Рассматриваемых конструкций

Главный процесс, формирующий структуру чугуна, — процесс графитизации (выделение углерода в структурно-свободном виде), так как от него зависит не только количество, форма и распределение графита в структуре, но и вид металлической основы (матрицы) чугуна. В зависимости от степени графитизации матрица может быть перлитно-цемептитной (П -(- Ц), перлитной (П), перлитно-ферритпой (П -\- Ф) и ферритной (Ф). Цементит перлита называют эвтектоидным, остальной цементит — структурно-свободным. Некоторые элементы, вводимые в чугун, способствуют графитизации, другие — препятствуют. На рис. 148 знаком «—» обозначена графитизирующая способность рассматриваемых элементов, знаком « }-» задерживающее процесс графитизации действие (отбеливание). Как следует из приведенной схемы, наибольшее графитизирующее действие оказывают углерод и кремний, наименьшее — кобальт и медь.

рассматриваемых элементов. Это допущение позволяет во многих случаях не учитывать изменения размеров тел при деформации и связанного с этим изменения в расположении сил.

первых, так как определяются с учетом предельных отклонений, рассматриваемых элементов деталей, например диаметров отверстий. Величина отклонений определяется по таблицам [39, 68 70, 85].

мезолиниями для каждого включения в работу в полете рассматриваемых элементов конструкции систем управления.

Рассмотренные особенности распространения усталостных трещин в элементах конструкции систем управления, нагружаемых изгибом, растяжением, скручиванием и совместно по различным направлениям, свидетельствуют о длительном периоде их работы с трещиной. Это позволяет эффективно контролировать их с разумной периодичностью в эксплуатации и осуществлять ее на основе принципа безопасного усталостного повреждения. При определении повреждающего цикла нагружения следует исходить из того, что основную роль в развитии усталостной трещины играет цикл ЗВЗ. Однако в ряде элементов конструкции в системе управления ВС дополнительное повреждение вносит вибронагружение, которое ускоряет процесс развития трещины за цикл ЗВЗ. Наблюдение в изломе усталостных бороздок для рассматриваемых элементов конструкции свидетельствует о незначительной роли вибрационных нагрузок в развитии трещины.

В эксплуатации было несколько случаев разрушения кронштейнов, один случай разрушения качалки и болта (табл. 15.3). Последствия от разрушения перечисленных элементов конструкций приводили к предпосылкам летных происшествий, что потребовало определения длительности роста трещин с установлением условий накопления повреждений в деталях за полет. По условиям работы рассматриваемых элементов конструкций видно,

Несмотря на то, что в настоящее время не существует универсального критерия прочности для композиционных материалов, состояние этой проблемы таково, что конструктор имеет возможность с достаточной стрпенью точности предсказывать начало разрушения, а в некоторых случаях и предельную нагрузку рассматриваемых элементов конструкций. В этой главе были изложены апробированные аналитические методы определения напряженного состояния и прочности композиционных материалов, основанные на теории слоистых сред и классических критериях разрушения. Достоверность этих методов подтверждается практикой их использования при расчете авиационных и космических конструкций, и поэтому они рекомендуются расчетчикам и проектировщикам. Однако ограничения и допущения, принятые при построении методов расчета и формулировке критериев разрушения, всегда следует иметь в виду и применять те расчетные критерии, при которых эти ограничения не оказывают существенного влияния на результаты окончательного расчета.

Величина Фс представляет собой интегральный поток, необходимый для снижения к. п. д. солнечных элементов на 25%. В некоторых случаях, когда к. п. д. не определяли, в качестве приближения к Фе принимали поток, при котором ток короткого замыкания уменьшался на 25%. Ошибка, вытекающая из этого приближения, невелика по сравнению с большим разбросом величин Фе, определявшихся по снижению к. п. д. К. п. д. солнечных элементов составляет 9—13%. Более низкие к. п. д. наблюдали при использовании бессеточных конструкций солнечных элементов. Большинство рассматриваемых элементов состоит из тонкого слоя р-типа (толщиной 1—2 мкм) на базе тг-типа. Подобного рода устройства будем обозначать символом рп. Вертикальные отрезки на рис. 6.13 определяют разброс результатов, связанный не столько с качеством проведенных исследований на отдельном элементе, сколько с усреднением по нескольким элементам. Пунктирная линия показывает предполагаемый характер спада Фс при высоких энергиях протонов.

Охватываемые теорией восстановления области деятельности весьма разнообразны, но могут быть описаны одними и теми же функциями и уравнениями. На основании теории восстановления, тесно связанной с теорией надежности и теорией случайных процессов, устанавливают закономерности процесса отказов элементов и методов их прогнозирования. Эта теория вводит в рассмотрение количественные показатели качества рассматриваемых элементов, используя для этой цели методы теории вероятностей и математической статистики.

Тонкостенная цилиндрическая оболочка постоянной толщины является основой рассматриваемых элементов. Части оболочек соединены последовательно и могут иметь кольцевые ребра, расположенные в плоскости поперечного сечения оболочки. Ребро рассматривается как тонкостенная пластина или как узкое кольцо с недеформируемым поперечным сечением.

Упругопластический расчет по предлагаемому методу выполняется для осесимметричных корпусных конструкций и узлов энергетического оборудования, сосудов под давлением, фланцевых соединений, патрубков и других деталей, рассматриваемых как многократно статически неопределимые составные системы из элементов оболочек, пластин, кольцевых деталей и стержней. Различные типовые особенности этих конструкций, такие, как жесткие и упругие закрепления и опоры, шарнирные соединения, разъемные соединения с разнообразными условиями контактирования соединяемых деталей и узлов, разветвления меридиана и т д., рассматриваются как разрывные сопряжения (см. § 1 гл. 3). В каждом приближении упругопластического расчета выполняется упругий расчет по следующим рекуррентным матричным формулам метода начальных параметров [2]: линейным соотношениям между перемещениями и усилиями на краях рассматриваемых элементов

Наибольшие плотности их вероятностей группируются вокруг наиболее часто имеющих место расчетных и разрушающих напряжений. Расстояние от точки А кривой / до точки В кривой 2 представляет собой числовое значение запаса прочности в напряжениях рассматриваемых конструкций. Совершенно очевидно, что кривая /, полученная опытным путем, не должна пересекаться с кривой 2.

Остановимся более подробно на особенностях сборочно-сварочных операций, которые являются основными при создании рассматриваемых конструкций.

Сосуды и аппараты высокого давления (котлы, сосуды, трубопроводы и т п.), как правило, относят к классу толстостенных оболочковых конструкций, для которых не выполняются условия и допущения, принимаемые при расчетах на прочность с использованием теории мембранных оболочек. В связи с этим при разработке нормативных расчетов на прочность рассматриваемых конструкций использовали данные испытаний моделей и натуральных образцов /6, 48/. В результате были получены эмпирические или полуэмпирические зависимости, которые и были положены в основу расчетов на прочность /49 — 51/. Например, в нормах расчета на прочность котлов и трубопроводов, регламентированных ОСТ 108.031.08-85, приводятся требования к выбору расчетного давления, нормативы допускаемых напряжений на расчетные сроки службы конструкций. Сосуды, работающие под давлением и находящиеся в помещениях (не относятся к классу котлов или трубопроводов), рассчитываются согласно ГОСТ 14249-80.

Анализ работ /22, 60, 71 — 73 и др / показал, что несущая способность тонкостенных оболочковых конструкций, ослабленных мягкими прослойками, определяется соотношениями типа (2.3) — (2.4) при замене в них ов или Рав (Ов — предел прочности материала оболочки) на некоторую величину аср, характеризую щую величину' уровня предельных напряжений в стенке оболочки, приложенных в направлении поперек прослойки и соответствующих моменту потери пластической устойчивости рассматриваемых конструкций

Здесь р — параметр, характеризующий момент потери пластической устойчивости оболочки, ослабленной мягкой прослойкой; св — временное сопротивление металла мягкой прослойки; /(с^, п) — некоторый функционал, определяющий степень контактного упрочнения мягкой прослойки, работающей в составе оболочковой конструкции, в зависимости от конструктивно геометрических параметров с^ (например. А."в = а°м / а" , к = /? / / и т.п.) и схема нагружения (параметра двухос-ности /? = е*2 /d[). Исходя из этих позиций, основное внимание при оценке несущей способности тонкостенных оболочковых конструкций, как правило, уделялось исследованию влияния конструктивно-геометрических параметров механически неоднородных соединений на их статическую прочность аср /75/. При этом анализ базировался на основных закономерностях механического поведения неоднородных соединений, установленных ранее для листовых или стержневых конструкций. Для рассматриваемых конструкций в процессе их нагружения статической нагрузкой характерно контактное упрочнение наиболее слабого звена — мягкой прослойки. При этом его роль существенно возрастает с уменьшением относительной толщины прослойки к, что ведет к повышению прочности и снижению пластичности соединений, и в диапазоне относительно малых величин к несущая способность соединений практически находится на уровне прочности более твердого металла (Т). При размерах мягких прослоек больше толщины соединяемых элементов (к > 1 ) практически отсутствует контактное упрочнение мягкого металла и статическая прочность соединения, ослабленных мягкими прослойками, определяется механическими характеристиками металла (М) (например, рав').

При я = 0,5 возможна реализация как первого, так и второго механизма нестабильного развития пластического деформирования и разрушения рассматриваемых конструкций. Следует также отметить, что процесс потери пластической устойчивости оболочки в виде выпучины вдоль ее образующей происходит при более низких значениях предельных равномерных деформаций 8,)кр и критических напряжений аикр, чем анатогичный процесс, обусловленный развитием шейки в кольцевом сечении

Проектирование сварных соединений оболочковых конструкций, как правило, базируется на теоретических и экспериментальных методах исследования статической прочности рассматриваемых конструкций, а также на использовании обобщений практического опыта их эксплуатации.

для существующих аналитических методов, однако, обобщение результатов численных расчетов с целью установления закономерностей механического поведения рассматриваемых конструкций в зависимости от значимых факторов требует проведения весьма большого числа расчетов. В связи с этим они, как правило, используются в сочетании с аналитическими методами для получения исходной информации либо проверки полученных решений (численный эксперимент). Наиболее эффективным применительно к расчету метшитоконструкций является метод конечных элементов (МКЭ). Идея данного метода заключается в аппроксимации сплошной среды с бесконечным числом степеней свободы совокупностью простых элементов, имеющих конечное число степеней свободы и связанных между собой в узловых точках. МКЭ предусматривает следующие этапы расчета: разбиение конструкции на конечные элементы, аппроксимацию зависимых переменных кусочно-полиномиальными функциями с неизвестными параметрами для каждого конечного элемента; подстановку данных аппроксимирующих функций в определяющие уравнения и их решение, дающее значение параметров, определяющие искомые функции внутри элементов через их значения в узловых точках. Точность метода зависит от степени разбивки области деформирования на конечные элементы.

Учет геометрического формоизменения оболочковых конструкций, наблюдающегося на стадиях потери их пластической устойчивости, в рамках применяемого метода линий скольжения, базирующегося на концепциях жесткопластического тела, осуществляется путем введения в расчеты параметра Р„, корректирующего значения получаемых условных напряжений в стенке рассматриваемых конструкций на уровень истинных, отвечающих реальному изменению поперечного сечения оболочек.

при испытании листовых (п = 0,5) и стержневых цилиндрических конструкций (п - 0), решения для которых полцены нами в рамках работы /2/. Данные расчетные методики находятся в удовлетворительном соответствии с многочисленными экспериментальными данными, полученными при испытаниях на прочность рассматриваемых конструкций /100 — 103/, что также свидетельствует о приемлемости обобщенного под-хода доя практичеких инженерных расчетов на прочность конструкций в условиях их одноосного растяжения.

Как отмечалось выше, предлагаемый алгоритм решения двухосных задач применительно к анализу несущей способности соединений, ослабленных мягкими прослойками,базирующийся на соотношениях (3.10) и (3.18), является обобщением частных случаев, имеющих место при испытании листовых (п = 0,5) и стержневых цилиндрических конструкций (п = 0), решения для которых получены нами в рамках работы 121. Данные расчетные методики находятся в удовлетворительном соответствии с многочисленными экспериментальными данными, полученными при испытаниях на прочность рассматриваемых конструкций /100 — 103/, что также свидетельствует о приемлемости обобщенного подхода для практичеких инженерных расчетов на прочность конструкций в условиях их одноосного растяжения.