Процессом накопления

Реакция материала на импульсную нагрузку определяется конкретной физической природой материала и реальным процессом нагружения (законом изменения напряжений или деформаций во времени). Для большинства конструкционных материалов имеется широкий круг режимов нагружения (для металлов — упругое или упруго-пластическое деформирование в определенных пределах по деформации), не вызывающих нарушения сплошности материала, что допускает использование методов механики сплошной среды. Достижение критических условий нагружения сопровождается развитием процессов разрушения (зарождением микротрещин и их интенсивным развитием), ведущих к нарушению сплошности. Изучение таких процессов требует применения специфических методов экспериментальных исследований и анализа результатов. Следовательно, реакция материала на действие импульсной нагрузки может

Если при прогнозировании плотности распределения сопротивляемости невосстанавливаемого элемента возможные исходы мысленного эксперимента, приводящие к отказу, исключают из дальнейшего рассмотрения некоторую часть области возможных значений сопротивляемости (вследствие невозможности дальнейшего нагружения отказываемого элемента), то при прогнозировании сопротивляемости восстанавливаемого элемента возможная утрата сопротивляемости из области существования А — в «компенсируется» за счет восстановления элемента равнозначной долей области существования у — в. Таким образом, после мысленного восстановления сопротивляемости, следующего за процессом нагружения, область возможных значений сопротивляемости Z {z: — oo<^z<^oo} включает как некоторую подобласть ?-в, так и подобласть у-в. Долевая часть каждой из подобластей определяется соответственно вероятностью неотказа и вероятностью отказа элемента в первом нагружении, которые в соответствии с (8.6) и (8.7) имеют вид

Способы непрерывного измерения и регистрации трещины в процессе циклического нагружения при наличии в испытательной системе обратной связи, управляющей процессом нагружения, и компьютера, производящего непрерывную обработку получаемых результатов, позволяют осуществлять программные испытания (машины фирм MTS, Instron, Shi-madzu). Одним из видов таких испытаний являются испытания с поддержанием в процессе циклического разрушения заданной величины коэффициента интенсивности напряжений или заданного номинального напряжения (или деформации). Эти испытания проводят для проверки основных механических закономерностей роста трещин, используемых в механике разрушения.

Электрическая схема установки включает автоматическую систему управления двигателем силового привода установки, схему включения двигателя привода форвакуумного насоса, систему нагрева образца и регулирования его температуры (трансформаторы РНО 250-5, ОСУ20/0,5А, высокоточный тиристорный регулятор температуры ВРТ-3), а также ряд агрегатов и регистрирующих приборов вторичной аппаратуры. Основным регистрирующим и управляющим процессом нагружения прибором установки является двухкоординатный потенциометр типа ПДП-4 с размещенной на нем контактной группой, перемещением которой задаются требуемые величины максимальной нагрузки цикла. Путем вклкк чения в работу программных командных приборов типа КЭП-12У

Управление процессом нагружения турбины производится путем изменения расхода и температуры пара. Наиболее наглядным является задание режима пуска при помощи графиков. Примерный график пуска холодной турбины представлен на рис. 7-3. Этот график отражает необходимую температуру пара в процессе всего пуска, начиная от толчка ротора турбины и кончая

Каждое единичное воздействие вызывает в элементе конструкции некоторое повреждение. Со временем эти повреждения суммируются, и наряду с процессом нагружения необходимо рассмотреть процесс накопления повреждений. Отказ элемента конструкции по прочности возможен либо в случае превышения нагрузками опасного уровня, либо в случае накопления усталостных повреждений выше опасного уровня повреждений. Соответствующие интервалы времени до этих событий будем называть долговеч-ностями по условию статической и усталостной прочности.

Формула (4.72) при х = 0 дает среднее число превышений процессом нагружения нулевого уровня или эффективную частоту процесса. Эта формула позволяет также вычислить среднюю длительность выбросов и средний интервал между ними на некотором произвольном уровне х0.

процессом нагружения опасного уровня, эффективные частоты появления расчетных циклов напряжений и распределения амплитуд этих напряжений.

где / (х, х) — совместная плотность распределения процесса х (t) и его первой производной в совпадающие моменты времени. Формула (10.65) при х = 0 определяет среднее число превышений процессом нагружения нулевого уровня или среднюю (эффективную) частоту этого процесса. Эта формула позволяет также вычислить среднюю длительность превышений и средний

Расчеты на сопротивление усталости при дискретных потоках случайных нагрузок (рис. 13.1, а) основаны на результатах математического описания и анализа таких воздействий (см. § 9) и на информации о прочностных свойствах материалов (см. § 1). Разрушение конструкции при случайных нагрузках может произойти либо в момент достижения процессом нагружения at = ot (i — 1, 2, 3, ...) опасного уровня напряжений <г#, либо при накопленном усталостном повреждении, достигающем опасного значения v* = 1 (рис. 13.1, б). Под разрушением в этом случае понимается либо появление в конструкции недопустимой по величине пластической деформации (тогда а* = ат, где стт — предел текучести), либо появление магистральной усталостной трещины. Методы расчета элементов конструкций с учетом роста усталостных трещин рассматриваются в гл. 5.

Прочностная надежность конструкции при заданном времени t нагружения оценивается вероятностью непревышения процессом нагружения o(t) уровня or* и вероятностью непревышения процессом накопления усталостных повреждений v (t) уровня v*. Может быть также поставлена задача по определению времени Т (см. рис, 13.1), которое соответствует моментам первого достижения процессом a (t) уровня (т# или процессом v (t) — уровня v*.

рыва связи; б) обеспечивает энергетическую выгодность конечного состояния с разорванной связью. При таком подходе разрыв межатомной связи становится вероятностным процессом, требующим времени ожидания достаточно мощной тепловой флуктуации, способной разорвать связь. Вследствие этого процесс разрушения является кинетическим процессом накопления разорванных связей во времени.

элемента системы, обычно сопровождается накоплением повреждений, то оценка вибрационной надежности основана на рассмотрении процесса накоплений повреждений (изменения структуры металлических материалов, возникновения различных дефектов и трещин). Как правило, вибрационное на-гружение сопровождается процессом накопления усталостных повреждений. Поэтому та периодичность и стадийность процесса усталости, которая была рассмотрена в предыдущих разделах учебного пособия, может быть целиком применима к вибрационному нагружению.

В работе [9] изучались слоистые пластики с матами из прядей волокон Е-стекла и ортофталевой полиэфирной смолой широкого применения. Было показано, что за процессом накопления повреждений можно следить при помощи микроскопа, т. е. неразрушающим методом. Образцы, содержащие один слой уложенных прядей, вначале были прозрачны и в процессе нагружения могли быть исследованы в проходящем свете. Можно было наблюдать, что первым местом повреждения оказывались отдельные нити, лежащие перпендикулярно направлению нагружения (рис. 2). Кроме того, это повреждение не было строго связано с концом нити, а могло возникать на любом участке нити и распространяться в обоих направлениях

Для процесса ЗР характерно скачкообразное продвижение трещин вплоть до перехода в лавиннообразную стадию разрушения (окончательный долом). Скачки трещин происходят по-механизму хрупкого, во многих случаях межзеренного разрушения. Каждый хрупкий скачок трещины при ЗР, по-видимому, должен подготовляться процессом накопления повреждений и поэтому отражает в общей сложности стадию медленного развития разрушения.

Наличие максимума на кривой ат—N при неизотермическом малоцикловом нагружении можно объяснить описанным выше процессом накопления повреждений в полуциклах растяжения и сжатия. Можно полагать, что значение ат=а°г%* (оптимальное) соответствует такому соотношению предельных напряжений в цикле, при котором процесс деформирования совершается с наименьшей работой деформации. Увеличение долговечности при небольших значениях ат, или, во всяком случае, отсутствие влияния таких величин от, отмечено в отдельных исследованиях [2]. Однако этот факт не был объяснен, либо говорили о возможном разбросе данных эксперимента. Как видно, наличие максимума по оси долговечности подтверждается достаточно уверенно, и это обстоятельство можно представить вполне закономерным. Различие свойств материала в полуциклах растяжения и сжатия на первом этапе можно учесть в следующем виде [24, 72]. Если за основной параметр, определяющий повреждение, принять превышение предела текучести (в напряжениях) в каждой половине цикла, то коэффициент асимметрии можно записать в виде

Поиски все более эффективных и технологических интенсификаторов теплообмена, позволяющих увеличивать критическую плотность теплового потока, продолжаются и будут продолжаться. Вполне естественно, что их отработка и усовершенствование, а также проверка их эффективности будут осуществляться экспериментально. Однако это длительный и трудоемкий процесс. Пока в литературе нет методов расчета критической плотности теплового потока для стержневых сборок, оснащенных интенсификаторами теплообмена. Это объясняется, во-первых, сложностью учета всех характеристик и геометрических особенностей интенсификаторов и, во-вторых, незаконченным процессом накопления экспериментального материала по изучению различных типов интенсификаторов.

Применение обогащенного урана в ядерной энергетике с реакторами на тепловых нейтронах сопровождается непрерывным процессом накопления запасов обедненного урана в отвалах разделительных заводов. Отвалы получаются как при разделении природного, так и при дообогащении регенерируемого урана, извлеченного из отработавшего топлива АЭС.

Применение обогащенного урана в ядерной энергетике с реакторами на тепловых нейтронах сопровождается непрерывным процессом накопления запасов обедненного урана в отвалах разделительных заводов. Отвалы получаются как при разделении природного, так и при дообогащении регенерируемого урана, извлеченного из отработавшего топлива АЭС.

Учет усталостных повреждений. Как правило, вибрационное нагружение сопровождается процессом накопления усталостных повреждений. Рассмотрим простой одномерный случай, когда повреждения характеризуются одномерным процессом v (t). Если этот процесс является достаточно медленным, то можно от (13) перейти к непрерывному аналогу — кинетическому уравнению

Например, для стали 12ХШН9Т (см. рис. .2.12) условия термомеханического нагружения были таковы, что эффект «залечивания» вследствие выдержки в полуцикле сжатия не компенсировал квазистатические повреждения, наводимые процессом накопления односторонних деформаций.

— нормальное функционирование потенциально опасных систем с контролируемым процессом накопления эксплуатационных повреждений с помощью встроенных систем диагностики;