уравнению (4.56) и меньшие долговечности по уравнениям (4.58) и (4.59).
Рассмотрим некоторые случаи циклического неупругого деформирования, для которых, как будет установлено, возможно использование уравнения (6.55) при описании связи между S(fc) и e(fc) и при построении диаграмм циклического деформирования. Эксперименты, подтверждающие существование обобщенной диаграммы циклического упруго-пластического деформирования, проведены на алюминиевых сплавах (В-96, АК-8, Д-16Т, АД-33, В-95), низколегированных углеродистых сталях (сталь 45, ЗОХГСА, 16ГНМ, 22К), жаростойких сталях (1Х18Н9Т, Х18Н10Т, ТС), высокопрочных чугунах (ХНМ, ВПЧНМ) и на других конструкционных материалах. Основное свойство обобщенной диаграммы заключается в том, что как для жесткого и мягкого, так и для промежуточного нагружений все конечные и текущие точки диаграмм деформирования /с-го полуцикла, полученные при различных уровнях исходных деформаций, укладываются на одну и ту же для данного полуцикла нагружения кривую. Существование обобщенной диаграммы циклического упругопластического деформирования установлено у материалов циклически упрочняющихся, разрупрочняющихся и стабилизирующихся для исходных деформаций, не превышающих величину десятикратной деформации предела пропорциональности в условиях растяжения-сжатия и сдвига, что позволяет предположить существование обобщенной диаграммы при произвольных типах напряженного состояния.
F(fc) = i/fcB
4.4.1.2. При уточненной оценке остаточного ресурса, если местные условные упругие напряжения а*э, а^ от силовых и температурных нагрузок превышают предел текучести а'02 и определены экспериментально или из решения упругой или упругопластической задачи в соответствии с пп. 4.1.6, 4.3.1 и 4.3.2, то для циклически упрочняющихся и циклически стабильных металлов разрушающие амплитуды условных упругих напряжений а* при заданном числе циклов JV или число циклов до разрушения JV при заданной амплитуде условных упругих напряжений а*, по критерию разрушения при жестком нагружении определяются по формуле
Для циклически стабильных конструкционных сталей (0,5<сго)2/OB S.0,6), для циклически упрочняющихся (cro)2/ajj ^ 0,5)
4.6.1.3. Для уточненных расчетов исходного и остаточного ресурсов с учетом пп. 4.4.1.1 и 4.4.1.2 при использовании в несущих элементах циклически стабильных и циклически упрочняющихся материалов в диапазоне чисел циклов 10° < N"3 < 1010 применяются формулы
F(k) = i/fc?(e™x-i)(fc-D _ япя циклически упрочняющихся мате-
б) при циклических нагрузках — оценки циклической прочности;
В военные и первые послевоенные годы в ИМАШ были проведены исследования по усталости и долговечности (С.В. Серенсен, И.А. Одинг, С.В. Пинегин, В.П. Когаев, М.Я. Гальперин, Р.Д. Вага-пов). К основным параметрам эксплуатационной нагруженное™ машин были отнесены напряжения стэ и число циклов нагружения N3. В дополнение к уравнению (0.1) сформулированы условия циклической прочности:
В расчетах несущей способности учитывают числа циклов на-гружения, температуру, асимметрию цикла деформаций (напряжений), нестационарность нагружения, уменьшение пластичности при технологических и монтажных операциях или деформированном старении, наличие сварных швов и др.; в этих расчетах не учитывают повышение характеристик прочности в результате деформационного старения, коррозию, фактическую последовательность режимов нагружения. Метод не распространяется на расчеты циклической прочности на стадии развития трещин.
При определении циклической прочности нестационарность силовых и температурных нагрузок при эксплуатации на различных режимах i учитывают на основании линейного суммирования повреждений:
Для долговечностей, значительно превышающих N6 = 107 циклов, предложено и обосновано наличие порога чувствительности по напряжениям, который необходимо учитывать при оценке циклической прочности и долговечности деталей машин, особенно при назначении коэффициентов запаса для длительно эксплуатируемых изделий. Величина порога чувствительности зависит от напряженного состояния и в первом приближении может быть принята равной 0,5a_i. Величина 0,5ст_1 получена на основе анализа имеющихся литературных данных и по результатам испытаний на изгиб и кручение при нерегулярном на-гружении проведенных до долговечностей 5 • 108 циклов.
мощности БН-800. Экспериментальные данные, полученные в период подготовки к пуску реактора, использованы непосредственно на АЭС для оптимизации режимов газового разогрева корпуса аппарата и заполнения контура теплоносителем. Достигнутые результаты позволили выполнять уточненную оценку циклической прочности, текущего и остаточного ресурса конструкции в зависимости от действительного количества и сочетаний реализованных при эксплуатации энергоблока режимов: плановых пусков и остановов, стационарных режимов, отключений петель циркуляции теплоносителя, режимов срабатывания аварийных защит реактора. Разработанные средства натурной тензометрии, методика расчетно-эксперимен-тального определения погрешности измерений могут быть применены при исследованиях напряжений в элементах реакторов на быстрых нейтронах повышенной мощности (800 и 1600 МВт).
Напряженное состояние в рассматриваемой зоне определяется различными скоростями охлаждения обечайки и доски, а также влиянием зоны перфорации, имеющей при режиме БАЗ более низкую температуру, В зоне сопряжения верхней плиты блока защиты с наружной обечайкой в результате быстрого охлаждения тонкостенной оболочки возникают довольно высокие напряжения изгибного характера: crm = 140 МПа, сте = 170 МПа (на наружной поверхности в зоне концентрации); ат = -150 МПа, ст9 = 50 МПа (на внутренней поверхности). Одними из наиболее нагруженных элементов теплообменника являются по расчетным данным сварные швы уплотнения теплообменника. Напряжения в зоне сварных швов при режиме БАЗ по данным натурной тензометрии несколько ниже расчетных и составляют ат = 100 МПа, сгэ = 20 МПа (во внутреннем шве) и ат = -20 МПа; сте = -НО МПа (в шве уплотнения теплообменника с опорой). С учетом пониженных механических характеристик металла сварных швов и низкого исходного уровня мощности реактора (N = 30 %) при режиме БАЗ в период проведения натурной тензометрии возникающие в зоне сварных швов напряжения должны учитываться при расчете циклической прочности конструкции.
При оценке циклической прочности наиболее нагруженных элементов теплообменника БН-600 учитывалось, что накопление длительных статических и циклических повреждений происходит в большинстве рассматриваемых зон конструкции в условиях воздействия агрессивной среды и в температурном диапазоне, для которого необходимо учитывать возможность возникновения повторных деформаций ползучести. Определение накопленной повреждаемости выполнялось с использованием нормативных формул, но с заменой в них определяемых при кратковременных испытаниях материалов
Режимы работы паровых турбин, при которых проводится тензометрия корпуса для определения напряженных состояний и оценки циклической прочности корпусов турбин: режим с резким изменением параметров пара; пусковые режимы; режим остановок турбин; работа турбины на номинальной и частичной нагрузке. Программа испытаний предусматривает режимы, наиболее характерные для эксплуатации турбины, и содержит пуски после 8-, 16- и 48-часового простоев, плановые остановы и остановы с принудительным расхолаживанием, стационарный режим работы.
Число циклов до разрушения JV определялось по кривой циклической прочности
Поскольку под ресурсом технической системы понимают ее наработку от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, понятие последнего допускает различное толкование в зависимости от выбранного критерия предельного состояния. При отсутствии макродефектов (типа трещин) предельное состояние определяется критическими значениями местных напряжений или деформаций (уравнения (12Д8)-(12.21)) с учетом зон концентрации напряжений, контактных воздействий и выделения характерных точек и значений напряжения по схеме циклов приведенных напряжений для блока эксплуатационного нагружения (рис. 12.5). Введение в расчет по критериям статической, длительной и циклической прочности коэффициентов запаса по местным напряжениям и деформациям согласно уравнению (12.28) позволяет установить допускаемое с точки зрения безопасности суммарное повреждение (уравнения типа (12.25) и (12.26)) для fc-режимов нагружения по времени, числу циклов и температуре f
 Читайте далее:
 Центральной заводской
Целесообразно использовать
Целесообразно проводить
Циферблате манометра
Циклически разупрочняющихся
Целесообразно пользоваться
Цилиндрический резервуар
Цилиндрическими электродами
Цилиндров компрессоров
Целесообразно применение
Целесообразность применения
Цементным раствором
|
