Анализ спектров внешних воздействий, реакций на них и предельных состояний при нестационарных режимах нагружения

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.

1. 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

2. Локальные критерии прочности, ресурса и живучести авиационных конструкций (Серия «Исследования прочности, ресурса и безопасности летательных аппаратов»). — Новосибирск: Наука, 2017. — 600 с.

3. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. — М.: Машиностроение, 1993. — 364 с.

4. Исследования и обоснование прочности и безопасности машин. К 300-летию Российской академии наук, 85-летию Института машиноведения РАН. — М.: МГОФ «Знание», 2023. — 832 с.

5. Махутов Н. А. Прочность и безопасность. Фундаментальные и прикладные исследования. — Новосибирск: Наука, 2008. — 528 с.

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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.

13. 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

14. 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

15. 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