Прогнозирования усталостной

41. Методика прогнозирования технического состояния нефтепроводов на основе данных многократного диагностического обследования. РД 39-067-91. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1991.-48 с.

После проведения комплекса работ по технической диагностике неразрушающими и разрушающими методами длительно проработавших аппаратов важным моментом является прогнозирование технического состояния, т.е. определение технического состояния объекта обследования с заданной вероятностью на предстоящий интервал времени. Целью прогнозирования технического состояния является

При рассмотрении прогнозирования технического состояния выделяют два основных вида алгоритмов прогнозирования:

Неоднозначность в области прогнозирования технического прогресса и развития общеэнергетической системы приводит к необходимости решения вопросов по выходу и использованию ВЭР (как некоторой производной задачи) в условиях неопределенной исходной информации.

не только расчетов, но и специальных производственных исследований работоспособности технологического оборудования, экспериментальной оценки его параметров с целью более достоверного прогнозирования технического эффекта при различных вариантах построения АТК с АСУ ТП, чем это возможно обычными экспертными оценками (см. п. 7.3); в) использования экономико-математических моделей, выражающих показатели экономической эффективности не только через стоимостные характеристики капитальных и текущих затрат, но и непосредственно через сравнительные технико-экономические параметры анализируемых вариантов (см. п. 3.2); г) перенесения центра тяжести анализа и расчетов на те показатели технического эффекта (повышение производительности оборудования, качества изделий), которые являются в данном случае основными в обеспечении экономического эффекта, создаваемого АТК с АСУ ТП; д) использования классической методологии конструкторских инженерных расчетов (см. п. 3.1), делящей проектные и поверочные расчеты не только по времени выполнения, но и по целевому назначению; технико-экономическое обоснование решает проектные задачи — формирование совокупности возможных инженерных решений, отбор наиболее целесообразных, выбор оптимального варианта; •оценка экономической эффективности необходима при решении поверочных задач после того как основные технические решения уже сформированы и выбраны.

Приведены методы диагностирования и прогнозирования технического состояния ротора, основанные на измерении виброперегрузок и амплитудно-частотных характеристик.

1.3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ МАШИН

В ГСКБ МТЗ при решении практических задач прогнозирования технического уровня тракторов широко применяются первые два метода — экстраполяции и экспертных оценок. Первый получил распространение при обосновании показателей энергонасыщенности, рабочих скоростей, качественных показателей трактора и др. Из индивидуальных методов широко используются морфологический и аналитический. В первом случае ведущие специалисты ГСКБ составляют аналитические обзоры по анализу и тенденциям развития тракторов, их узлов и систем с привлечением обширных статистических материалов, в том числе патентных. Во втором случае при прогнозировании технического уровня мнение ведущего специалиста в той или иной области тракторной техники является предпочтительным. Однако в ГСКБ наиболее распространен коллективный метод экспертных оценок. Предпочтительная организационная форма выработки коллективного мнения при прогнозировании—широкое обсуждение проблем, по которым нужно принять решение (на заседаниях конструкторской секции НТО или научно-технического совета ГСКБ с привлечением ведущих специалистов родственных заводов отрасли, НИИ и вузов).

1.3. Методы оценки и прогнозирования технического уровня машин 15

Вопросы технической диагностики применительно к двигателям внутреннего сгорания рассмотрены в книгах Б. В. Павлова [40, 41 ]. Проблемам прогнозирования технического состояния систем посвящена монография Д. В. Гаскарова, Т. А. Голинкевича и А. В. Мозгалевского [20], В. Б. Силина и А. М. Заковря-шина [53].

Состояние смазочного материала в зонах трения формируется совместным действием большого числа факторов и параметров (микро- и макрогеометрия рабочих поверхностей, нагрузка в контакте и скорость относительного перемещения поверхностей, свойства конструкционных и смазочных материалов, температура, работоспособность системы смазки и т.п.) и является комплексным критерием, количественная оценка которого обеспечивает получение необходимой информации как для НК, так и для прогнозирования технического состояния узлов трения.

Предложенный [9] метод прогнозирования усталостной (корро-зионно-усталостной) долговечности практически реализуется следующим образом. Образец материала металлической конструкции через определенное число циклов нагружения на усталостной машине в условиях, соответствующих эксплуатационным, подвергается рентгенографированию. Причем частота съема должна быть наибольшей в области циклической ползучести полной кривой усталости (при малых числах циклов нагружения). На основании полученных характерных зависимостей Ad/d = f(N) прослеживается кинетика субструктурных изменений в материале конструкций, предопределяющих его разрушение. Полученные таким образом зависимости подробно рассмотрены в [39]. Исходя из анализа построенных зависимостей производится определение усталостной долговечности. Подобный анализ позволяет установить реальные (скрытые) возможности исследуемого материала и назначить оптимальный ресурс его работы. Кроме того, наличие таких зависимостей как паспортных данных материала для конкретных условий эксплуатации позволяет выбрать оптимальные, с точки зрения усталостной выносливости конструкции, материалы для ее изготовления и режим нагружения. Также возможно определение и коррозионно-усталостной долговечности (ресурса).

Метод прогнозирования усталостной долговечности металлов на больших базах [12, с. 100—101] основан на использовании характеристик неупругости. Испытания на усталость с одновременной оценкой необратимого рассеяния энергии проводились при 16 Гц и 10 кГц. В качестве критерия усталостного разрушения металлов независимо от частоты приложения нагрузки и числа циклов принята величина

(3) Развитие эмпирических методов прогнозирования усталостной прочности композита, подобных линейному соотношению между пределом усталости и объемным содержанием волокон, наблюдавшемуся для современных бороалюминиевых композитов (см. рис. 2).

Поэтому подходы линейной механики разрушения могут быть успешно использованы для исследования и прогнозирования усталостной прочности и долговечности металлов, которые могут быть использованы только для упругого напряженного состояния и многоцикловой усталостной прочности. В последние годы развивается нелинейная механика разрушения. Экспериментально показано, что скорость распространения трещин во всей области скоростей (10™8—

Реальный объект можно испытывать при циклическом пропорциональном изменении эксплуата-тационных силовых воздействий. Тогда на базе рассеянной энергии в исследуемой точке, установленной с помощью деформационного гистерезиса, можно определить кривые усталости для этой точки при разных отношениях главных напряжений. Возникает вопрос, каким образом можно использовать эти кривые усталости для прогнозирования усталостной долговечности в исследуемой точке в упомянутом общем случае. Нами предложен следующий подход к этой проблеме на основе трех переменных параметров без перехода к одному параметру [5].

Использование деформационных подходов к решению задач прогнозирования усталостной прочности материалов в области многоцикловой усталости также является перспективным и многообещающим. Однако этой проблеме посвящено сравнительно небольшое количество работ. Это связано прежде всего с техническими трудностями при реализации методов измерения неупругих деформаций в процессе контролируемого циклического нагружения, которые для многих металлов в области многоцикловой усталости весьма незначительны.

На основании изложенного выше, функциональная зависимость (14) может быть использована для прогнозирования усталостной долговечности металлов на больших базах.

Для прогнозирования усталостной долговечности чаще всего используется прием сопоставления функции a (t) с кривой усталости типа сттах — N (здесь а — нормальное напряжение, t — время, N — число циклов до разрушения). Самым простым случаем является циклическое изменение а с максимальным напряжением цикла 0"тах- Тогда долговечность определяется непосредственным вычислением абсциссы N кривой усталости при заданной ординате отах. Если а изменяется нестационарно, сопоставление функции a (t) с кривой усталости усложняется. Осциллограмма функции о (t) сначала подвергается статистической обработке (систематизируется) и строится так называемый спектр амплитуд. Он сопоставляется с кривой усталости чаще всего по правилу Пальмгрена — Майнера в чистом или скорректированном виде. При этом предполагается линейное накопление усталостных повреждений.

Описанный метод используется чаще всего при линейном напряженном состоянии. Он применим также при чистом сдвиге (символ сг заменяется на т). Существенно то, что один переменный параметр сопоставляется с одной кривой усталости. Это ограничивает применение метода при тензометрировании деталей машин. В данном случае необходимо отодвинуть тензорезисторы от опасной точки, так как напряженное состояние в ее окрестности редко бывает простым — линейным или чистым сдвигом. Тогда, если имеется кривая усталости, построенная по данным испытаний образцов, необходимо оценить влияние концентрации напряжений и других конструктивных и технологичных факторов. Из-за этих затруднений необходимо располагать методом прогнозирования усталостной долговечности при сложном напряженном состоянии. В связи с тензометрированием сделанный анализ относится к случаю плоского напряженного состояния.

В [1] приведены собственные экспериментальные данные и данные других авторов для различных видов несинхронных нагружений. В приложениях к [1] можно найти программы для ЭВМ, с помощью которых вычислены расчетные долговечности. Сравнение экспериментальных и расчетных долговечностей (по варианту деформаций) подтвердило возможность применения формулы (1) для прогнозирования усталостной долговечности при любой траектории. Программа-ЭВМ при эллиптических КОД была переработана так, что с ее помощью вычисляются расчетные долговечности и по варианту напряжений. В первом приближении от одного варианта можно

В работе приводится метод прогнозирования усталостной долговечности в условиях сложных процессов нагружения. Прогнозирование долговечности основано на анализе локальных упругопластических деформаций в вершине надреза. Применен оригинальный метод вычисления локальных деформаций и напряжений в условиях изменяющихся амплитуд нагружения. Усталостные повреждения определялись для циклов, полученных по методу «падающего дождя» и для последовательных размахов процесса иагружения. Теоретические результаты прогнозирования долговечности сопоставлены с результатами экспериментов, выполненных на компактных образцах с отверстиями. Оказалось, что растягивающие перегрузки повышают долговечность элементов с концентраторами, а приложение сжимающих нагрузок значительно понижает усталостную долговечность.