Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження

Запропоновано методику оцінки впливу комбінованого попереднього термомеханічного навантаження на в’язкість руйнування теплостійкої сталі, яка базується на аналізі напружено-деформованого стану методом скінченних елементів (у пружно-пластичній постановці) та локальному критерії руйнування....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2010
Автори: Ясній, П.В., Окіпний, І.Б., Пиндус, Ю.І.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2010
Назва видання:Проблемы прочности
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111625
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження / П.В. Ясній, І.Б. Окіпний, Ю.І. Пиндус // Проблемы прочности. — 2010. — № 1. — С. 46-53. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-111625
record_format dspace
spelling irk-123456789-1116252017-01-14T03:01:47Z Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження Ясній, П.В. Окіпний, І.Б. Пиндус, Ю.І. Научно-технический раздел Запропоновано методику оцінки впливу комбінованого попереднього термомеханічного навантаження на в’язкість руйнування теплостійкої сталі, яка базується на аналізі напружено-деформованого стану методом скінченних елементів (у пружно-пластичній постановці) та локальному критерії руйнування. Предложена методика оценки влияния комбинированного предварительного термомеханического нагружения на вязкость разрушения теплостойкой стали, базирующаяся на анализе напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов (в упругопластической постановке) и локальном критерии разрушения 2010 Article Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження / П.В. Ясній, І.Б. Окіпний, Ю.І. Пиндус // Проблемы прочности. — 2010. — № 1. — С. 46-53. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111625 620.192.46 uk Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Научно-технический раздел
Научно-технический раздел
spellingShingle Научно-технический раздел
Научно-технический раздел
Ясній, П.В.
Окіпний, І.Б.
Пиндус, Ю.І.
Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження
Проблемы прочности
description Запропоновано методику оцінки впливу комбінованого попереднього термомеханічного навантаження на в’язкість руйнування теплостійкої сталі, яка базується на аналізі напружено-деформованого стану методом скінченних елементів (у пружно-пластичній постановці) та локальному критерії руйнування.
format Article
author Ясній, П.В.
Окіпний, І.Б.
Пиндус, Ю.І.
author_facet Ясній, П.В.
Окіпний, І.Б.
Пиндус, Ю.І.
author_sort Ясній, П.В.
title Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження
title_short Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження
title_full Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження
title_fullStr Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження
title_full_unstemmed Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження
title_sort оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження
publisher Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate 2010
topic_facet Научно-технический раздел
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111625
citation_txt Оцінка крихкої міцності сталі корпусу атомного реактора після попереднього термомеханічного навантаження / П.В. Ясній, І.Б. Окіпний, Ю.І. Пиндус // Проблемы прочности. — 2010. — № 1. — С. 46-53. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
series Проблемы прочности
work_keys_str_mv AT âsníjpv ocínkakrihkoímícnostístalíkorpusuatomnogoreaktorapíslâpoperednʹogotermomehaníčnogonavantažennâ
AT okípnijíb ocínkakrihkoímícnostístalíkorpusuatomnogoreaktorapíslâpoperednʹogotermomehaníčnogonavantažennâ
AT pindusûí ocínkakrihkoímícnostístalíkorpusuatomnogoreaktorapíslâpoperednʹogotermomehaníčnogonavantažennâ
first_indexed 2025-07-08T02:26:44Z
last_indexed 2025-07-08T02:26:44Z
_version_ 1837043923307986944
fulltext ÓÄÊ 620.192.46 Îö³íêà êðèõêî¿ ì³öíîñò³ ñòàë³ êîðïóñó àòîìíîãî ðåàêòîðà ï³ñëÿ ïîïåðåäíüîãî òåðìîìåõàí³÷íîãî íàâàíòàæåííÿ Ï. Â. ßñí³é, ². Á. Îê³ïíèé, Þ. ². Ïèíäóñ Òåðíîï³ëüñüêèé äåðæàâíèé òåõí³÷íèé óí³âåðñèòåò ³ì. ²âàíà Ïóëþÿ, Òåðíîï³ëü, Óêðà¿íà Çàïðîïîíîâàíî ìåòîäèêó îö³íêè âïëèâó êîìá³íîâàíîãî ïîïåðåäíüîãî òåðìîìåõàí³÷íîãî íàâàí- òàæåííÿ íà â’ÿçê³ñòü ðóéíóâàííÿ òåïëîñò³éêî¿ ñòàë³, ÿêà áàçóºòüñÿ íà àíàë³ç³ íàïðóæåíî- äåôîðìîâàíîãî ñòàíó ìåòîäîì ñê³í÷åííèõ åëåìåíò³â (ó ïðóæíî-ïëàñòè÷í³é ïîñòàíîâö³) òà ëîêàëüíîìó êðèòå𳿠ðóéíóâàííÿ. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ, òåïëîñò³éêà ñòàëü, îï³ð êðèõêîìó ðóéíóâàííþ, ïîïåðåäíº òåðìîìåõàí³÷íå íàâàíòàæåííÿ, ïîïåðåäíÿ ïëàñòè÷íà äåôîðìàö³ÿ, ìåòîä ñê³í÷åííèõ åëåìåíò³â. Âñòóï. Ïîïåðåäíº òåðìîìåõàí³÷íå íàâàíòàæåííÿ (ÏÒÍ) ò³ë ³ç òð³ùèíàìè ïîëÿãຠâ íàâàíòàæåíí³ ò³ëà çà òåìïåðàòóðè, ÿêà ïåðåâèùóº òåìïåðàòóðó â’ÿçêîêðèõêîãî ïåðåõîäó, ùî ïðèçâîäèòü äî çíà÷íîãî ï³äâèùåííÿ îïîðó ìàòå- ð³àë³â êðèõêîìó ðóéíóâàííþ [1]. Öÿ çàäà÷à º àêòóàëüíîþ äëÿ àòîìíî¿ åíåðãå- òèêè, îñê³ëüêè â ïðîöåñ³ åêñïëóàòàö³¿ ìàòåð³àë êîðïóñó ðåàêòîðà â àêòèâí³é çîí³ ï³ääàºòüñÿ ³íòåíñèâíîìó íåéòðîííîìó îïðîì³íåííþ, ÿêå ïðèçâîäèòü äî îêðèõ÷åííÿ ³ çðîñòàííÿ òåìïåðàòóðè çì³íè õàðàêòåðó ðóéíóâàííÿ â³ä êðèõ- êîãî äî â’ÿçêîãî. Âíàñë³äîê öüîãî êðèõêå ðóéíóâàííÿ ìàòåð³àë³â êîðïóñ³â ñòຠìîæëèâèì çà àâàð³éíèõ ðåæèì³â ðîáîòè ïðè çàëèâàíí³ õîëîäíî¿ âîäè â êîðïóñ ðåàêòîðà. Ó ïðàöÿõ [2–4] óñòàíîâëåíî, ùî ï³äâèùåííÿ îïîðó êðèõêîìó ðóéíó- âàííþ ï³ñëÿ ÏÒÍ çóìîâëåíå çì³íîþ íàïðóæåíî-äåôîðìîâàíîãî ñòàíó (ÍÄÑ) ó â³ñòð³ òð³ùèíè, òîáòî íàâåäåííÿì ñèñòåìè çàëèøêîâèõ ñòèñêàëüíèõ íàïðó- æåíü, çàòóïëåííÿì â³ñòðÿ òð³ùèíè ³ äåôîðìàö³éíèì çì³öíåííÿì ìàòåð³àëó ïîïåðåäó â³ñòðÿ òð³ùèíè. Ó çàãàëüíîìó âèïàäêó åôåêò ÏÒÍ îáóìîâëåíèé òàêèìè ÷èííèêàìè: à) ïðè âèñîêèõ òåìïåðàòóðàõ óòâîðþºòüñÿ õîëîäíîäåôîðìîâàíà ñòðóêòóðà, ÿêà ñò³é- ê³øà äî ðóéíóâàííÿ ñêîëþâàííÿì, òîáòî ïîïåðåäíÿ äåôîðìàö³ÿ ðîçòÿãîì çì³öíþº ìàòåð³àë; á) ï³ñëÿ ÏÒÍ çì³íþºòüñÿ ãåîìåòð³ÿ â³ñòðÿ òð³ùèíè, âîíà çàòóïëþºòüñÿ ³ çì³íþº ÍÄÑ çðàçêà; â) íà ñòà䳿 ðîçâàíòàæåííÿ çàâäÿêè ïëàñòè÷íèì äåôîðìàö³ÿì â îêîë³ òð³ùèíè âèíèêàþòü çàëèøêîâ³ ñòèñêàëüí³ íàïðóæåííÿ. Îäåðæàí³ åêñïåðèìåíòàëüí³ äàí³ [5] ñâ³ä÷àòü ïðî íåîäíîçíà÷íèé õàðàê- òåð âïëèâó ð³âíÿ ÏÒÍ íà îï³ð êðèõêîìó ðóéíóâàííþ òåïëîñò³éêèõ ñòàëåé. Öå ïîâ’ÿçàíî ç³ ñêëàäíîþ âçàºìî䳺þ íàñòóïíèõ ôàêòîð³â, ÿê³ âèçíà÷àþòü çì³íó ÍÄÑ ìàòåð³àëó ó â³ñòð³ òð³ùèíè ï³ñëÿ ÏÒÍ: çàòóïëåííÿ â³ñòðÿ òð³ùèíè; çàëèøêîâ³ íàïðóæåííÿ ³ çì³öíåííÿ ìàòåð³àëó ó â³ñòð³ òð³ùèíè çà ð³çíèõ ðåæèì³â ÏÒÍ. Åôåêò ï³äâèùåííÿ îïîðó êðèõêîìó ðóéíóâàííþ ï³ñëÿ ÏÒÍ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ íàâ³òü ó âèïàäêó ñòàá³ëüíîãî ï³äðîñòàííÿ òð³ùèíè ïðè òåðìî- ìåõàí³÷íîìó íàâàíòàæåíí³. Âèÿâëåíî [5], ùî ÷àñòêîâå ðîçâàíòàæåííÿ àáî © Ï. Â. ßÑͲÉ, ². Á. ÎʲÏÍÈÉ, Þ. ². ÏÈÍÄÓÑ, 2010 46 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 éîãî â³äñóòí³ñòü ïðè ÏÒÍ íå çàâæäè ïðèçâîäèòü äî ï³äâèùåííÿ îïîðó êðèõ- êîìó ðóéíóâàííþ. Ìåòîþ äàíî¿ ðîáîòè º äîñë³äæåííÿ âïëèâó ïàðàìåòð³â ÏÒÍ íà îï³ð êðèõêîìó ðóéíóâàííþ òåïëîñò³éêî¿ ñòàë³ òà ç âèêîðèñòàííÿì ìåòîäó ñê³í÷åí- íèõ åëåìåíò³â (ÌÑÅ) ðîçðîáêà ìåòîäèêè îö³íêè âïëèâó ÏÒÍ íà êðèõêó ì³öí³ñòü òåïëîñò³éêî¿ ñòàë³ çà äîïîìîãîþ ëîêàëüíîãî êðèòåð³þ ðóéíóâàííÿ – íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ ç óðàõóâàííÿì âïëèâó ³ñòî𳿠íàâàíòàæåííÿ. Ìåòîäèêà äîñë³äæåííÿ. Åêñïåðèìåíòàëüí³ äîñë³äæåííÿ çðàçê³â ³ç òåïëî- ñò³éêî¿ ðåàêòîðíî¿ ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ ïðîâîäèëè íà ñåðâîã³äðàâë³÷í³é âèïðî- áóâàëüí³é ìàøèí³ ÑÒÌ-100 âèðîáíèöòâà ÀÍÒÊ ³ì. Î. Ê. Àíòîíîâà (Êè¿â). Ñòàëü 15Õ2ÌÔÀ äîñë³äæóâàëè ó äâîõ ñòðóêòóðíèõ ñòàíàõ ï³ñëÿ òåðìî- îáðîáîê, ùî ìîäåëþþòü ðàä³àö³éíå îêðèõ÷åííÿ ìàòåð³àëó ï³ä 䳺þ íåéò- ðîííîãî îïðîì³íåííÿ íà ñåðåäèíó (15Õ2ÌÔÀ(²²)) ³ ê³íåöü (15Õ2ÌÔÀ (²²²)) òåðì³íó åêñïëóàòàö³¿ êîðïóñó àòîìíîãî ðåàêòîðà. Íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ âèçíà÷àëè çà îäíîâ³ñíîãî ðîçòÿãó ãëàäêèõ öè- ë³íäðè÷íèõ çðàçê³â ïðè òåìïåðàòóð³ 77 Ê (ä³àìåòð ðîáî÷î¿ ÷àñòèíè 8 ³ 5 ìì, áàçà âèì³ðþâàííÿ 20 ³ 10 ìì â³äïîâ³äíî). Ïîïåðåäíüî çðàçêè äåôîðìóâàëè ðîçòÿãîì (êîìá³íîâàíèì) äî ïëàñòè÷íî¿ äåôîðìàö³¿ � pl �0 5, ; 1,0 ³ 3,0% ó ä³àïàçîí³ òåìïåðàòóð 293...623 Ê. Ðîçìàõ öèêë³÷íèõ íàïðóæåíü �� çà êîìá³- íîâàíîãî ðîçòÿãó ñêëàäàâ 50, 90, 110, 180 ³ 220 ÌÏà, ÷àñòîòà f �25 Ãö. Ïîïåðåäíº òåðìîìåõàí³÷íå íàâàíòàæåííÿ ïðîâîäèëè çà ïîçàöåíòðîâîãî ðîçòÿãó êîìïàêòíèõ çðàçê³â òîâùèíîþ 19 ìì çà òåìïåðàòóðè 623 Ê çà ñõåìîþ ç ïîâíèì ðîçâàíòàæåííÿì ïðè K K KQ� �Iïòí 5 0 85% , , äå K Iïòí – íàéá³ëüøèé êîåô³ö³ºíò ³íòåíñèâíîñò³ íàïðóæåíü (ʲÍ) ïðè òåðìîìåõàí³÷íîìó ïåðåâàíòà- æåíí³; KQ 5% – ʲH, âèçíà÷åíèé çà 5%-íîþ ñ³÷íîþ ç ä³àãðàìè ðóéíóâàííÿ çà òåìïåðàòóðè ÏÒÍ. Ïîïåðåäíüî íà âñ³õ çðàçêàõ âèðîùóâàëè ïåðâèíí³ âòîìí³ òð³ùèíè ïðè êîåô³ö³ºíò³ àñèìåò𳿠öèêëó íàâàíòàæóâàííÿ R K K� �min max ,0 1 ³ f � 40 Ãö çã³äíî ç ðåêîìåíäàö³ÿìè [6]. ³äíîñíà äîâæèíà ïåðâèííî¿ òð³ùè- íè ñòàíîâèëà (0,45...0,55)b (b – â³äñòàíü â³ä îñ³ ïðèêëàäàííÿ ñèëè äî òîðöÿ). Ïðèäàòí³ñòü çðàçê³â äëÿ ïîäàëüøèõ äîñë³äæåíü âèçíà÷àëè çã³äíî ç [6], äå íåð³âí³ñòü òð³ùèíè íà îáîõ ïîâåðõíÿõ çðàçêà íå ïåðåâèùóâàëà 5%. ϳñëÿ ÏÒÍ ïðè 293 Ê íà ìåòàëîãðàô³÷íîìó ì³êðîñêîï³ òèïó ̲Ì-10 âèì³ðþâàëè çàëèøêîâå ðîçêðèòòÿ áåðåã³â òð³ùèíè íà â³äñòàí³ äî 2 ìì â³ä ¿¿ â³ñòðÿ ç êðîêîì 0,2 ìì. Çàëèøêîâå ðîçêðèòòÿ â³ñòðÿ òð³ùèíè �res ï³ñëÿ ðîçâàíòàæåííÿ ïðè 623 Ê âèçíà÷àëè ç ä³àãðàìè P � �1 ³ ïåðåðàõîâóâàëè çà ôîðìóëîþ [7] �res b l b l r � � � � 0 4 0 4 0 6 2 1 , ( ) , , ,� (1) äå r2 – â³äñòàíü â³ä îñ³ ïðèêëàäàííÿ ñèëè äî ë³í³¿ âèì³ðþâàííÿ ïåðåì³ùåííÿ �1; l – äîâæèíà òð³ùèíè. Êðèòè÷íå ðîçêðèòòÿ â³ñòðÿ òð³ùèíè âèçíà÷àëè çà ôîðìóëîþ [8] � f l r l r � � � � � � 1 1 1 2 1 1 1 1 ( ) , (2) ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 47 Îö³íêà êðèõêî¿ ì³öíîñò³ ñòàë³ êîðïóñó àòîìíîãî ðåàêòîðà ... äå �1 ³ � 2 – ïîêàçàííÿ äàò÷èê³â íà â³äñòàí³ r1 ³ r2 â³ä â³ñòðÿ òð³ùèíè. Ïðè âèì³ðþâàíí³ çàáåçïå÷óâàëàñü óìîâà: r1 � 2-3 ìì; r2 5-6 ìì [6]. Îñê³ëüêè ôðîíò òð³ùèíè ó á³ëüøîñò³ âèïàäê³â áóâ êðèâîë³í³éíèé, ¿¿ ñåðåäíþ äîâæèíó âèçíà÷àëè çã³äíî ç [6]. Ðîçðàõóíêè ÌÑÅ âèêîíóâàëè ç âèêîðèñòàííÿì ïðîãðàìíîãî êîìïëåêñó ANSYS. Äëÿ äîñë³äæåííÿ ìîäåëþâàëè êîìïàêòí³ çðàçêè òîâùèíîþ 19 ìì, âè- ãîòîâëåí³ ç³ ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ(²²) (� 0 2 900, � ÌÏà, � â �1000 ÌÏà ïðè 293 Ê). Äëÿ ðîçáèòòÿ ìîäåë³ âèêîðèñòîâóâàëè âîñüìèâóçëîâèé äâîâèì³ðíèé åëåìåíò Plane 82, ÿêîìó íàäàâàëè âëàñòèâîñòåé ïëàñòè÷íîñò³ òà âåëèêèõ äåôîðìàö³é. Ðîçðàõóíêè ïðîâîäèëè çà óìîâè ïëîñêî¿ äåôîðìàö³¿, âðàõîâóâàëè åôåêò ê³íå- ìàòè÷íîãî çì³öíåííÿ ìàòåð³àëó òà åôåêò Áàóø³íãåðà. Ó â³ñòð³ òð³ùèíè ñ³òêó åëåìåíò³â çãóùóâàëè äëÿ çá³ëüøåííÿ òî÷íîñò³ ðîçðàõóíê³â. ̳í³ìàëüíèé ðîç- ì³ð åëåìåíòà äîð³âíþâàâ 25 ìêì, ùî â³äïîâ³äຠïðèáëèçíî ÷âåðò³ ðîçì³ðó çåðíà ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ(²²). Çóñèëëÿ ïðèêëàäàëè äî ãîðèçîíòàëüíî¿ ïëîùàäêè ïîëîâèíè îòâîðó ï³ä çàõîïëþâà÷ ó âèãëÿä³ åêâ³âàëåíòíîãî çóñèëëþ òèñêó. Ó âñ³õ âèïàäêàõ ìîäåëþâàëè ïåðåíàâàíòàæåííÿ çðàçê³â ðîçòÿãîì òà êîìá³íî- âàíèì ðîçòÿãîì ïðè 623 Ê. Ðåçóëüòàòè äîñë³äæåííÿ òà ¿õ îáãîâîðåííÿ. Íà ðèñ. 1 ïîêàçàíî âïëèâ ïîïåðåäíüî¿ ïëàñòè÷íî¿ äåôîðìàö³¿ (ÏÏÄ) ðîçòÿãîì ³ êîìá³íîâàíèì ðîçòÿãîì íà íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ(²²). Âèÿâëåíî, ùî ç³ çá³ëüøåííÿì ðîçìàõó íàïðóæåíü çà êîìá³íîâàíîãî ðîçòÿ- ãó ³ � pl �const íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ � ñê äåùî çðîñòàþòü ó ïîð³âíÿíí³ ç âèõ³äíèì ñòàíîì ìàòåð³àëó, ïðè÷îìó á³ëüø ñóòòºâî ïðè � pl �1 0, % (ðèñ. 1). Çàçíà÷èìî, ùî íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ ïðè � pl �3 0, % çà ñòàòè÷íîãî ðîçòÿãó á³ëüø³, àí³æ çà êîìá³íîâàíîãî [9]. Ðèñ. 2 ³ëþñòðóº çàëåæí³ñòü çàëèøêîâîãî ðîçêðèòòÿ â³ñòðÿ òð³ùèíè ï³ñëÿ ÏÒÍ â³ä â³äñòàí³ äî ¿¿ â³ñòðÿ. Çàëèøêîâå �res r( ) ³ óñåðåäíåíå çàëèøêîâå ðîçêðèòòÿ â³ñòðÿ òð³ùèíè íà ïîâåðõí³ çðàçêà, âèì³ðÿíå íà ì³êðîñêîï³ Ì²Ì-10, çàëåæàòü â³ä â³äñòàí³ äî ¿¿ â³ñòðÿ. Íàéá³ëüøå çíà÷åííÿ �res r( ) â³äì³÷àºòüñÿ íà â³äñòàí³ â³ä â³ñòðÿ òð³ùèíè r � 0,4–0,6 ìì. �ñê , ÌÏà Ðèñ. 1. Çàëåæí³ñòü íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ �ñê ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ(II) â³ä ÏÏÄ ðîçòÿãîì ³ êîìá³íîâàíèì ðîçòÿãîì ïðè 623 Ê: � – �� �110 ÌÏà; � – �� � 220 ÌÏà; � – �� � 0. �pl , % 48 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 Ï. Â. ßñí³é, ². Á. Îê³ïíèé, Þ. ². Ïèíäóñ Ïî ì³ð³ ïîäàëüøîãî çðîñòàííÿ â³äñòàí³ â³ä â³ñòðÿ òð³ùèíè ñïîñòåð³- ãàºòüñÿ çìåíøåííÿ çàëèøêîâîãî ðîçêðèòòÿ â³ñòðÿ òð³ùèíè. Ñë³ä çàçíà÷èòè, ùî íà ðèñ. 2 íàâåäåíî äàí³ äîñë³äæåííÿ ëèøå îäíîãî çðàçêà ï³ñëÿ êîìá³- íîâàíîãî ÏÒÍ ïðè 623 Ê ³ K �0 85, . Äëÿ ³íøèõ ðåæèì³â ÏÒÍ îòðèìàíî ïîä³áí³ çàëåæíîñò³. Âèÿâëåíî, ùî íåçàëåæíî â³ä ðåæèì³â íàâàíòàæåííÿ (ñòàòè÷íå ÷è êîìá³- íîâàíå ÏÒÍ) ³ ñòðóêòóðíîãî ñòàíó ñòàë³ â óñ³õ âèïàäêàõ îï³ð êðèõêîìó ðóéíóâàííþ äîñë³äæóâàíî¿ ñòàë³ ï³äâèùóâàâñÿ ó ïîð³âíÿíí³ ç êðèòè÷íèì êîåô³ö³ºíòîì ³íòåíñèâíîñò³ íàïðóæåíü (ʲÍ) K cI . ϳñëÿ ðîçâàíòàæåííÿ çðàçêà, ï³ääàíîãî êîìá³íîâàíîìó ÏÒÍ, êðèâà ðîç- ïîä³ëó çàëèøêîâèõ ñòèñêàëüíèõ íàïðóæåíü ïåðåòèíຠâ³ñü àáñöèñ íà äåùî á³ëüø³é â³äñòàí³ â³ä àíàëîã³÷íî¿ êðèâî¿ ï³ñëÿ ñòàòè÷íîãî ÏÒÍ. Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíî êðèâ³ ðîçïîä³ëó íîðìàëüíèõ ïëàñòè÷íèõ äåôîð- ìàö³é ó â³ñòð³ òð³ùèíè çà âêàçàíèõ âèùå óìîâ ñòàòè÷íîãî òà êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ. Î÷åâèäíî, ùî ïðè êîìá³íîâàíîìó ÏÒÍ çá³ëüøåííÿ äîâæèíè ä³ëÿíêè ïëàñòè÷íèõ äåôîðìàö³é ïðèáëèçíî íà 30% º ïðè÷èíîþ çðîñòàííÿ ð³âíÿ ³ äîâæèíè ä³ëÿíêè 䳿 çàëèøêîâèõ ñòèñêàëüíèõ íàïðóæåíü ó â³ñòð³ òð³ùèíè. Ðèñ. 3. Ðîçïîä³ë íîðìàëüíèõ ïëàñòè÷íèõ äåôîðìàö³é ó â³ñòð³ òð³ùèíè çà ñòàòè÷íîãî (1) ³ êîìá³íîâàíîãî (2) ÏÒÍ ïðè K I ÌÏà ì� 94 , �K � 20 ÌÏà ì ³ Ò � 623 Ê. �y pl , ìì/ìì l1 , ìì Ðèñ. 2. Çàëåæí³ñòü �res r( ) ï³ñëÿ ÏÒÍ çà òåìïåðàòóðè 623 Ê â³ä â³äñòàí³ äî â³ñòðÿ òð³ùèíè â ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ: 1, 2 – â³äïîâ³äíî ëèöüîâà ³ çâîðîòíà ïîâåðõíÿ çðàçêà; 3 – óñåðåäíåí³ çíà÷åííÿ. ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 49 Îö³íêà êðèõêî¿ ì³öíîñò³ ñòàë³ êîðïóñó àòîìíîãî ðåàêòîðà ... Íà îñíîâ³ åêñïåðèìåíòàëüíî¿ çàëåæíîñò³ íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ â³ä ÏÏÄ (ðèñ. 1) ³ ðîçïîä³ëó íîðìàëüíèõ ïëàñòè÷íèõ äåôîðìàö³é, îòðèìàíîãî ÌÑÅ (ðèñ. 3), ïîáóäîâàíî ãðàô³ê çàëåæíîñò³ íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ â³ä â³ä- ñòàí³ äî â³ñòðÿ òð³ùèíè. Âèÿâëåíî, ùî íà äåÿê³é â³äñòàí³ â³ä â³ñòðÿ òð³ùèíè íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ á³ëüø³ äëÿ äåôîðìîâàíîãî ìàòåð³àëó ó ïîð³âíÿíí³ ç íåäåôîðìîâàíèì. Îòæå, äëÿ ïîäàëüøèõ äîñë³äæåíü íåîáõ³äíî âðàõîâóâàòè äåôîðìàö³éíå çì³öíåííÿ ó â³ñòð³ òð³ùèíè. Åêñïåðèìåíòàëüíî âñòàíîâëåíå çíà÷åííÿ êðèòè÷íîãî Ê²Í K cI äëÿ ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ ïðè 293 Ê ñêëàäຠ80 ÌÏà ì [10]. Ìåòîäîì ñê³í÷åííèõ åëåìåíò³â äîñë³äæóâàëè âïëèâ ñòàòè÷íîãî ³ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ íà ðîçïîä³ë íîðìàëüíèõ íàïðóæåíü � ó ³ åêâ³âàëåíòíèõ íàïðóæåíü çà ̳çåñîì ïðè K I ÌÏà ì�94 . Ðîçïîä³ë íîðìàëüíèõ íàïðóæåíü � ó ïîïåðåäó â³ñòðÿ òð³ùèíè ï³ñëÿ ñòà- òè÷íîãî ³ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ ïðè K I ÌÏà ì�94 ïðåäñòàâëåíî íà ðèñ. 4,à. ϳñëÿ ÏÒÍ ³ ïîâòîðíîãî íàâàíòàæåííÿ äî K I ÌÏà ì�80 ð³âåíü íîðìàëü- íèõ íàïðóæåíü çíà÷íî çíèæóºòüñÿ (íà ðèñ. 4,à êðèâà 2) ïîð³âíÿíî ç âèõ³äíèì ñòàíîì. Îäíàê íàéìåíøå çíà÷åííÿ â³äì³÷àºòüñÿ ï³ñëÿ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ ó ïîð³âíÿíí³ ç³ ñòàòè÷íèì (êðèâà 3). Àíàëîã³÷í³ çàêîíîì³ðíîñò³ ìàþòü ì³ñöå ïðè ðîçïîä³ë³ åêâ³âàëåíòíèõ íàïðóæåíü çà ̳çåñîì � eq (ðèñ. 4,á). Ñë³ä çàçíà÷èòè, ùî êðèâ³ ðîçïîä³ëó � eq ï³ñëÿ ÏÒÍ íà â³äì³íó â³ä âèõ³äíîãî ñòàíó ìàþòü ä³ëÿíêè çìåíøåííÿ ³ çðîñòàííÿ íàïðóæåíü íà äåÿê³é â³äñòàí³ â³ä â³ñòðÿ òð³ùèíè. Ôðàêòîãðàô³÷í³ äîñë³äæåííÿ ïîêàçóþòü, ùî ³í³ö³þâàííÿ ðóéíóâàííÿ ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ â³äáóâàºòüñÿ íà äåÿê³é â³äñòàí³ â³ä ôðîíòó òð³ùèíè (CID) çà ìåõàí³çìîì ì³êðîñêîëó. Çàçíà÷èìî, ùî òàêèõ ì³ñöü ³í³ö³þâàííÿ ðóéíóâàííÿ âçäîâæ ôðîíòó òð³ùèíè ìîæå áóòè äåê³ëüêà, àëå â³äñòàíü CID ïðèáëèçíî îäíàêîâà. Âèçíà÷åíî, ùî ñåðåäíº çíà÷åííÿ CID ÿê ï³ñëÿ ÏÒÍ, òàê ³ çà éîãî â³äñóòíîñò³ ñòàíîâèòü áëèçüêî 300 ìêì, àáî 2-3 ðîçì³ðè çåðíà ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ. Äîñë³äæåíî, ùî íà â³äñòàí³ CID �300 ìêì â³ä â³ñòðÿ òð³ùèíè ïðè çá³ëüøåíí³ K I çà êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ íîðìàëüí³ íàïðóæåííÿ òà ³íòåíñèâ- Ðèñ. 4. Ðîçïîä³ë íîðìàëüíèõ (à) ³ åêâ³âàëåíòíèõ íàïðóæåíü çà ̳çåñîì (á) ó â³ñòð³ òð³ùèíè: 1 – ó âèõ³äíîìó ñòàí³ ïðè K I ÌÏà ì� 80 ³ 293 Ê; 2, 3 – ï³ñëÿ ñòàòè÷íîãî ³ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ â³äïîâ³äíî. � y , ÌÏà �eq , ÌÏà l1 , ììl1 , ììà á 50 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 Ï. Â. ßñí³é, ². Á. Îê³ïíèé, Þ. ². Ïèíäóñ í³ñòü íàïðóæåíü ïðè ïîâòîðíîìó íàâàíòàæåíí³ ïðè 293 Ê ñóòòºâî çíèæó- þòüñÿ. Î÷åâèäíî, ùî äëÿ äîñÿãíåííÿ ð³âíÿ íàïðóæåíü, ÿê³ ä³ÿëè íà â³äñòàí³ CID ïðè K I ÌÏà ì�80 çà â³äñóòíîñò³ ÏÒÍ, íåîáõ³äíî çá³ëüøèòè ïðèêëà- äåíå çóñèëëÿ. Îêð³ì òîãî, ïðèïóñêàþ÷è, ùî ³í³ö³þâàííÿ ðóéíóâàííÿ â³äáó- äåòüñÿ íà â³äñòàí³ CID, íåîáõ³äíî âðàõîâóâàòè äåôîðìàö³éíå çì³öíåííÿ ìàòå- ð³àëó íà ö³é â³äñòàí³. Ùîá ³í³ö³þâàòè ðóéíóâàííÿ, ñë³ä çàäîâîëüíèòè òàêó óìîâó: ðóéíóâàííÿ ïî÷íåòüñÿ íà â³äñòàí³ CID ïðè äîñÿãíåíí³ íîðìàëüíèìè íàïðóæåííÿìè � ó íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ � ñê ç óðàõóâàííÿì ÏÏÄ ìàòåð³àëó íà ö³é â³äñòàí³. ²ç ö³ºþ ìåòîþ ÌÑÅ âèçíà÷àëè ðîçïîä³ë ïëàñòè÷íèõ äåôîðìàö³é � pl ó íàïðÿìêó ðîñòó âòîìíî¿ òð³ùèíè çà ð³çíèõ ð³âí³â êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ òà ï³ñëÿ ðîçâàíòàæåííÿ çðàçêà. Âèêîðèñòîâóþ÷è àïðîêñèìàö³éíó êðèâó � ñê â³ä � pl ï³ñëÿ ÏÏÄ, âèçíà÷àëè � ñê â çàëåæíîñò³ â³ä â³äñòàí³ äî â³ñòðÿ òð³ùèíè íà ¿¿ ïðîäîâæåíí³. Ðîçðàõóíêè ïðîâîäèëè äëÿ êîæíîãî ð³âíÿ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ. Íà ðèñ. 5 ïîäàíî îòðèìàíèé ÌÑÅ ðîçïîä³ë íîðìàëüíèõ íàïðóæåíü ó â³ñòð³ òð³ùèíè ï³ñëÿ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ ³ç K I ÌÏà ì�94 ïðè çá³ëüøåíí³ ìàêñèìàëüíîãî Ê²Í K max ï³ñëÿ ÏÒÍ. Äëÿ âèçíà÷åííÿ çóñèëëÿ ðóéíóâàííÿ íàâàíòàæåííÿ íà çðàçîê ³òåðàòèâíî çá³ëüøóâàëè äî äîñÿãíåííÿ íîðìàëüíèìè íàïðóæåííÿìè âåëè÷èíè � ñê íà â³äñòàí³ CID ç óðàõóâàííÿì ÏÏÄ, òîáòî äî K max �103 ÌÏà ì . Òàêèì ÷èíîì ââàæàëè, ùî öå çíà÷åííÿ ³ º êðèòè÷íèé Ê²Í K f ñòàë³ ï³ñëÿ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ ïðè K I ÌÏà ì�94 . Ñë³ä â³äì³òèòè, ùî ðåçóëüòàòè, îòðèìàí³ ìåòîäîì ñê³í÷åííèõ åëåìåíò³â, çàäîâ³ëüíî óçãîäæóþòüñÿ ç åêñïåðèìåíòàëüíèìè. Çà îïèñàíîþ ñõåìîþ ÌÑÅ ìîäåëþâàëè íàïðóæåíî-äåôîðìîâàíèé ñòàí ó â³ñòð³ âòîìíî¿ òð³ùèíè ï³ñëÿ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ ïðè K I ÌÏà ì� 70 110... ³ç äèñêðåòí³ñòþ 10 ÌÏà ì . Ðèñ. 5. Ðîçïîä³ë íîðìàëüíèõ íàïðóæåíü � ó (1–5) ³ íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ �ñê (6) ó â³ñòð³ òð³ùèíè ï³ñëÿ êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ (K I ÌÏà ì� 94 ) ïðè K max � 70 (1), 80 (2), 90 (3), 103 (4) ³ 110 ÌÏà ì (5). Âåðòèêàëüíîþ ë³í³ºþ ïîçíà÷åíî â³äñòàíü CID äî ì³ñöÿ ³í³ö³þâàííÿ ðóéíó- âàííÿ. � �y , ,ñê ÌÏà l1 , ìì ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 51 Îö³íêà êðèõêî¿ ì³öíîñò³ ñòàë³ êîðïóñó àòîìíîãî ðåàêòîðà ... Äëÿ îö³íêè âïëèâó êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ íà êðèòè÷íèé Ê²Í K f ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ (ðèñ. 6) çàïðîïîíîâàíî çàëåæí³ñòü K K C K K f c c m I I � � � �� � ��1 , (3) äå Ñ �0 74, , m�3 74, – ïàðàìåòðè÷í³ êîåô³ö³ºíòè, îòðèìàí³ ìåòîäîì íàéìåí- øèõ êâàäðàò³â; K cI ³ K c – â’ÿçê³ñòü ðóéíóâàííÿ (êðèòè÷íèé ʲÍ) ìàòåð³àëó çà êâàç³ñòàòè÷íîãî ðîçòÿãó ïðè òåìïåðàòóð³ 293 òà 623 Ê â³äïîâ³äíî. Òàêèì ÷èíîì, çà äîïîìîãîþ ôîðìóëè (3) ìîæíà ï³ä³áðàòè îïòèìàëüí³ ðåæèìè ÏÒÍ ³ îö³íèòè éîãî âïëèâ íà êðèõêó ì³öí³ñòü êîðïóñó àòîìíîãî ðåàêòîðà.  è ñ í î â ê è 1. Âïëèâ êîìá³íîâàíîãî ïîïåðåäíüîãî ïëàñòè÷íîãî äåôîðìóâàííÿ íà íàïðóæåííÿ ñêîëþâàííÿ ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ(II) çàëåæèòü ÿê â³ä âåëè÷èíè ñòàòè÷- íî¿ ñêëàäîâî¿ ðîçòÿãó � pl , òàê ³ ðîçìàõó íàïðóæåíü öèêë³÷íî¿ ñêëàäîâî¿ ��. 2. Äîñë³äæåíî, ùî â óñ³õ âèïàäêàõ íåçàëåæíî â³ä ðåæèì³â íàâàíòàæåííÿ ³ ñòðóêòóðíîãî ñòàíó ñòàë³ îòðèìàíî ï³äâèùåííÿ îïîðó êðèõêîìó ðóéíó- âàííþ ó ïîð³âíÿíí³ ç K cI . 3. ²ç âèêîðèñòàííÿì ÌÑÅ óñòàíîâëåíî, ùî íàêëàäàííÿ öèêë³÷íî¿ ñêëà- äîâî¿ çà êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ çìåíøóº íîðìàëüí³ íàïðóæåííÿ ó â³ñòð³ òð³ùèíè òà çá³ëüøóº çàëèøêîâ³ ñòèñêàëüí³ íàïðóæåííÿ çà ñòàëîãî ìàêñèìàëüíîãî Ê²Í ï³ñëÿ ðîçâàíòàæåííÿ. Êîìá³íîâàíå ÏÒÍ çíà÷íî çíèæóº íîðìàëüí³ é åêâ³- âàëåíòí³ çà ̳çåñîì íàïðóæåííÿ ó â³ñòð³ òð³ùèíè ó ïîð³âíÿíí³ ç ÏÒÍ. 4. Ðîçðîáëåíî ìåòîäèêó îö³íêè âïëèâó ÏÒÍ íà îï³ð êðèõêîìó ðóéíó- âàííþ òåïëîñò³éêî¿ ñòàë³, ÿêà áàçóºòüñÿ íà àíàë³ç³ ÍÄÑ ³ ëîêàëüíîìó êðèòå𳿠ðóéíóâàííÿ, ùî ïåðåäáà÷ຠäîñÿãíåííÿ íîðìàëüíèì íàïðóæåííÿì êðèòè÷- íîãî çíà÷åííÿ íà ïåâí³é â³äñòàí³ â³ä â³ñòðÿ òð³ùèíè. K Kf cI K K cI Ðèñ. 6. Çàëåæí³ñòü êðèòè÷íîãî Ê²Í K f ñòàë³ 15Õ2ÌÔÀ(II) – 1–3 ³ 15Õ2ÌÔÀ(III) – 4 â³ä ïåðåâàíòàæåííÿ K I çà êîìá³íîâàíîãî ÏÒÍ: 1 – ðîçðàõóíêè ÌÑÅ; 2, 4 – åêñïåðèìåíò; 3 – ìîäåëü Õîãëàíäà–Õàíà–Ðîçåíô³ëüäà. 52 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 Ï. Â. ßñí³é, ². Á. Îê³ïíèé, Þ. ². Ïèíäóñ Ð å ç þ ì å Ïðåäëîæåíà ìåòîäèêà îöåíêè âëèÿíèÿ êîìáèíèðîâàííîãî ïðåäâàðèòåëüíîãî òåðìîìåõàíè÷åñêîãî íàãðóæåíèÿ íà âÿçêîñòü ðàçðóøåíèÿ òåïëîñòîéêîé ñòàëè, áàçèðóþùàÿñÿ íà àíàëèçå íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ìåòîäîì êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ (â óïðóãîïëàñòè÷åñêîé ïîñòàíîâêå) è ëîêàëüíîì êðèòå- ðèè ðàçðóøåíèÿ. 1. Reed P. A. S. and Knott J. F. An investigation of the warm prestressing (WPS) effect in A533B weld metal // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. – 1992. – 15, No. 12. – P. 1251 – 1270. 2. Ðàäèàöèîííîå ïîâðåæäåíèå ñòàëè êîðïóñîâ âîäî-âîäÿíûõ ðåàêòîðîâ / Ïîä. îáù. ðåä. È. Â. Ãîðûíèíà. – Ì.: Ýíåðãîèçäàò, 1981. – 192 ñ. 3. Pokrovsky V. V., Troshchenko V. T., Kaplunenko V. G., et al. A promising method for enhancing resistance of pressure vessels to brittle fracture // Int. J. Press. Vess. Piping. – 1994. – 58. – P. 9 – 24. 4. Íàêàìóðà Õ., Êîáàÿøè Õ., Êîäàèðà Í., Íàêàðàìà Õ. Ê âëèÿíèþ ïðåä- âàðèòåëüíîãî íàãðóæåíèÿ íà âÿçêîñòü ðàçðóøåíèÿ ñòàëè À533Â1: Òð. Ìåæäóíàð. êîíô. ïî ðàçðóøåíèþ (Êàíí, ìàðò–àïðåëü 1981 ã.). – Ì.: ÍÈÈÈíôîðìýíåðãîìàø, 1985. – Âûï. 3. – Ñ. 27 – 38. 5. Ïîêðîâñêèé Â. Â., Èâàí÷åíêî À. Ã. Âëèÿíèå ðåæèìîâ ïðåäâàðèòåëüíîãî òåðìîìåõàíè÷åñêîãî íàãðóæåíèÿ íà ïîâûøåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ õðóïêî- ìó ðàçðóøåíèþ òåïëîóñòîé÷èâûõ ñòàëåé // Ïðîáë. ïðî÷íîñòè. – 1999. – ¹ 2. – Ñ. 126 – 138. 6. ÐÄ-50-345-82. Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ. Ðàñ÷åòû è èñïûòàíèÿ íà ïðî÷- íîñòü. Ìåòîäû ìåõàíè÷åñêèõ èñïûòàíèé ìåòàëëîâ. Îïðåäåëåíèå õàðàê- òåðèñòèê òðåùèíîñòîéêîñòè (âÿçêîñòè ðàçðóøåíèÿ) ïðè öèêëè÷åñêîì íàãðóæåíèè. – Ì.: Èçä-âî ñòàíäàðòîâ, 1983. – 95 ñ. 7. Schwalbe K. N. Basic Engineering Methods of Fracture Mechanics and Fatigue. – GKSS – Forschugszentrum Geesthaht. – November 2001. – 165 p. 8. Ìåõàíèêà ðàçðóøåíèÿ è ïðî÷íîñòü ìàòåðèàëîâ: Ñïðàâî÷íîå ïîñîáèå:  4 ò. / Ïîä ðåä. Â. Â. Ïàíàñþêà. – Ò. 3. Õàðàêòåðèñòèêè êðàòêîâðåìåí- íîé òðåùèíîñòîéêîñòè ìàòåðèàëîâ è ìåòîäû èõ îïðåäåëåíèÿ. – Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1988. – 436 ñ. 9. Hutsaylyuk V., Tsyrulnyk O., Okipny I., and Yasniy P. The effect plastic deformation with hydrogenation on 15Cr2MFA heat-resistant steel cleavage stress // Int. Conf. “Mechanika 2006” (Apr. 6–7, 2006, Kaunas). – Ð. 95 – 98. 10. Ïàò. ¹ 23231À Óêðà¿íà, ÌÊ F16L57/00. Ñïîñ³á ï³äâèùåííÿ ñò³éêîñò³ åëåìåíòó êîíñòðóêö³¿ äî ïîøèðåííÿ òð³ùèí: Ï. Â. ßñí³é, Â. Þ. Ïîäêîëüç³í, ß. Î. Êîâàëü÷óê. – ×èííèé â³ä. 19.05.98. Ïîñòóïèëà 21. 06. 2009 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2010, ¹ 1 53 Îö³íêà êðèõêî¿ ì³öíîñò³ ñòàë³ êîðïóñó àòîìíîãî ðåàêòîðà ...