Повреждаемости материала

янно уточняется в процессе летных испытаний и эксплуатации. Процесс статистической обработки летнопрочностных испытаний достаточно трудоемкий. Указанные факты приводят к необходимости использования для статистической оценки на-груженности априорной информации, полученной в процессе создания, испытаний и эксплуатации ВС-аналогов, а также теоретических расчетов. Достоверность указанной информации зависит от точности принятой модели ВС и модели изменения нагруженности в течение типового полета с оценкой напряженного состояния зоны конструкции, лимитирующей в первую очередь ресурс ВС в целом. С точки зрения оценок нагруженности В С необходимо иметь сведения об экстремальных значениях нагрузок, вносящих наибольший вклад в повреждаемость материала.

Основная повреждаемость материала в процессе распространения трещины происходит от

Наличие неоднородного строения в зоне излома, соответствующей стадии развития разрушения во времени, свидетельствует об изменяющихся условиях в процессе разрушения. Однако в отличие от других видов разрушения во времени (усталостном, замедленом при нормальной температуре) при ползучести на изломах не обнаруживается периодического чередования макро-зон. По-видимому, существенная, все увеличивающаяся со временем повреждаемость материала приводит к более монотонному характеру развития разрушения.

3. ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛА И ХАРАКТЕР ПОВРЕЖДЕНИИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Для описания условий возникновения предельного состояния материала детали при воздействии термоциклических нагрузок используют представления о повреждаемости материала [4, 25, 40, 71]. Повреждаемость материала есть приводящий к разрушению процесс необратимых изменений, протекающих в материале под действием напряжений в условиях высоких температур.

Установлено, что повреждаемость материала вызывает снижение характеристик кратковременной и длительной прочности, ползучести и многоцикловой усталости, а также изменение многих физических характеристик, которые в ряде случаев становятся мерой количественной оценки степени повреждаемости материала [49]. Структурные изменения, протекающие непрерывно в процессе нагружения, формируют повреждения, которые вызывают видимые нарушения сплошности материала (макротрещины и др.), характеризуемые как повреждения конструктивного элемента, вид которых, определяется характером действующей нагрузки (усталостной, статической, длительной статической).

большую повреждаемость материала циклами длительностью 3—5 мин. - '

3. Повреждаемость материала и характер повреждений конструктивных элементов при воздействии термоциклических нагрузок ......................... 14

Первая группа контролирует деформационное упрочнение и повреждаемость материала, вторая — динамический возврат (тепловой эффект пластической деформации).

При расчете циклической долговечности согласно [154] учитывают коррозию материала, остаточные напряжения от сварки и принимают дополнительный запас по числу циклов для сварных швов, равный 2. Повреждаемость материала от ползучести не учитывают. Для сравнения ниже приведены результаты расчета циклической долговечности (число циклов) исходного корпуса, стопорного клапана по разным методикам [153], [154]:

В испытаниях аустенитной хромоникелевой стали было установлено, что при термической усталости начальные трещины появляются довольно быстро, но затем их рост замедляется. Повреждаемость материала при теплосменах оценивали по кривым деформирования. Пластичность при разрыве тонкостенных трубчатых образцов при увеличении числа термических циклов существенно снижалась. Большой разброс опытных данных объяснялся различием чисел циклов до появления первых термоусталостных трещин.

В связи с этим назрела необходимость в разработке НД по методам расчета на прочность с учетом указанных факторов повреждаемости. Эта задача не простая, так как для ее решения необходимо прежде всего установление закономерностей повреждаемости материала при одновременном действии малоцикловых нагрузок и коррозионных сред, разработать методы оценки напряженно-деформированного состояния сосудов и труб в зонах концентрации напряжений с применением новых средств исследования, и методы оценки механических свойств с учетом деформационного старения и охрупчивания и др.

На стадии деформационного (параболического) упрочнения материала [7, 8] скорость механохимической повреждаемости материала увеличивается практически пропорционально росту интенсивности предварительной пластической деформации. Коэффициент Кст в уравнении (5.3) представляет собой тангенс угла наклона экспери-

Ниже на основании предложенной математической модели механохимической повреждаемости материала выполнен анализ кинетики изменения напряженного состояния и скорости повреждаемости конструктивных элементов на всех стадиях нагружения, включая разрушение.

вания характеризуется повышенной температурой, давлением и коррозионной активностью рабочей среды. Степень агрессивности рабочих сред обусловлена, с одной стороны, обводненностью и содержанием кислых компонентов, сернистых и хлористых соединений, с другой - наличием коррозионно-активных компонентов в реагентах в процессах подготовки и переработки рабочих сред. Доминирующим фактором повреждаемости материала оборудования для подготовки и высокотемпературной переработки нефти и газа является высокая степень напряженности конструктивных элементов, нестационарность нагружения и коррозионная активность рабочих сред. Необходимо также отметить в силу конструктивных особенностей обследуемых объектов большие поверхности контакта металла с рабочей средой.

В связи с этим для оценки ресурса длительно проработавшего оборудования назрела необходимость в разработке методов расчета на прочность с учетом указанных факторов повреждаемости. Эта задача непростая, для ее решения прежде всего необходимо установление закономерностей повреждаемости материала при одновременном действии малоцикловых нагрузок и коррозионных сред, разработка методов оценки напряженно-деформированного состояния аппарата в зонах концентрации напряжений с применением новых средств исследования и методов оценки механических свойств с учетом деформационного старения, охруп-чивания и др.

На стадии деформационного (параболического) упрочнения конструкционной стали скорость механохимической повреждаемости материала увеличивается практически пропорционально росту интенсивности предварительной пластической деформации материала элемента аппарата. Коэффициент Кет в уравнении (6.13) представляет собой тангенс угла наклона экспериментальной зависимости

На стадии деформационного (параболического) упрочнения материала [7, 8 ] скорость механохимической повреждаемости материала уве-личиваетсяпрактически пропорционально росту интенсивности предварительной пластической деформации. Коэффициент Кст в уравнении (2.3) представляет собой тангенс угла наклона экспериментальной зависимости

Ниже на основании предложенной математической модели механо-химической повреждаемости материала выполнен анализ кинетики изменения напряженного состояния и скорости повреждаемости конструктивных элементов на всех стадиях нагружения, включая разрушение.

В связи с этим назрела необходимость в разработке методов расчета на прочность с учетом указанных „факторов повреждаемости. Эта задача не простая, для её решения прежде всего необходимо установление закономерностей повреждаемости материала при одновременном действии малоцикловых нагрузок и коррозионных сред. Разработать методы оценки напряженно-деформированного состояния труб в зонах концентрации напряжений с применением новых средств исследования, метод оценки механических свойств с учетом деформационного старения и охрупчивания и др.

4.8.2. Связь энергии разрушения с фрактальной размерностью. В предыдущем разделе уже рассматривались опыты Б.Б. Мандельброта с сотрудниками, показавшие связь ударной вязкости с фрактальной размерностью структуры поверхности разрушения. Далее будет рассмотрена мультиф-рактальная концепция фрактальной энергии, развитая Виллифордом. Но прежде обсудим представления о перколяционных кластерах, использованных Виллифордом при анализе критических условий повреждаемости материала при

лома. Динамика накопления повреждаемости материала при испытаниях в широком интервале температур может быть прослежена по диаграмме ИДТ, которая позволяет благодаря использованным в ней параметрам выделить конкретные области возникновения и роста не-сплошностей, их связь с изменением дислокационной структуры.