Николай Андреевич Махутов
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., 4
Nikolay A. Makhutov
4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990
Михаил Матвеевич Гаденин
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., 4
Mikhail M. Gadenin
4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990
Ольга Николаевна Юдина
101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., 4
Olga N. Yudina
4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990
Современные объекты энергетики, космического, воздушного, наземного, водного транспорта во время эксплуатации, как правило, испытывают воздействие изменяющихся во времени как основных циклических термомеханических усилий, так и сопутствующих им вибрационных и аэрогидродинамических нагрузок. При этом суммарное число циклов нагружения с учетом длительности службы оказывается в весьма широких пределах. Показано, что общий спектр изменения во времени воздействующих на такие объекты усилий оказывается весьма сложным по уровням нагрузок, частотам и времени их действия. С учетом большой вариации эксплуатационных воздействий по уровню нагруженности, частоте и общему числу циклов нагружения выполнен обобщенный анализ сопротивления деформированию, повреждению и разрушению высоконагруженных объектов современной техники. На основе полученных результатов отмечено, что при комбинированном механическом, вибрационном и аэрогидроакустическом нагружении предельное состояние по критерию циклической прочности с использованием правила линейного суммирования выраженных в деформационных параметрах повреждений будет достигаться раньше, чем при учете в расчетах только основной термомеханической нагруженности. Для обоснования прочности и ресурса рассматриваемых объектов проводят традиционные стандартные и унифицированные механические изотермические испытания на статическое и циклическое нагружение для определения базовых характеристик механических свойств материала, а также специальные механические программируемые испытания с переменными режимами, имитирующими сложные процессы эксплуатационных термомеханических, вибрационных и аэрогидродинамических воздействий. Результаты таких испытаний учитывают в процессе расчетно-экспериментальных оценок прочности и долговечности для соответствующих спектров эксплуатационного нагружения. Уточненный поверочный расчет циклической прочности и долговечности становится все более актуальным для современных машин и агрегатов, работающих в условиях возрастания скоростей их движения, рабочих давлений с повышенными уровнями пульсаций, а также возникновения сопутствующих механических колебаний, вибраций и аэрогидроакустических воздействий.
The main cyclic thermomechanical loads, as well as changeable in time vibration and aerohydrodynamic loadings accompanying them affect modern energy facilities, space, air, water and ground transport. At the same time the total number of loading cycles taking into account the duration of service turns out to be within in very wide limits. It is shown that a general spectrum of loads changing in time which affect the aforementioned objects is very complicated in terms of load levels, frequency ratios and time of their action. Taking into account a large variation of service impacts in the loading levels, frequency ratio and total number of loading cycles we performed a generalized analysis of the resistance to deformation, damage and fracture of high-loaded objects of modern technics. The results obtained revealed that in conditions of combined mechanical, vibration and aero-, gidro-, acoustic loadings the limit state (by criteria of cyclic strength using the rule of linear summation of damages expressed in deformation parameters) will be attained earlier, than that obtained only with allowance of the main thermomechanical loading. To substantiate the strength and service life of the objects under consideration, traditional standard and unified mechanical isothermal tests for static and cyclic loading are carried out to determine the basic characteristics of the mechanical properties of the material, as well as special mechanical programmed tests with variable modes that simulate complex processes of operational thermomechanical, vibration and aerohydrodynamic impacts. The results of testing are taken into account in computation and experimental estimations of the strength and the fatigue life for the corresponding spectra of operational loads. A refined verification calculation of the cyclic strength and durability is becoming increasingly relevant for modern machines and units operating under conditions of increasing speeds of movement, operating pressures with increased levels of pulsations, as well as in the occurrence of accompanying mechanical oscillations, vibrations and aerohydroacoustic impacts.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.