Вероятности усталостного

ную плотность вероятности возникновения отказов невосстановленного объекта для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого времени отказ не возник.

ИНФОРМАЦИИ ДОСТОВЕРНОСТЬ - величина, равная дополнению вероятности возникновения ошибок в информационной системе до единицы. Заданный уровень достоверности информации обеспечивается контролем и исправлением обнаруженных ошибок.

ПАРАМЕТР ПОТОКА ОТКАЗОВ co(t) - плотность вероятности возникновения отказов восстанавливаемого средства, определенная для рассматриваемого момента времени. Иными словами, это математическое ожидание числа отказов в единицу времени, взятое для рассматриваемого момента

Многие объекты эксплуатируют при повышенных температурах. С одной стороны, этот фактор способствует уменьшению вероятности возникновения хрупкого разрушения, поскольку обычно объекты эксплуатируются при рабочих температурах, значительно превышающих порог хладноломкости. С другой стороны, интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградационных процессов в материалах, из которых изготовлена конструкция и, как следствие, - к их термическому повреждению.

Рисунок 2.25 - Дерево неполадок реактора синтеза [32] Разработанное "дерево неполадок" зачастую дополняется вероятностными данными с учетом логических соотношений между "событиями" для расчета вероятности возникновения "верхнего нежелательного" события.

Многие объекты эксплуатируются при повышенных температурах. С одной стороны, этот фактор способствует уменьшению вероятности возникновения хрупкого разрушения, поскольку обычно объекты эксплуатируются при рабочих температурах, значительно превышающих порог хладноломкости. С другой стороны, интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградационных процессов в материалах, из которых изготовлена конструкция и, как следствие, к их термическому повреждению. Влияние температурного фактора определяется не только значением рабочей температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. При нестационарном тепловом нагружении возможна термическая усталость материала конструкции. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пуско-наладочных и ремонтных работ, а так же вследствие неоднородного распределения температур по поверхности конструкции. Тепловые поля в той или иной степени нестационарны, их изменение приводит к соответствующему перераспределению упругих и пластических деформаций в объеме напряженного металла [17, 30].

ствует уменьшению вероятности возникновения хрупкого разрушения, поскольку обычно колонны эксплуатируются при рабочих температурах, значительно превышающих порог хладноломкости. С другой стороны, интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградационных процессов в материалах, из которых изготовлена колонна и, как следствие,- к их термическому повреждению.

Таким образом, при статическом нагружении колонных аппаратов и вероятности возникновения хрупкого разрушения в качестве меры поврежденное™ элементов колонны принимают определяющий размер трещиноподобного дефекта- его длину I. При использовании принципов механики разрушений оценку надежности колонны осуществляют сравнением текущих параметров I, К или G с критическими 1К, Klc или Gic. •

При усталостном, коррозионно-усталостном разрушении оптимальное содержание углерода, обеспечивающее максимальную выносливость стали с сформированным импульсным упрочнением белым слоем, находится в пределах 0,45—0,65 %.^1ля стали без белого слоя при испытании на коррозионную усталость нет оптимума, а увеличение содержания углерода приводит к монотонному снижению долговечности стали. Импульсное упрочнение эффективно повышает сопротивление усталости и коррозионной усталости стальных образцов с концентраторами напряжений. В условиях усталостного и коррозионно-усталостного разрушения трещины в стальных деталях с белым слоем зарождаются на границе перехода сжимающих остаточных напряжений в растягивающие. При этом уменьшение вероятности возникновения трещин и отслаивания белого слоя связано с перераспределением напряжений в результате пластических сдвигов в зоне повышенной травимости. Эта зона характеризуется меньшей, чем у белого слоя и мартенсита, твердостью и пониженным уровнем сжимающих остаточных напряжений.

Многие объекты эксплуатируются при повышенных температурах. С одной стороны, этот фактор способствует уменьшению вероятности возникновения хрупкого разрушения, поскольку обычно объекты эксплуатируются при рабочих температурах, значительно превышающих порог хладноломкости. С другой стороны, интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградационных процессов в материалах, из которых изготовлена конструкция и, как следствие, к их термическому повреждению. Влияние температурного фактора определяется не только значением рабочей температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. При нестационарном тепловом нагружении возможна термическая усталость материала конструкции. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пуско-наладочных и ремонтных работ, а так же вследствие неоднородного распределения температур по поверхности конструкции. Тепловые поля в той или иной степени нестационарны, их изменение приводит к соответствующему перераспределению упругих и пластических деформаций в объеме напряженного металла [17, 30].

Основная задача теории надежности состоит в выявлении и математическом описании такого закона распределения / (/), который отражал бы с высокой степенью достоверности объективную действительность. Это необходимо для возможности прогнозировать поведение изделия с точки зрения оценки вероятности возникновения отказа. Наиболее простой и широко распространенный путь для решения этой задачи заключается в непосредственном выборе закона распределения, который, по мнению исследователя, отражает действительную картину.

Преобразование выражения (1) для вероятности усталостного разрушения при неравномерном распределении напряжений в объеме материала Vu, в котором напряжения не ниже некоторой заданной величины п, привело выражение (1) к следующему виду:

Долговечность во времени можно для заданной вероятности усталостного разрушения X % определить из уравнения

Определение долговечности по приведенному методу учитывает как наиболее важные характеристики процесса нагрузки (плотность вероятности амплитуд, отклонение процесса), так и использованного материала (кривая циклического деформирования, кривая долговечности при гармонической нагрузке). Кроме того, метод позволяет определить вероятность появления усталостного разрушения, что является его одним из наиболее важных аспектов. С точки зрения гадежности для данного процесса и изделия можно предсказывать вероятность разрушения или проектировать детали по заданной вероятности усталостного разрушения. Различные параметры нагрузки, такие, как ее способ (мягкий, жесткий), асимметрия цикла и скорость (частота), учитываются при вычислении благодаря использованию соответствующей кривой циклического деформирования [4]. Из рис. 3 видно, что экспериментальные и теоретические долговечности дают хорошую сходимость, и поэтому предложенный метод можно считать приемлемым.

Предложен метод определения долговечности при случайной эксплуатационной нагрузке, основанный на энергетическом критерии усталостной долговечности. Сущность метода состоит в трансформации случайной нагрузки в фиктивное эквивалентное гармоническое нагружение, причем критерием трансформации является одинаковое усталостное повреждение за некоторое время i, выраженное через энергию гистерезиса. Вычисление учитывает наиболее важные характеристики материала (кривая циклической деформации), включает влияние параметров процесса нагрузки (статические характеристики) и позволяет определить долговечность для заданной вероятности усталостного разрушения.

ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ РАВНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПЛУНЖЕРНЫХ ПРУЖИН ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ ПРУЖИН-МОДЕЛЕЙ

Условия эксплуатации плунжерных пружин топливного агрегата характеризуются нестационарной переменной нагруженностью. Для определения их работоспособности необходимо иметь характеристики сопротивления усталости, которые могут быть получены при построении кривых равной вероятности усталостного разрушения. Однако построение кривой усталости при испытании плунжерных пружин затруднено, так как большое количество витков и малый шаг не позволяют создать в поперечных сечениях витков достаточно высокие напряжения. Поэтому экспериментальные исследования проводились на пружинах-моделях, имеющих в отличие от плунжерных пружин увеличенный шаг и меньшее количество витков. Основные размеры исследуемых пружин:

Рис. 3. Семейство расчетных кривых равной вероятности усталостного разрушения для плунжерных пружин

По этой же методике преобразованы результаты испытания пружин-моделей (пунктирные линии на рис. I) и построены предполагаемые кривые равной вероятности усталостного разрушения плунжерных пружин (рис. 3), которые могут быть использованы для оценки исходных характеристик сопротивления усталости пружин.

Эйнштейн М.Л. ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ РАВНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПЛУНЖЕРНЫХ ПРУЖИН ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЯ ПРУЖИН-МОДЕЛЕЙ................................... 120

Приведены результаты экспериментальной проверки методики на дроволочных образцах в условиях периодического кручения. С использованием методики произведено преобразование результатов испытания пружин-моделей и построены расчетные кривые равной вероятности усталостного разрушения плунжерных пружин.

рисунка видно, что наличие асимметрии снижает долговечность примерно на порядок. Вычисленная по приведенным формулам средняя долговечность является величиной, условной в том смысле, что она найдена при фиксированных характеристиках усталости, В действительнорти зависимость между напряжениями И разрушающим числом циклов, даже при самом етрогом соблюдении условий эксперимента, имеет значительный разброс. Поэтому параметры кривой усталости т, Nnf.t являются случайными величинами, и долговечность оказывается чувствительной к их изменению. В этом случае требуется определение вероятности усталостного разрушения либо оценка доверительного интервала. Однако, как показано в работах [6, 32], если полное число циклов до разрушения достаточно велико, то значения условной долговечности плотно группируются около среднего значения.