Исследований направленных

Установки для исследований напряжений по методу мембранной аналогии были широко распространены в первой половине нашего столетия, когда еще не получили столь широкого распространения вычислительные машины и установки, использующие электрическую аналогию.

Реакторы типа ВВЭР-440 приняты в качестве базовых для ряда АЭС в СССР, Финляндии, Болгарии, Венгрии, Чехословакии, ГДР, Румынии, на Кубе в двух вариантах исполнения — обычном и сейсмическом. В связи с этим для ВВЭР-440 осуществлен большой объем расчетно-эксперименталь-ных исследований напряжений деформаций, вибраций и прочности.

где- 5 — погрешность, определяемая точностью результатов измерений. Оценка нормы погрешности правых частей в пространстве L2 является наиболее употребительной в практике экспериментальных исследований напряжений. Конечно, возможна постановка системы измерений, в которой погрешность может оцениваться в более сильных нормах.

Из этих данных видно, что при отсутствии или ограничении проскальзывания в точке А (условия 3,4) нажимное кольцо ограничивает деформации и напряжения в крышке. С другой стороны, выбирание зазора в посадочном соединении крышки с корпусом (условие 2 в точке В) ускоряет в процессе затяга рост меридиональных напряжений в крышке. Большой диапазон изменения рассматриваемой величины напряжения ат показывает, что произвольный выбор при расчете какого-либо одного условия взаимодействия узлов фланцевого соединения из условий 1—4, например наиболее просто учитываемого при расчете (как это принято в нормах и в расчетной практике) , может дать результаты, весьма далекие от действительных. Вместе с тем, отсюда следует, что сопоставление данных тензометрияеских натурных или стендовых исследований напряжений и деформаций с рядом расчетных вариантов может позволить определить по совокупности характерных точек конструкции действительные условия взаимодействия и именно при этих данных проводить дальнейшую отработку расчетных схем и методов.

2. Модели со слоями различной оптической активности применяются для исследований напряжений в сечении объемной модели при прямом просвечивании без „замораживания", а также для измерения динамических напряжений внутри объемных моделей. Модель изготовляется из оптически неактивного (или с малой активностью)

Опыт проведения натурных тензометрических исследований корпусов паровых турбин при эксплуатации показывает, что эффективность и надежность исследований значительно возрастают лри применении в процессе испытаний информационно-измерительных систем. На рис. 3.15 приведена блок-схема передвижной информационно-измерительной системы, применяемой ИМАШ АН СССР для исследований напряжений в узлах энергетического оборудования.

Раиса Ивановна Хаимова-Малькова Методика исследований напряжений поляризационно-оптическим методом

Из этих данных видно, что при отсутствии или ограничении проскальзывания в точке А (условия 3,4) нажимное кольцо ограничивает деформации и напряжения в крышке. С другой стороны, выбирание зазора в посадочном соединении крышки с корпусом (условие 2 в точке В) ускоряет в процессе затяга рост меридиональных напряжений в крышке. Большой диапазон изменения рассматриваемой величины напряжения ат показывает, что произвольный выбор при расчете какого-либо одного условия взаимодействия узлов фланцевого соединения из условий 1—4, например наиболее просто учитываемого при расчете (как это принято в [4] и в расчетной практике), может дать результаты, весьма далекие от действительных. Вместе с тем, отсюда следует, что сопоставление данных тензометрических натурных или стендовых исследований напряжений и деформаций с рядом расчетных вариантов может позволить определить по совокупности характерных точек конструкции действительные условия взаимодействия и именно при этих данных проводить дальнейшую отработку расчетных схем и методов.

Непосредственным измерениям деформаций на натурном объекте предшествует анализ результатов Имеющихся расчетов, опыта эксплуатации и экспериментальных исследований напряжений на металлических моделях и моделях из полимерных материалов [4, 7]. Сложность измерения деформаций на внутренней поверхности корпуса турбины, вызываемых силовыми и температурными напряжениями, связана с тем, что внутренняя поверхность корпуса омывается с большой скоростью паровой средой при давлении 100 ати, температура в местах измерений изменяется в широком диапазоне, достигая 540° С, и при этом измерения должны вестись в течение нескольких недель.

вырезанных из фланца корпуса тензометрируемой турбины, и уточняли при проведении натурной тензометрии с помощью «тензодатчиков-сви-детелей», установленных на корпусе турбины. При последних исследованиях, проведенных на паровой турбине, были применены для измерений деформаций на внутренней поверхности специально разработанные Лабораторией натурных исследований напряжений герметизированные тен-зодатчики с малой тепловой инерцией, не требующие дополнительного защитного устройства: база по осям швов приварки 25 мм; достаточно низкая разностная температурная характеристика; коэффициент тензочувст-вительности 1,7. Тепловая инерционность не приводит при измерениях на конструкциях энергетического оборудования при переменных тепловых режимах к погрешности, большей погрешности измерительного прибора. При натурной тензометрии конструкций энергетического оборудования рабочие тензодатчики привариваются к внутренней поверхности точечной конденсаторной сваркой, а компенсационные устанавливаются рядом с рабочими в «салазках» из фольги (1Х18Н9Т) толщиной 0,1 мм. Такой способ установки позволяет свести к минимуму разность температур рабочего и компенсационного тензодатчиков. В каждой измерительной точке устанавливаются по две термопары тина Х-А, что обеспечивает дублирование на случай выхода из строя одной термопары, а также контроль разности температур рабочего и компенсационного тензодатчиков (одна термопара устанавливается рядом с рабочим, другая — на подложке компенсационного тензодатчика). Для определения действительной температуры внутренней поверхности корпуса следует применять малоинерционные термопары (Х-А), защищенные герметичным чехлом (трубка диаметром 2 мм с толщиной стенкя 0,25 мм; сталь 1Х18Н9Т) и приваренные точечной сваркой непосредственно к телу корпуса (через спай термопары). Для защиты тензодатчиков типов ТПТ-500 и ТТБ-73 от воздействия паровой среды при давлении 100 ати применяются колпаки (рис. 2) из стали 15Х1М1ФЛ, привариваемые к стенке корпуса турбины электродуговой сваркой. Трубки для коммуникационных проводов, приваренные к колпаку аргонодуговой сваркой, выводятся наружу корпуса через уплотнительные узлы и заканчиваются уплотнительными стаканчиками, залитыми эпоксидной смолой для полной герметичности защитной системы.

Для лопатки выбирают треугольные элементы, причем если предположить линейность изменения толщины этих элементов D = ^Л1^1 + ^л2%2 + ^лз!з. то соотношения для матрицы жесткости могут быть получены из уравнений для секторного элемента диска при подстановке вместо элементарной длины г dQ толщины лопаточного элемента и других упрощений. Нагрузки из-за вращения учитываются так же, как и при осесимметричном нагруже-нии. Далее составляют общую матрицу жесткости системы и решают систему линейных уравнений одним из методов, описанных в гл. 5. На рис. 6.17, а показано рабочее колесо (крыльчатка) открытого типа с радиальными лопатками, расчет которого выполнен методом, изложенным выше [122]. На рис. 6.17, б, в даны радиальные напряжения на задней и передней (со стороны лопаток) поверхностях диска, а на рис. 6.18, a w. б окружные напряжения. Напряжения в лопатке показаны на рис. 6.19, а и б для входной кромки и корневых сечений соответственно. Штрих-пунктирной линией обозначены напряжения, полученные в осе-симметричной задаче, без учета дискретности лопаток. Сплошная линия на рис. 6.17 относится к напряжениям в диске напротив лопаток, штриховая — к напряжениям между лопатками. Проведенные сравнения с результатами исследований напряжений на фотоупругой модели крыльчатки свидетельствуют о достаточной близости результатов МКЭ и эксперимента, что объясняется малым количеством лопаток в этой крыльчатке и необходимостью учета в связи с этим дискретности нагрузки, действующей на диск. При большем числе лопаток результаты осесимметричного анализа и приведенного выше метода близки.

Известно, что при практической реализации тех или иных теоретических разработок в них зачастую вносятся существенные коррективы, даже если какая-либо концепция или теория казались, на первый взгляд, абсолютно фундаментальными и решающими в полном объеме конкретную проблему. Особенно это касается исследований, направленных на обеспечение надежного функционирования сложных технологических систем, основу которых составляют разнообразные гетерогенные материалы, многостадийные процессы добычи и переработки углеводородного сырья, жесткие режимы движения рабочего продукта внутри оборудования оболочкового типа, испытывающего воздействие коррозионных сред и механических нагрузок. Учесть влияние всех факторов, которые играют существенную роль в механизмах процессов, происходящих в таких системах, чрезвычайно сложно, а чаще всего невозможно. Поэтому в данном случае теоретические разработки могут служить лишь в качестве подхода к решению проблемы. Достижение же окончательного решения возможно только на пути использования всего накопленного практического опыта в той области, в которой проблема возникла.

Впервые обобщены результаты исследований, направленных на разработку технологических процессов выплавки и внепечной обработки углеродистых и легированных сталей, предназначенных для разливки на МНЛЗ. Особое внимание уделено физико-химическим и тепловым процессам выплавки легированных сталей. Указаны факторы, отрицательно влияющие на качество литых заготовок и определяющие комплекс требований к жидкому металлу. Приведены материалы по внепечной обработке металла перед разливкой на МНЛЗ. Дан технико-экономический анализ эффективности производства сталей по новой технологии выплавки и внепечной обработки.

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года большое внимание уделяется повышению качества металлических материалов, совершенствованию технологий их производства и развитию фундаментальных научных исследований, направленных на создание научных основ получения материалов с высокими механическими свойствами. В связи с этим особую актуальность в физике прочности приобретает проблема деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов на основе ОЦК-металлов и сплавов, занимающих в технике по объему производства ведущее место. Данная проблема тесно связана как с прикладной задачей получения качественных металлов и сплавов, так и с чисто физической задачей изучения процесса пластической деформации во всех его аспектах. К сожалению, надо признать, что между отдельными физическими аспектами проблемы до самого последнего времени отсутствовала взаимосвязь, что обусловило независимое поэтапное изучение таких трех основных вопросов, как физическая природа предела текучести, механизмы и закономерности деформационного упрочнения, а также условия перехода к разрушению и его механизмы, т. е. вопросов, которые являются неразрывными звеньями единого процесса пластической деформа,-ции. Эти соображения ни в коем случае не ставят под сомнение успехи современной физики прочности, которыми она обязана таким известным нашим ученым, как Н. Н. Давиденков, Я. Б. Фридман, А. Н. Орлов, И. А. Одинг, В. А. Павлов, В. С. Иванова, В. Л. Инденбом, В. И. Старцев, В. И. Трефилов, С. А. Фирстов, Ю. В. Мильман, Б. И. Смирнов, Ф. Ф. Лаврентьев и др., а также их зарубежным коллегам: Е. Оровану, Дж. Тейлору, А. X. Коттреллу, Н. Д. Петчу, М. Ф. Эшби, Ф. Р. Набарро и др.

Развитие современного машиностроения и особенно энергетической и са-молетно-ракетной техники связано с разработкой новых жаростойких конструкционных и защитных материалов, способных работать в условиях высоких температур и механического нагружения, близкого к предельному. В связи с этим значительно возросла актуальность научных исследований, направленных на установление закономерностей поведения конструкционных материалов, применяемых для деталей, работающих при высоких температурах. Выполнение таких исследований отличается большой сложностью, требует разработки новых методических приемов при проведении экспериментов и создания соответствующего испытательного оборудования.

Научные силы нашей страны всегда активно участвовали в процессе управления развитием энергетики, но степень их вовлечения в обоснование Энергетической программы СССР и последующие работы аналогичного характера представляется все же беспрецедентной. Поставленные перед энергетической наукой задачи потребовали проведения широчайших согласованных исследований, направленных на выявление и анализ объективных закономерностей и тенденций долгосрочного развития энергетического комплекса и составляющих его отраслевых и региональных систем. Лишь на такой основе можно было рассчитывать на выработку научно-обоснованных рекомендаций о наиболее целесообразных путях обеспечения народного хозяйства топливом и энергией в переходный период. Имеющийся к тому времени научно-исследовательский задел в области системных исследований в энергетике составил достаточно конструктивную базу для решения этих задач. Начиная с 60-х гг. в СССР бурно развивается экономико-математическое моделирование как новое средство исследования перспективного развития энергетики. В последующие годы модели постоянно расширялись и совершенствовались. В 1970-х годах был сделан следующий важный шаг — переход от разработки отдельных моделей к разработке их систем.

Добавление катодно действующих элементов к чистому свинцу было темой многих исследований, направленных на улучшение коррозионной стойкости по отношению к серной кислоте [49, 52]. В этой области известен медистый чистый свинец, содержащий 0,04—0,08 % Си. Благодаря сочетанию легирующих элементов удалось получить свинцовые сплавы, которые наряду со значительно улучшенной коррозионной стойкостью имели также повышенную жаропрочность. В качестве примера можно назвать сплав, содержащий 0,1 % Sn, 0,1 % Си и 0,1 % Pd [52].

В настоящей главе изложены основные результаты экспериментальных исследований, направленных на выяснение дефектной структуры как границ, так и тела зерен в наноструктурных материалах, полученных с использованием ИПД. Рассмотрена структурная модель этих наноматериалов, базирующаяся на представлениях о неравновесных границах зерен.

Повышенная диффузионная проницаемость границ зерен была обнаруженна и в других наноструктурных ИПД материалах [282, 283]. Более того, было установлено сильное влияние предварительного отжига образцов на диффузионную проницаемость и это влияние было обусловлено не только ростом зерен, но прежде всего изменением состояния границ зерен, связанным с их переходом в более равновесное состояние. Эти данные указывают на важность дальнейших исследований, направленных на развитие количественных моделей диффузии в наноструктурных материалах. Вместе с тем, развитие этих работ должно опираться на развиваемые представления о неравновесных границах зерен (см. гл. 2).

Кроме первого разрушения слоя, другим видом разрушения, присущим слоистым композитам, является расслоение. Хотя этот вид разрушения иногда рассматривается в качестве самостоятельного, еще проведено мало исследований, направленных на определение того, что можно назвать «прочностью расслоения». Результаты экспериментов показывают, что расслоение является основным видом докритического разрушения при усталостных нагружениях.

Любая машина, в которой процессы происходят в указанной последовательности (цикл Карно), носит название тепловой машины Карно. Этот цикл является идеализацией, однако понятие цикла Карно широко используется. Можно рассчитать термический КПД цикла Карно и показать, что никакая другая машина не может иметь больший КПД при тех же условиях. Зная максимальное значение КПД для заданных условий, можно судить о целесообразности или нецелесообразности исследований, направленных на улучшение КПД реальной машины, работающей в этих условиях.

Рассматривая данные задачи, следует помнить, что систематизированный статистический анализ случаев хрупких разрушений деталей машин и элементов конструкций при низких температурах, осуществляемый с единых позиций, дает богатый материал для практического решения многих вопросов. Для принятия действенных мер по повышению хладостойкое™ конструкций важное значение имеют результаты фундаментальных исследований, направленных на установление физической картины протекающих процессов, а также на поиски различных критериев оценки склонности конструкций к хрупкости с позиций линейной и нелинейной механики разрушения.