Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Анализ развития усталостных трещин в подкрановых балках

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-7-47-54

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты анализа остаточного ресурса подкрановых балок с эксплуатационными дефектами, основой которого являются численные исследования напряженно-деформированного состояния, уравнения предельных состояний и кинетические зависимости развития усталостных трещин, сформулированные на базе критериев механики деформирования и разрушения. Высокий уровень износа основных производственных фондов инженерных сооружений и металлоконструкций, а также эксплуатация объектов в запроектных сроках способствуют возникновению аварийных ситуаций, вызванных накоплением повреждений. Исследовали подкрановые балки, эксплуатируемые в условиях аварийных ситуаций, обусловленных наличием усталостных трещин разной длины в наиболее опасных зонах стенки балок при эксцентричном приложении крановой нагрузки. По результатам проведенного численного эксперимента получены линии влияния интенсивности напряжений в вершинах трещин, возникающих в верхней зоне стенки при различных величинах эксцентриситета нагружения, обусловленного смещением рельса от вертикальной оси сечения балки. Установлена зависимость длины усталостной трещины и интенсивности напряжений в ее вершине от числа циклов нагружения балки. Для оценки несущей способности подкрановых балок, эксплуатируемых в условиях аварийных ситуаций, предложено использовать эффективные значения коэффициентов интенсивности напряжений, рассчитываемые для конкретных условий нагружения с учетом конструктивных особенностей балок, размеров возникших усталостных трещин и мест их расположения в подкрановой балке. По результатам проведенного анализа получены диаграммы, позволяющие прогнозировать остаточный ресурс подкрановой балки с трещиной. На основе традиционных методов расчета конструкций на циклическую трещиностойкость сформулирован и реализован алгоритм расчета индивидуального ресурса подкрановых балок, включающий обязательный анализ напряженно-деформированного состояния подкрановой балки с трещиной в верхней зоне стенки.

Об авторах

В. B. Москвичев
Институт вычислительных технологий СО РАН, СКТБ «Наука»
Россия

Владимир Викторович Москвичев

г. Красноярск



Е. А. Чабан
Красноярский институт железнодорожного транспорта, филиал Иркутского государственного университета путей сообщения
Россия

Елена Анатольевна Чабан

г. Красноярск



Список литературы

1. Балдин В. А. О причинах преждевременного выхода из строя подкрановых балок и вопросы их улучшения их конструкции / Промышленное строительство. 1966. № 10. С. 20 – 22.

2. Кикин А. И., Эглескалн Ю. С. Результаты обследования подкрановых конструкций, запроектированных по действующим нормам / Промышленное строительство. 1968. № 12. С. 38 – 39.

3. Беляев Б. И., Корниенко В. С. Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения — М.: Стройиздат, 1986. — 67 с.

4. Фын Сю-Цзюнь, Линь Синь-Шань, Фан Тиан. Исследование усталостных повреждений верхней зоны стенок стальных подкрановых балок / Промышленное и гражданское строительство. 1994. № 11 – 12. С. 33 – 35.

5. Артюхов В. Н., Щербаков Е. А., Горицкий В. М., Шнейдеров Г. Р. О состоянии подкрановых конструкций корпуса конверторного производства ОАО «Северсталь» / Промышленное и гражданское строительство. 2001. № 6. С. 31 – 34.

6. Скляднев А. И., Сердюк В. В. Усталостная долговечность и мера повреждаемости верхней зоны стенки сварных подкрановых балок / Безопасность труда в промышленности. 2004. № 11. С. 34 – 36.

7. Закревский М. П., Москвичев В. В., Котельников В. С., Черняев А. П., Чабан Е. А. Анализ предельных состояний подкрановых балок / Безопасность труда в промышленности. 2004. № 3. С. 31 – 33.

8. СНиП II-23–81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. — 96 с.

9. РД 10-138–97. Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин. Ч. 1. Общие положения. Методические указания. — М.: НПО ОБТ, 1998. — 36 с.

10. Крылов И. И., Тарасевич В. В. Живучесть эксплуатируемых сварных подкрановых балок с усталостными повреждениями / Изв. вузов. Строительство. 1998. № 2. С. 17 – 25.

11. Чабан Е. А., Цыплюк А. Н. Оценка ресурса подкрановых балок по данным технической диагностики / Труды научных мероприятий. Природно-техногенная безопасность Сибири: В 2-х т. Т. 2. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Проблемы промышленной безопасности. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. С. 300 – 303.

12. Сергеев А. В., Шафрай С. Д. Влияние особенностей напряженного состояния в подкрановых балках на их прочность и выносливость / Изв. вузов. Строительство. 1997. № 7. С. 9 – 12.

13. Васюта Б. Н. К вопросу об определении напряжений в стенке от местного кручения пояса балки / Изв. вузов. Строительство. 2006. № 3 – 4. С. 12 – 17.

14. Тимашев С. А. Инфраструктуры. Ч. 1. Надежность. Долговечность. — Екатеринбург: Изд. НИСО УрО РАН, 2016. — 530 с.

15. Москвичев В. В., Чабан Е. А. Исследование напряженно-деформированного состояния подкрановых балок в штатных режимах эксплуатации / Журнал СФУ. Техника и технологии. 2016. № 4. С. 572 – 584.

16. Москвичев В. В., Чабан Е. А. Исследование напряженно-деформированного состояния подкрановых балок в условиях аварийных ситуаций / Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2016. № 5. С. 3 – 15.

17. Партон В. З., Морозов Е. М. Механика упругопластического разрушения. — М.: Наука, 1985. — 504 с.

18. Махутов Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. — М.: Машиностроение, 1981. — 272 с.

19. Махутов Н. А., Москвичев В. В., Козлов А. Г., Сухоруков С. В. Расчет на трещиностойкость плоских элементов конструкций с использованием J-интеграла. Сообщение 1. Обоснование метода. Сообщение 2. Учет концентрации напряжений / Проблемы прочности. 1988. № 8. С. 3 – 14.

20. Махутов Н. А., Лыглаев А. В., Большаков А. М. Хладостойкость (метод инженерной оценки). — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. — 195 с.

21. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов — М.: Металлургия, 1976. — 456 с.

22. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. — М.: Наука, 1974. — 640 с.

23. Ларионов В. В. Исследование работы строительных конструкций в условиях малоциклового нагружения: автореф. дис. ... докт. техн. наук. — М., 1979. — 40 с.

24. Механика разрушения и прочность материалов: Справ. пособие в 4-х т. Т. 4. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов. — Киев: Наукова думка, 1990. — 679 с.

25. Трощенко В. Т., Покровский В. В., Прокопенко А. В. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении. — Киев: Наукова думка, 1987. — 256 с.

26. РД 50-345–82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. — М.: Изд-во стандартов, 1983. — 95 с.

27. Механика катастроф. Определение характеристик трещиностойкости конструкционных материалов. Методические рекомендации. — М.: МИБ СТС, 1995. — 360 с.

28. Васюта Б. Н. Некоторые особенности развития усталостных трещин в верхней зоне стенки сварных подкрановых балок / Изв. вузов. 2003. № 10. С. 4 – 13.

29. Москвичев В. В., Махутов Н. А., Черняев А. П. и др. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем. — Новосибирск: Наука, 2002. — 334 с.


Для цитирования:


Москвичев В.B., Чабан Е.А. Анализ развития усталостных трещин в подкрановых балках. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018;84(7):47-54. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-7-47-54

For citation:


Moskvichev V.V., Chaban E.A. Analysis of the fatigue cracks development in crane girders and assessment of their residual life. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2018;84(7):47-54. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-7-47-54

Просмотров: 94


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)