Особенности напряженно

Во-первых, специфика рассматриваемых областей такова, что при прочих равных параметрах (идентичность и однотипность конструкций, сходное функциональное назначение и др.) условия эксплуатации оборудования (физико-химические характеристики перерабатываемого сырья, параметры технологических процессов, особенности нагружения аппаратов и др.) являются нестационарными по времени и динамически изменяющимися в широком диапазоне значений. Эти обстоятельства в значительной мере снижают ценность выводов, основанных на статистике, поскольку нарушается условие однородности выборки. Кроме того, большинство нефтезаводских установок относится к оборудованию индивидуального изготовления, что обуславливает их малочисленность или же просто уникальность (в смысле аппаратного и технического исполнения), что делает невозможным накопление статистических данных.

Во-первых, специфика рассматриваемых областей такова, что при прочих равных параметрах (идентичность и однотипность конструкций, сходное функциональное назначение и др.) условия эксплуатации оборудования (физико-химические характеристики перерабатываемого сырья, параметры технологических процессов, особенности нагружения аппаратов и др.) являются нестационарными по времени и динамически изменяющимися в широком диапазоне значений. Эти обстоятельства в значительной мере снижают ценность выводов, основанных на статистике, поскольку нарушается условие однородности выборки. Кроме того, большинство нефтезаводских установок относится к оборудованию индивидуального изготовления, что обусловливает их малочисленность или же просто уникальность (в смысле аппаратного и технического исполнения), что делает невозможным накопление статистических данных.

3. В качестве характеристики сопротивления конструкционного материала циклическому упругопластическому деформированию при ползучести принимаем обобщенные изоциклические S&' = f(e(K>, О и изохронные а = f(e, k, r, t) кривые деформирования (рис. 4.43), учитывающие особенности нагружения, присущие рассматриваемым конструктивным элементам.

Очень большое значение имеют особенности нагружения детали. Иногда ошибочно принимают, что деталь нагружена постоянной нагрузкой, тогда как эта нагрузка меняется значительное число раз от нуля до максимума, иногда очень быстро, при наличии больших термических напряжений. Все эти факторы существенно влияют на величину коэффициента запаса прочности.

Особенности нагружения

3. В качестве характеристики сопротивления конструкционного материала циклическому упругопластическому деформированию при ползучести принимаем обобщенные изо циклические ?<*> = /(€<*>, t) и изохронные а = f(e, k, т, t) кривые деформирования (рис. 4.43), учитывающие особенности нагружения, присущие рассматриваемым конструктивным элементам.

2. Райхер В.Л., Чвжов В.М. Особенности нагружения широкофюзеляжных самолетов. В кн.: Прочность самолетных конструкций. М.: Машиностроение, 1982. С. 45-62.

Нахлесточные соединения являются самыми легкими при изготовлении и очень широко используются. Их форма и особенности нагружения (на сдвиг) предполагают применение клеев, что обеспечивает максимальную прочность соединения. Такие соединения

Работоспособность конструкции и ее весовые характеристики определяются прежде всего принимаемыми при расчете требованиями к прочности. В течение десятилетий проектировщики самолетов и ракет основываются на нормативных методах расчета на прочность. На основе обширных^ теоретических и экспериментальных исследований, большого опыта эксплуатации конструкций для различных расчетных случаев устанавливаются нормированные -значения коэффициентов безопасности. Близкие к единице значения коэффициентов безопасности .свидетельствуют, кроме всего прочего, о высоких требованиях к методам расчета. Предварительные проектировочные и текущие пове-.рочные расчеты проводят с использованием современных теорий,, численных и аналитических методов анализа. Окончательное суждение о прочности конструкции выносят после проведения цикла статических испытаний. В этой главе освещаются перечисленные вопросы, а также особенности нагружения ракеты в полете. Более подробные расчеты отдельных отсеков и агрегатов рассматриваются в следующих главах.

Схема конструкции и особенности нагружения камеры ЖРД. В конструкции камеры ЖРД выделяют три основных элемента (рис. 14.1, а): форсуночную головку 1, оболочку камеры сгорания 2 и сопло 3; в конструкцию также входят узлы крепления 4, входной коллектор 5 и ряд других вспомогательных деталей. Наиболее характерным является теплопрочностной расчет оболочки камеры сгорания.

На базе этих случайных процессов могут быть построены математические модели различных других процессов, учитывающие те или иные особенности нагружения. Основную модель процесса обозначим x0(t) и введем два новых квазидетерминированных процесса, которые можно представить в виде степенных или тригонометрических усеченных рядов с постоянными статистически независимыми случайными коэффициентами aft, 6ft, ch (k = О,

сформированы и другие модели случайных процессов, учитывающие те или иные особенности нагружения реальных конструкций в эксплуатации. Вместе с тем полный учет всех особенностей нагружения реальных конструкций путем построения все более и более сложных математических моделей случайных процессов в ряде случаев нецелесообразен. Большее значение имеет накопление опыта применения теории случайных функций к оценке реальной нагруженности при использовании ограниченного числа моделей таких процессов и экспериментальное выявление и использование в расчетах определенных закономерностей, наблюдаемых в реальных процессах нагружения. В первую очередь следует отметить следующие две особенности реальных процессов, которые были выявлены при исследовании нагруженности металлоконструкции машин типа автомобилей и тракторов в реальных эксплуатационных условиях и установление которых расчетным путем затруднительно.

3.3. Особенности напряженно-деформированного состояния

Особенности напряженно-деформированного состояния механически неоднородных сварных соединений были исследованы нами на образцах-моделях с применением метода муаровых полос, а также методом конечных элементов и линий скольжения /2, 81/. При этом степень механической неоднородности (соотношение свойств твердого и мягкого металлов Кв = aj /a") варьировали таким образом, чтобы обеспечить совместное пластическое деформирование металлов на стадиях, близких к предельным. Сочетание методов линий скольжения и конечных элементов при решении данной задачи позволило вскрыть некоторые закономерности, которые дали возможность учесть эффект неполной реализации контактного упрочнения мягких прослоек в рамках принятых допущений и подходов. В частности, на основании численных расчетов МКЭ и экспериментальных данных, было установлено, что

ция 4). Для данных соединений в работах /25, 73, 1 13/ на базе экспериментальных исследований механического поведения при различных видах нагружения было дано теоретическое обоснование влияния несимметричности неоднородных соединений на их прочность, которое в основном сводилось к расчету по усредненному значению степени механической неоднородности соединений Kscp =(A"B +?в2)/2. При этом не учитываются различия при совместном пластическом деформировании твердых Т и Т2 и мягкого (М) металлов сварного соединения в условиях несимметричной механической неоднородности его различных участков. Для получения более точного решения, базирующегося на закономерностях механического поведения соединений с несимметричной неоднородностью сварного стыка, на первом этапе работ были выполнены численные расчеты методом конечных элементов, в результате которых были установлены особенности напряженно-деформированного состояния рассматриваемых сварных соединений. Анализ ограничивался рассмотрением задачи в плоской постановке (VCT = 0, п = 0.5). Методика расчета МКЭ была ранее описана в разделе 3.3. Расчеты выполняли при следующих вариациях степени несимметричности механической неоднородности А'в = 1,25. А'В2 = 1,5, 2.0. 4.0 при относительных значениях мягкой прослойки к = 0,125; 0.25; 0.5.

Не останавливаясь подробно на результатах расчетов, отметим, что для рассматриваемого случая несиммелричной неоднородности соединений характерны те же особенности напряженно-деформированного состояния металлов соединений вблизи границы их раздела. В частности. касательные напряжения (интегральные значения) t'Lj, описываются соотношениями типа (3.9), а именно

Использование моделирующих образцов в сочетании с методом муаровых полос позволило исследовать особенности напряженно-деформированного состояния толстостенных оболочек давления, ослабленных мягкими прослойками. В качестве примера на рис. 4.8 приведены распределения линейных ех и угловых у деформаций по различным сечениям мягкой прослойки в кольцевом образце, нагруженном наружным давлением q /141/. Локализация деформаций ех во всех случаях наблюдается в области линии разветвления пластического течения (в сечении 2у //1 = 0) со смещением в направлении угловой точки при приближении к контактным границам (2v/h - !). Угловые деформации у,у максимальны в сечении 2у IИ = 1, совпадающем с контактной границей М-Т, и меняют знак практически на линии разветвления пластического течения прослойки (см. рис. 4.8,6). Вдоль оси симметрии прослойки (оси х) yxv ~ 0. Аналогичный уп, характер распределения имеют касательные

3.3. Особенности напряженно-деформированного состояния механически неоднородных сварных соединений и их расчетов на статическую

3.3. Особенности напряженно-деформированного состояния

Особенности напряженно-деформированного состояния механически неоднородных сварных соединений были исследованы нами на образцах-моделях с применением метода муаровых полос, а также методом конечных элементов и линий скольжения /2, 81/. При этом степень механической неоднородности (соотношение свойств твердого и мягкого металлов ?в=ств/'ств') варьировали таким образом, чтобы обеспечить совместное пластическое деформирование металлов на стадиях, близких к предельным. Сочетание методов линий скольжения и конечных элементов при решении данной задачи позволило вскрыть некоторые закономерности, которые дали возможность учесть эффект неполной реализации контактного упрочнения мягких прослоек в рамках принятых допущений и подходов. В частности, на основании численных расчетов МКЭ и экспериментальных данных, было установлено, что

ция 4). Для данных соединений в работах /25, 73, 1 13/ на базе экспериментальных исследований механического поведения при различных видах нагружения было дано теоретическое обоснование влияния несимметричности неоднородных соединений на их прочность, которое в основном сводилось к расчету по усредненному значению степени механической неоднородности соединений Кьср - (Кв1 + К^ )/2 . При этом не учитываются различия при совместном пластическом деформировании твердых Т] и Т2 и мягкого (М) металлов сварного соединения в условиях несимметричной механической неоднородности его различных участков. Для получения более точного решения, базирующегося на закономерностях механического поведения соединений с несимметричной неоднородностью сварного стыка, на первом этапе работ были выполнены численные расчеты методом конечных элементов, в результате которых были установлены особенности напряженно- деформированного состояния рассматриваемых сварных соединений. Анализ ограничивался рассмотрением задачи в плоской постановке (vc = 0, п = 0,5). Методика расчета МКЭ была ранее описана в разделе 3.3. Расчеты выполняли при следующих вариациях степени несимметричности механической неоднородности A"Bi = 1,25. Къ2 - 1,5, 2,0, 4,0 при относительных значениях мягкой прослойки к = 0,125; 0,25; 0,5.

Не останавливаясь подробно на результатах расчетов, отметим, что для рассматриваемого случая несимметричной неоднородности соединений характерны те же особенности напряженно- деформированного состояния металлов соединений вблизи границы их раздела. В частности, касательные напряжения (интегральные значения) T^J, описываются соотношениями типа (3.9), а именно

Использование моделирующих образцов в сочетании с методом муаровых полос позволило исследовать особенности напряженно-деформированного состояния толстостенных оболочек давления, ослабленных мягкими прослойками. В качестве примера на рис. 4.8 приведены распределения линейных гх и угловых у,^ деформаций по различным сечениям мягкой прослойки в кольцевом образце, нагруженном наружным давлением q /141/. Локализация деформаций &х во всех случаях наблюдается в области линии разветвления пластического течения (в сечении 2у I h = 0) со смещением в направлении угловой точки при приближении к контактным границам (2v / h =1). Угловые деформации у^, максимальны в сечении 2у I h = 1, совпадающем с контактной границей М-Т, и меняют знак практически на линии разветвления пластического течения прослойки (см. рис. 4.8,6). Вдоль оси симметрии прослойки (оси х) УХУ « 0. Аналогичный у^ характер распределения имеют касательные напряжения т,^,, которые (рис. 4.9,а) достигают своего максимального значения т„, = т JL на контактных поверхностях мягкой прослойки и меняют знак на линии разветвления ее пластического течения. Следует отметить, что в толстостенных оболочковых конструкциях, как и в тонкостенных, распределение т^ по высоте (толщине) прослойки h практически линейно (рис. 4.9,6). Последнее позволяет ввести ряд существенных упрощений при математическом описании напряженного состояния толстостенных оболочек, ослабленных мягкими прослойками, и получить соответствующие решения исходя из построенных сеток линий скольжения в замкнутом виде.