3. Термовязкоупругопластическая постановка за дачи без учета повреждаемости материалов при пол
В зависимости от условий нагружения и механических свойств материалов оболочки для оценки ее несущей способности возможно применение одного из двух критериев разрушения: Треска - Сен - Венана или Губера - Мизеса.
Здесь ε* - мгновенная деформация, состоящая из упругой εе и мгновенной пластической деформации εр.
(1)
Учет пластических деформаций производится путем непосредственного использования мгновенной термомеханической поверхности
теория неизотермических процессов упруго-пластического деформирования элементов твердого тела по траекториям малой кривизны (теория течения с изотропным упрочнением) - в случае нестационарного термосилового нагружения с возможностью исследования истории нагружения.
теория простых процессов деформирования (теория малых упругопластических деформаций) - в случае стационарного термосилового нагружения;
2. Термоупругопластическая постановка задачи. В этом случае закон поведения материала предполагается линейным только в пределах упругих деформаций, а для моделирования развития необратимых деформаций могут быть использованы:
1. Термоупругая постановка задачи. Здесь предполагается линейная зависимость напряжений от деформаций, зависимость свойств материала от температуры учитывается путем задания значений модуля упругости материала для различных фиксированных температур. Разрушение конструкции не предполагается.
Разработанная методика решения комплексной задачи по оценке прочности, жесткости и долговечности многослойных оболочек вращения в зависимости от задаваемых значений соответствующих параметров позволяет выполнять расчет в различных постановках. Возможные варианты таких постановок задач, решаемых в рамках разработанной системы расчета оболочек вращения приведены ниже.
Для определения несущей способности и долговечности стальных конструкций в виде тонких однослойных и многослойных оболочек вращения будем использовать методику расчета, разработанную авторами, которая позволяет исследовать историю изменения осесимметричного упругопластического напряженно - деформированного состояния однослойных и многослойных оболочек вращения с учетом повреждаемости материалов при ползучести и оценивать их несущую способность и долговечность. А для учета влияния высокотемпературной водородной коррозии обобщим данную методику расчета путем использования модели воздействия на конструкцию водородосодержащей среды, предложенную И.Г. Овчинниковым.
Наиболее продуктивным подходом к решению таких задач с точки зрения эффективности и достоверности получаемых результатов является подход, заключающийся в поэтапном их решении. При этом на первом этапе задача решается в достаточно простой постановке (с учетом отдельных факторов воздействия) и после анализа полученных результатов осуществляется переход к ее решению в более сложной постановке. И таким образом, переходя от простой постановки к более сложной, в итоге выполняется расчет с учетом всех действующих факторов и особенностей поведения материала. В ходе поэтапного решения задачи на основе анализа получаемых результатов могут выбираться модели и гипотезы, наиболее адекватно описывающие закономерности поведения материала применительно к рассматриваемым условиям нагружения.
Поэтому, для достоверной оценки работоспособности конструкций, находящихся в условиях термосилового нагружения и воздействия водородосодержащей среды необходимо иметь возможность численного моделирования изменения их напряженно - деформированного состояния с одновременным учетом всех действующих факторов.
В настоящее время в химической промышленности и энергетике широко применяются элементы стальных конструкций, выполненные в виде тонких однослойных и многослойных оболочек вращения. Такие конструкции в процессе эксплуатации могут подвергаться воздействию силовых и тепловых нагрузок, а также различных агрессивных сред, вызывающих коррозию материала. При этом достаточно распространенным видом коррозии является высокотемпературная водородная коррозия сталей. Воздействие водорода на стальные конструкции может приводить к обезуглероживанию материалов, из которых они изготовлены, что проявляется в существенном снижении их жесткости, мгновенной и длительной прочности и пластичности. Этот процесс идет тем интенсивнее, чем выше температура, давление водорода и уровень действующих напряжений. Так, например при температуре 500°С и парциальном давлении водорода 5 - 10 МПа для cтали 20 по истечении определенного времени модуль упругости может уменьшиться на 20%, а такие механические характеристики, как пределы мгновенной, длительной прочности и текучести снижаются в еще большей степени. Подобная деградация механических свойств материалов вследствие водородной коррозии существенно ослабляет конструкцию и может привести к возникновению в зонах концентрации напряжений пластических деформаций и развитию деформаций ползучести и в конечном итоге к нарушению несущей способности конструкции в целом.
(151 K) |
Белов А.В., Поливанов А.А., Попов А.Г.
ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И СИЛОВЫХ ПОЛЕЙ С УЧЕТОМ ДЕГРАДАЦИИ ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ
Технические науки
Выбрать язык: RUS
ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И СИЛОВЫХ ПОЛЕЙ С УЧЕТОМ ДЕГРАДАЦИИ ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ - Технические науки - Фундаментальные исследования
Комментариев нет:
Отправить комментарий