Николай Андреевич Махутов
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Nikolay A. Makhutov
4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990
Михаил Матвеевич Гаденин
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4
Mikhail M. Gadenin
4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990
Показано, что для всех объектов машиностроительного комплекса решение проблем прочности, ресурса и трещиностойкости в значительной степени сводится к научно обоснованному определению допустимых расчетных параметров ресурса и удержанию уровней напряжений и деформаций несущих элементов рассматриваемых объектов в допускаемых пределах. Это требование распространяется на основные эксплуатационные расчетные параметры — долговечность по числу циклов и времени, размер дефектов, температуру, скорость деформирования. Соответствующие указанным случаям уравнения состояния, подкрепленные необходимой расчетно-экспериментальной информацией, дают возможность оценить условия достижения предельных состояний рассматриваемых объектов по величинам запасов. На базе описанного подхода рассматривают традиционные методы проектирования, изготовления и эксплуатации оборудования, основанные на детерминированных критериях статической, длительной, циклической, динамической, температурной прочности, на стандартных характеристиках механических свойств конструкционных материалов, анализе номинальных и предельных напряженных состояний несущих конструкций и введении запасов по напряжениям, деформациям и ресурсу. Подчеркнута необходимость перехода в расчетах прочности, ресурса и трещиностойкости к обобщенному анализу критериев разрушения на базе многофакторных расчетных и экспериментальных методов определения запасов. Согласно изложенному, решение фундаментальных задач анализа и обеспечения штатной и нештатной эксплуатации объектов техносферы по предлагаемым подходам базируется на их прямой количественной связи с результатами решения задач построения уравнений состояния, решения краевых задач и формулировки критериев предельных состояний с оценкой запасов прочности, ресурса и трещиностойкости. При этом на базе характеристик механических свойств материалов, входящих в оценки напряженно-деформированных и предельных состояний, строится комплексная и взаимоувязанная система кривых деформирования и кривых разрушения. В качестве основных анализируются линейные (упругие) и нелинейные (упругопластические) подходы для построения расчетных кинетических зависимостей, характеризующих в общем случае процессы образования и развития зон повреждений и разрушений, которые и обусловливают изменение запасов.
It is showed that for all facilities of the machine-building engineering complex the solution of the problems of strength, life time and crack resistance is confined to scientifically grounded determination of the admissible design parameters of the life time and keeping the levels of stresses and deformations of the bearing elements of the objects in question within the permissible limits. This requirement is extended to the basic operational design parameters — durability in cycling and time, size of the flaws, temperature, and deformation rate. Then the equations of state corresponding to the indicated cases, supported by the necessary computational and experimental information, provide a possibility to assess the conditions for attaining the limiting states of the objects under consideration by the values of corresponding margins. The developed approach is used in analysis of traditional methods of design, manufacture and the operation of the equipment which are based on determinate criteria of static, long-term, cyclic, dynamic, and temperature strength, as well as on the standard characteristics of the mechanical properties of structural materials, analysis of the rated and limiting stress states of bearing structures with allowance for the margin values of stresses, strains and life time. An emphasis is made on the necessity of going to the generalized analysis of the fracture criteria on the basis of multifactor computational and experimental methods of margin determination when calculating strength, life time and crack resistance. According to the considered approach it is stated that the general formulation and solution of fundamental problems of analysis and provision of nominal and abnormal operation of technogenic objects is based on their straight quantitative connection with the problems of constructing equations of state, solving the boundary value problems and formulating the criteria of limiting states along with assessment of the margins of strength, life time and crack resistance. A complex and mutually consistent system of deformation and fracture curves is constructed proceeding from the characteristics of the mechanical properties of materials inherent to the estimates of the stress-strain and limiting states. Linear (elastic) and nonlinear (elasto-plastic) approaches to construction of kinetic equations characterizing in general the processes of nucleation and development of damage and fracture zones which are responsible for margin reduction are considered and analyzed as most important ones.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.