Локальных критериев

Природа этого разрушения может быть описана в рамках модели, основанной .на специфическом воздействии на металл труб' карбонат-бикарбонатной среды, образующейся при катодной поляризации магистрального ''азопровода. При этом, с одной сторо'-ны, в присутствии кислорода такая среда пассивирует поверхность стали, с другой, при определенных режимах катодной поляризации, вызывает возникновение анодного тока и протекание локальных коррозионных процессов, которые в сочетании с растягивающими напряжениями в стенке трубы от внутреннего давления и вызывают ее коррозионное растрескивание.

Таким образом, КР [1, 3, 23, 29] может быть описано в рамках модели, основанной на специфическом воздействии на металл труб карбонат-бикарбонатной среды, образующейся при катодной поляризации, локализации токов анодного растворения при одновременном воздействии растягивающих механических напряжений (эксплуатационного и остаточного происхождений). При этом кар-бонат-бикарбонатная среда в присутствии кислорода, с одной стороны, пассивирует поверхность стали, тем самым защищая ее от коррозии, с другой — при определенных режимах катодной поляризации инициирует возникновение анодного тока, приводящего к протеканию локальных коррозионных процессов. При этом коррозионному воздействию, в первую очередь, подвергаются границы зерен сталей, которые, во-первых, являются концентраторами напряжений, a, Bo-BTOpHXj еще до приложения механических нагрузок служат очагами активного развития коррозии за счет обогащения какими-либо (как правило, углеродом) элементами, а также в связи с их повышенной дефектонасыщенностью. Поэтому в УГНТУ были проведены лабораторные электрохимические исследования причин возникновения анодного тока с количественной оценкой его величины. Исследования выполнялись путем снятия потенциодинамических поляризационных кривых и показали, что действительно в определенных областях наложенных потенциалов поляризации возникают анодные токи, вызывающие электрохимическое растворение металла в полости трещины.

Таким образом, КР может быть описано в рамках модели, основанной нч специфическом воздействии на металл труб КБС, образующейся при катодной поляризации, формировании на их поверхности солевых отложений недостаточной сплошности, локализации токов анодного растворения при -дновременном воздействии растягивающих механических напряжений (эксплуатационного и остаточного происхождений). При этом, с одной стороны, КБС в присутствии кислорода пассивирует поверхность егали, тем самым защищая ее от корро ии, с другой - при определенных режимах катодной поляризации инициирует возникновение анодно! э тока, приводящего к просеканию локальных коррозионных процессов. При этом коррозионному воздей -огво. в первую очередь подвергаются границы зерен сталей, которые, во - первых, являются концентр агорами напряжелий. а во-вторых, еще до приложения механических нагрузок служат очагами активного развития коррозии г1*, счет обогащения какими - либо (как правило, углеродом) элементами, а также в связи с их повышенной дефектонасыщенностью.

Проектная скорость коррозии является усредненной величиной и предполагает протекание равномерной коррозии, что на практике встречается редко, в связи с чем для случая образования локальных коррозионных дефектов требуется разработка новых критериев оценки ресурса конструкций.

Применение особо широкополосных (например, апериодичет ских) преобразователей приводит к понижению чувствительности. Возникают трудности с регистрацией сигналов малой амплитуды от локальных коррозионных повреждений, развивающихся со стороны внутренней поверхности изделия. В результате толщиномеры с такими преобразователями относят к группе А, в то время как приборы, для которых х«0,05, пригодны для измерения ОК. с грубыми поверхностями, т. е. к решению задач группы Б.

Рост коррозионно-усталостной прочности углеродистой стали в присутствии ингибиторов в значительной мере связан с подавлением ими локальных коррозионных процессов и тем, что при этом практически не образуются сульфидные пленки, способствующие эффективному функционированию гальванических пар металл - сульфид.

Увеличение числа локальных коррозионных поражений вызывает электрохимическая гетерогенность внутренней поверхности трубопроводов и фазовое расслоение газожидкостного потока по сечению трубы.

Эффективным методом исследования коррозии металла котлов, в частности локальных коррозионных повреждений, является изучение кривых анодного заряжения поверхности. Для их получения электрод заряжается анодно током постоянной плотности. По характеру изменения потенциала во времени можно однозначно определить, подвергается ли металл локальной коррозии или нет. Метод анодного заряжения дает возможность по кривым потенциал -время определять минимальное положительное значение потенциала, при котором начинается активирование поверхности, и выявлять некоторые специфические особенности локальной коррозии. Подробнее об этом методе см. в § 6.1.

Вместе с тем задача контроля локальных коррозионных разрушений металла котлов является весьма актуальной. Одним из методов надежного контроля локальных видов коррозии, а также оценки эффективности противокоррозионного действия пленок и поверхностных слоев на поверхности стали является метод анодного заряжения поверхности. Метод основан на том, что металл в данной коррозионной среде заряжается анодно током постоянной плотности. По характеру изменения потенциала во времени можно однозначно определить, подвергается ли металл локальной корро-

При неравномерной, например питтинговой, коррозии важно иметь возможность установления глубины и характера распределения локальных коррозионных повреждений. С этой целью широко ис-

После измерения нулевого профиля аналогичным образом проводят измерения разности напряжений At/ при подключении катодного защитного тока. При этом необходимо опробовать по крайней мере три различные величины подводимого тока. Как показывают результаты измерений (рис. 19.4), профили At/ с увеличением защитного тока становятся более пологими. Действие локальных коррозионных элементов при этом прекращается, поскольку значения At/ уже не уменьшаются по направлению к устью скважины. На рис. 19.4 это наблюдается при /=4 А.

Скаляризация критерия эффективности Кв, v задачи (15.4) с учетом степени важности локальных критериев в простейшем случае сводится к выбору обобщенного скалярного критерия А в виде линейной нормы вектора Кл, v [78] :

где Ч, — Г,ч, 7 = 1, ..., т, Г — вектор приоритетов локальных критериев эффективности.

При многокритериальной оптимизации, независимо от выбранного принципа оптимальности (схемы компромисса, полагаемой в основу обобщенного скалярного критерия эффективности), оптимальное решение задачи синтеза всегда принадлежит области компромиссов Г„. Эта область в подпространстве Gp варьируемых параметров Р характеризуется тем свойством, что все принадлежащие ей решения не могут быть одновременно улучшены по всем локальным критериям. В области компромиссов зависимость целевой функции Д(Р) от различных локальных критериев является противоречивой. Если область компромиссов Тр не включена в подмножество Gp параметров, в котором выполняется необходимое условие аппроксимации

Чебышевский принцип оптимальности обеспечивает при поиске оптимального решения задачи (15.4) более равномерное, чем при интегральном принципе оптимальности, снижение уровня всех локальных критериев эффективности. Переход от интегрального к чебышевскому принципу оптимальности целесообразен, если задача синтеза (15.4) при обобщенном скалярном критерии в форме (15.6) или (15.7) оказывается несостоятельной. Использование критерия А в виде (15.10) позволяет оценить по результатам синтеза предельные возможности исследуемого структурного класса моделей при заданных ограничениях параметров. Наконец, при построении обобщенного скалярного критерия эффективности используется принцип справедливого компромисса, допускающий в задачах многокритериальной оптимизации такой компромисс, при котором относительный уровень снижения качества решения по одному или нескольким локальным критериям не превосходит относительного уровня повышения качества решения по остальным критериям 128, 35J.

Независимо от принятого принципа оптимальности при решении задачи (15.4) динамического синтеза основная трудоемкость связана с многошаговыми оптимизационными процедурами, заключающимися в определении количественных значений обобщенного скалярного критерия эффективности А для варьируемой динамической модели при текущих значениях динамических параметров. Определение текущего значения критерия А требует вычислений текущих значений всех локальных критериев эффективности, которыми в основной задаче синтеза являются динамические критерии качества элементов силовой цепи машинного агрегата. Вычислительная трудоемкость динамического синтеза с принятым обобщенным скалярным критерием эффективности существенно зависит от математической формы представления критерия. В простейших случаях при динамическом синтезе машинных агрегатов, силовая цепь которых должна удовлетворять требованиям значительной долговечности, а динамический отклик системы регламентируется предельными по несущей способности значениями динамических нагрузок в элементах, нормализованные локальные критерии эффективности ks

Здесь Qj — регламентированное значение динамической нагрузки в у'-м элементе силовой цепи, М, — максимальное значение динамической нагрузки в у'-м элементе силовой цепи текущего структурно-параметрического варианта. Форма (15.11) критериев динамического качества элементов силовой цепи машинного агрегата требует на каждом шаге оптимизационной процедуры (15.4) синтеза оценки только максимального уровня динамической нагруженности силовой цепи, что осуществляется по формулам гл. III. Использование указанных локальных критериев эффективности требует оценки общего уровня колебаний во всем эксплуатационном скоростном диапазоне двигателя с учетом длительности использования различных отрезков этого диапазона и вариаций нагрузочных режимов в пределах каждого из отрезков [28, 78].

где Щ — допускаемые значения локальных критериев эффективности kj = {К} ц, причем для нормализованного фактора эффективности обычно А" = 1, ; = 1, ...,т.

Таким образом, оптимальная по критерию (3) модель а123 не является оптимальной ни по какому из локальных критериев; при первоначальном варианте допустимого множества моделей (исходя из ограничений (2), а такие ограничения обычно считаются естественными) оптимальная по критерию (3) модель выпала бы И2 aoss зрешш заказчика.

Необходимо отметить, что оценка значений фр и ф( представляет достаточно сложную задачу как в теоретическом, так и в экспериментальном отношениях. Это объясняется, прежде всего, сложностью определения напряженно-деформированного состояния в окрестности дефектов, имеющих различные размеры, конфигурацию, ориентации и местоположения и др. Большую роль при оценке фр и 9t играют критерии наступления предельного состояния. При оценке прочности труб с дефектами необходимо применение локальных критериев разрушения.

В книге рассматриваются современные модели расчета и методы параметрической оптимизации несущей способности оболочек вращения из композитов двумерной и пространственной структур армирования. Основное внимание при этом уделено оболочкам, работающим на статическую устойчивость или в режиме колебаний, эффективные деформативные характеристики которых определяются методами теории структурного моделирования композита. В задачах, содержащих оценки предельных состояний оболочек по прочности, используется феноменологическая структурная модель прочностных характеристик слоистого композита, параметры которой получены экспериментально. Подробно анализируются особенности постановки задач параметрической оптимизации оболочек из композитов. Показана взаимосвязь векторной и скалярной моделей задач оптимизации в случае формализуемых локальных критериев качества проекта. Значительное место отведено изложению и примерам приложения нового метода решения задач оптимизации оболочек из многослойных композитов — метода обобщенных структурных параметров, применение которого позволяет получить наиболее полную информацию об оптимальных проектах широкого класса практически важных задач оптимизации. Содержащиеся в книге результаты могут быть использованы для инженерного проектирования оболочек из волокнистых композитов. Табл. 23, ил. 58, библиогр. 181 назв.

Далее анализируются локальные критерии эффективности проекта конструкции е{,..., eq, среди которых могут оказаться совместимые. Совместимыми (по терминологии [107], непротиворечивыми) называются такие локальные критерии эффективности, для которых наилучшие значения соответствующих им частных показателей эффективности проекта достигаются одновременно, т. е. при одних и тех же значениях определяющих их параметров проекта. Простейшим примером совместимых локальных критериев являются критерии минимума толщины и минимума массы однородной цилиндрической оболочки постоянных радиуса и длины (директивные параметры проекта). В процессе анализа выделяется минимальное количество конфликтных локальных критериев эффективности, т. е. критериев, попарно несовместимых между собой, — е\,...,ер (p^q), которые рассматриваются далее как компоненты вектора эффективности [16] проекта конструкции