<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">zldm</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Заводская лаборатория. Диагностика материалов</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Industrial laboratory. Diagnostics of materials</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1028-6861</issn><issn pub-type="epub">2588-0187</issn><publisher><publisher-name>ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.26896/1028-6861-2024-90-9-54-62</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">zldm-2290</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>TESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Анализ спектров внешних воздействий, реакций на них и предельных состояний при нестационарных режимах нагружения</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Analysis of spectra of external impacts, reactions to them and limit states under the non-stationary modes of loading</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Махутов</surname><given-names>Н. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Makhutov</surname><given-names>N. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Николай Андреевич Махутов</p><p>101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Nikolay A. Makhutov</p><p>4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Гаденин</surname><given-names>М. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Gadenin</surname><given-names>M. M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Михаил Матвеевич Гаденин</p><p>101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Mikhail M. Gadenin</p><p>4, Maly Kharitonievsky per., Moscow, 101990</p></bio><email xlink:type="simple">safety@imash.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт машиноведения им. А. А. Благонравова Российской академии наук</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Blagonravov Mechanical Engineering Research Institute Russian Academy of Sciences</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>23</day><month>09</month><year>2024</year></pub-date><volume>90</volume><issue>9</issue><fpage>54</fpage><lpage>62</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Махутов Н.А., Гаденин М.М., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Махутов Н.А., Гаденин М.М.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Makhutov N.A., Gadenin M.M.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.zldm.ru/jour/article/view/2290">https://www.zldm.ru/jour/article/view/2290</self-uri><abstract><p>Отмечено, что при работе технических систем, как правило, реализуется так называемое нестационарное нагружение, при котором внешние нагрузки возрастают или убывают произвольным образом. При этом для инженерных расчетов практический интерес представляют конечные соотношения между деформациями и напряжениями. Показано, что для решения задач простых циклических нагружений могут быть использованы уравнения состояния в конечных соотношениях, базирующиеся на теории малых упругопластических деформаций. В этом случае для анализа рассматриваемых условий нестационарного циклического нагружения существенным оказывается наличие единой обобщенной диаграммы деформирования, предполагающей конечную связь между соответствующими компонентами напряжений и деформаций как для исходной, так и циклической стадий деформирования. На основе этого установлено, что для анализа условий достижения предельных состояний на всех стадиях жизненного цикла критериальная база и система расчетных уравнений оказываются очень сложными ввиду множества учитываемых в них факторов. К их числу в первую очередь относятся внешние и внутренние воздействия природного, техногенного, антропогенного характеров, усилия от этих воздействий, а также реакции объектов на такие воздействия и нагрузки. При этом комплекс критериев, определяющих предельное состояние, представляется в виде функциональной зависимости, характеризующей, с одной стороны, совокупность силовых и деформационных параметров состояния технической системы, а с другой — комплекс критериальных характеристик конструкционных материалов с учетом их изменения в процессе эксплуатации. Важнейшим этапом определения условий достижения предельного состояния, обусловливающего разрушение, является установление критических элементов, определяющих риски возникновения аварийных и катастрофических ситуаций, в которых инициируются процессы локальных и магистральных разрушений. В этом случае переход эксплуатируемого объекта из проектной области в зоны возникновения отказов, аварий и катастроф происходит при достижении параметрами поврежденности, дефектности и риска их критических значений.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>It is noted that under real operating conditions of technical systems the so-called non-stationary loading in which external loadings increase or decrease arbitrarily is realized most often. At the same time final ratios between strains and stresses are of practical interest to engineering calculations. It is shown that for simple cyclic loadings the state equations in final ratios which are based on the theory of small elastic-plastic strains can be used. In this case the existence of the uniform generalized deformation diagram assuming a final relation between the corresponding components of stresses and strains both for initial and cyclic stages of deformation is essential for the analysis of considered conditions of a non-stationary cyclic loading. The analysis of conditions of achieving limit states at all stages of the life cycle the criteria base and the system of the computation equations become more complicated and more saturated by the factors taken into account and among them first external and internal impacts of natural, technogenic, anthropogenous origin, load from these impacts, and the reactions of installations to such impacts and loads as well. At the same time a set of criteria defining a limit state is presented in the form of a functional dependence characterizing a set of force and deformation parameters of the state of technical system on the one hand, and, on the other hand, a complex of criterion characteristics of constructional materials taking into account their change during operation. The most important step of determining conditions for achievement of the limit state causing fracture is establishing the critical parts that determine risks of emergency and catastrophic situations in which processes of local and main fractures are initiated. In this case transition of the operated installation from design area to the area of initiation of refusals, accidents and disasters occurs when the parameters of damage, defectiveness and risk reach their critical values.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>циклическое упругопластическое деформирование</kwd><kwd>нестационарные режимы</kwd><kwd>внешние воздействия</kwd><kwd>нагрузки</kwd><kwd>реакции конструкций</kwd><kwd>прочность</kwd><kwd>предельные состояния</kwd><kwd>накопление повреждений</kwd><kwd>критерии разрушения</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>cyclic elastoplastic deformation</kwd><kwd>non-stationary modes</kwd><kwd>external impacts</kwd><kwd>loads</kwd><kwd>structure responses</kwd><kwd>strength</kwd><kwd>limit states</kwd><kwd>damage accumulation</kwd><kwd>failure criteria</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. Проект 20-19-00769-П.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Прикладные задачи конструкционной прочности и механики разрушения технических систем / Отв. ред. В. В. Москвичев. — Новосибирск: Наука, 2021. — 796 с. DOI: 10.7868/978-5-02-038832-1</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Applied problems of a structural integrity and fracture mechanics of technical systems / V. V. Moskvichev, Ed. — Novosibirsk: Nauka, 2021. — 796 p. [in Russian]. DOI: 10.7868/978-5-02-038832-1</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Локальные критерии прочности, ресурса и живучести авиационных конструкций (Серия «Исследования прочности, ресурса и безопасности летательных аппаратов»). — Новосибирск: Наука, 2017. — 600 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Local criteria of strength, life-time and survivability of aviation structures («Researches of Strength, Life-time and Safety of Aircraft» series). — Novosibirsk: Nauka, 2017. — 600 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. — М.: Машиностроение, 1993. — 364 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kogaev V. P. Strength computations at stresses, variable in time. — Moscow: Mashinostroenie, 1993. — 364 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Исследования и обоснование прочности и безопасности машин. К 300-летию Российской академии наук, 85-летию Института машиноведения РАН. — М.: МГОФ «Знание», 2023. — 832 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Researches and justification of strength and safety of machines. To the 300 anniversary of the Russian Academy of Sciences, to the 85 anniversary of the Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences. — Moscow: MGOF «Znanie», 2023. — 832 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Махутов Н. А. Прочность и безопасность. Фундаментальные и прикладные исследования. — Новосибирск: Наука, 2008. — 528 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makhutov N. A. Strength and safety. Fundamental and applied researches. — Novosibirsk: Nauka, 2008. — 528 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Махутов Н. А., Гаденин М. М. Исследование обобщенных кривых статического и циклического деформирования, повреждения и разрушения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 5. С. 46 — 55. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-5-46-55</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makhutov N. A., Gadenin M. M. Study of the generalized curves of the static and cyclic deformation, damage and fracture / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 89. N 5. P. 46 – 55 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-5-46-55</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Махутов Н. А., Гаденин М. М. Расчетно-экспериментальное моделирование напряженно-деформированных состояний высоконагруженных элементов энергоагрегатов / Вычислительные технологии. 2023. Т. 28. ¹ 4. С. 28 – 44. DOI: 10.25743/ICT.2023.28.4.004</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makhutov N. A., Gadenin M. M. Computation and experimental modelling of stress-strain states of high-loaded parts of power units / Computational Technologies. 2023. Vol. 28. N.4. P. 28 – 44 [in Russian]. DOI: 10.25743/ICT.2023.28.4.002</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mahutov N. A., Morozov E. M., Gadenin M. M., Reznikov D. O., Yudina O. N. Coupled thermo-mechanical analysis of stress-strain response and limit states of structural materials taking into account the cyclic properties of steel and stress concentration / Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2023. Vol. 35. N 4. P. 1535 — 1545. DOI: 10.1007/s00161-022-01160-1</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mahutov N. A., Morozov E. M., Gadenin M. M., Reznikov D. O., Yudina O. N. Coupled thermo-mechanical analysis of stress-strain response and limit states of structural materials taking into account the cyclic properties of steel and stress concentration / Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2023. Vol. 35. N 4. P. 1535 — 1545. DOI: 10.1007/s00161-022-01160-1</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гаденин М. М. Исследование закономерностей сопротивления деформированию и накопления повреждений при нерегулярном малоцикловом нагружении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 11. С. 55 – 63. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-11-55-63</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gadenin M. M. Study of the regularities of resistance to deformation and damage accumulation under irregular low cycle loading / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2021. Vol. 87. N 11. P. 55 – 63 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-11-55-63</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гаденин М. М. Исследование влияния соотношения амплитуд деформаций при двухчастотном циклическом нагружении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 12. С. 50 – 56. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-12-50-60</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gadenin M. M. Study of the effect of strain amplitude ratio at two-frequency cyclic loading / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2018. Vol. 84. N 12. P. 50 – 56 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-12-50-60</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гаденин М. М. Расчетно-экспериментальная оценка роли соотношения частот в изменении долговечности при двухчастотных режимах деформирования / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 1. Ч. I. С. 64 – 71. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-I-64-71</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gadenin M. M. Calculation-and-experimental estimation of the role of the frequency ratio in changing the endurance at two-frequency deformation modes / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. N 1. Part I. P. 64 – 71 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-I-64-71</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зинин А. В., Бычков Н. Г., Першин А. В., Авруцкий В. В., Смирнова Л. Л. Термоциклическая прочность жаропрочного сплава и кинетика накопления повреждений при наложении вибрационных нагрузок / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 2. С. 53 – 55.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zinin A. V., Bychkov N. G., Perchin A. V., Avruchsky V. V., Smirnova L. L. Thermal Cyclic Strength of ZhS6U Superalloy and Kinetics of Damage Accumulation under the Impact of Vibration Loads / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2017. Vol. 83. N 2. P. 53 – 55 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Махутов Н. А., Гаденин М. М., Юдина О. Н. Анализ циклической прочности технических систем при сложных режимах эксплуатационного нагружения / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 10. С. 55 – 62. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-10-55-62</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makhutov N. A., Gadenin M. M., Yudina O. N. Analysis of the cyclic strength of technical systems in conditions of complex operation loading / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 88. N 10. P. 55 – 62 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-10-55-62</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лепов В. В. Надежность и ресурс технических систем в экстремальных условиях эксплуатации / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. ¹ 6. С. 36 – 39. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-6-36-39</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lepov V. V. The Reliability and Lifetime of Engineering Systems in Extreme Operation Conditions / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2020. Vol. 86. N 6. P. 36 – 39 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-6-36-39</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Makhutov N. A., Gadenin M. M., Reznikov D. O. Assessment of Extreme Thermo-Mechanical States of Engineering Systems under Operating Loading Conditions / Acta Mechanica. 2021. Vol. 5. N 232. P. 1829 – 1839. DOI: 10.1007/s00707-020-02920-3</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makhutov N. A., Gadenin M. M., Reznikov D. O. Assessment of Extreme Thermo-Mechanical States of Engineering Systems under Operating Loading Conditions / Acta Mechanica. 2021. Vol. 5. N 232. P. 1829 – 1839. DOI: 10.1007/s00707-020-02920-3</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
