Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии
Предметом исследования в данной работе является анализ напряженно-деформированного состояния системы статор – спиральная камера гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Проведенный комплекс исследований позволил выявить п...
Збережено в:
Дата: | 2015 |
---|---|
Автори: | , |
Формат: | Стаття |
Мова: | Russian |
Опубліковано: |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
2015
|
Назва видання: | Проблемы машиностроения |
Теми: | |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99247 |
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: | Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии / К.М. Ровний , О.М. Зеленська // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/2. — С. 49-54. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-99247 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-992472016-04-26T03:02:26Z Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии Ровний, К.М. Зеленська, О.М. Динамика и прочность машин Предметом исследования в данной работе является анализ напряженно-деформированного состояния системы статор – спиральная камера гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Проведенный комплекс исследований позволил выявить поля перемещений и интенсивности напряжений, уточнить распределение главных напряжений и зоны локализации максимальных напряжений. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния системы статор – спиральная камера с несущей оболочкой позволили получить реальную картину распределения напряжений и деформаций в исследуемой конструкции. В качестве измерительной аппаратуры применялась тензостанция типа Т–5. Тензодатчики на оболочке спиральной камеры располагались на наружной и внутренней поверхностях оболочки в меридиональном и тангенциальном направлениях. Эти направления совпадают с направлением главных напряжений, что было установлено на основании испытаний модели несущей металлической спиральной камеры. На участках, где предполагался более высокий уровень напряжений, тензодатчики устанавливались с меньшим шагом. Результаты сравнительного анализа показали, что применяемый метод дает хорошие совпадения с данными натурного исследования, что позволяет качественно оценивать напряженно-деформированное состояние узла статор – спиральная камера. Досліджено чисельний аналіз напружено-деформованого стану системи статор – спіральна камера гідротурбіни РО400–В–450. Порівняно отримані результати з експериментальними даними. Зроблено висновок щодо можливості використання даного методу для оцінки міцності системи статор – спіральна камера. The subject of research of this paper is the analysis of the stress-strain state of a stay ring/spiral case system of Francis turbine РО400-B-450 as not concreted and comparison between the results obtained and experimental data. The set of studies conducted allowed detecting of the fields of displacements and stress intensity as well as more accurate defining of the principal stresses distribution and zones of maximum stress localization. The comparison results showed that the method used ensured a good agreement with the data of field research, this allowing a qualitative evaluation of the stress-strain state of еру stay ring/spiral case assembly. 2015 Article Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии / К.М. Ровний , О.М. Зеленська // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/2. — С. 49-54. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0131-2928 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99247 539.3:624.07 ru Проблемы машиностроения Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
topic |
Динамика и прочность машин Динамика и прочность машин |
spellingShingle |
Динамика и прочность машин Динамика и прочность машин Ровний, К.М. Зеленська, О.М. Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии Проблемы машиностроения |
description |
Предметом исследования в данной работе является анализ напряженно-деформированного состояния системы статор – спиральная камера гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Проведенный комплекс исследований позволил выявить поля перемещений и интенсивности напряжений, уточнить распределение главных напряжений и зоны локализации максимальных напряжений. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния системы статор – спиральная камера с несущей оболочкой позволили получить реальную картину распределения напряжений и деформаций в исследуемой конструкции. В качестве измерительной аппаратуры применялась тензостанция типа Т–5. Тензодатчики на оболочке спиральной камеры располагались на наружной и внутренней поверхностях оболочки в меридиональном и тангенциальном направлениях. Эти направления совпадают с направлением главных напряжений, что было установлено на основании испытаний модели несущей металлической спиральной камеры. На участках, где предполагался более высокий уровень напряжений, тензодатчики устанавливались с меньшим шагом. Результаты сравнительного анализа показали, что применяемый метод дает хорошие совпадения с данными натурного исследования, что позволяет качественно оценивать напряженно-деформированное состояние узла статор – спиральная камера. |
format |
Article |
author |
Ровний, К.М. Зеленська, О.М. |
author_facet |
Ровний, К.М. Зеленська, О.М. |
author_sort |
Ровний, К.М. |
title |
Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии |
title_short |
Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии |
title_full |
Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии |
title_fullStr |
Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии |
title_full_unstemmed |
Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии |
title_sort |
комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины ро400–в–450 в необетонированном состоянии |
publisher |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
publishDate |
2015 |
topic_facet |
Динамика и прочность машин |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99247 |
citation_txt |
Комплексное исследование напряженно-деформированного состояния натурной спиральной камеры гидротурбины РО400–В–450 в необетонированном состоянии / К.М. Ровний , О.М. Зеленська // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 4/2. — С. 49-54. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
series |
Проблемы машиностроения |
work_keys_str_mv |
AT rovnijkm kompleksnoeissledovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniânaturnojspiralʹnojkamerygidroturbinyro400v450vneobetonirovannomsostoânii AT zelensʹkaom kompleksnoeissledovanienaprâžennodeformirovannogosostoâniânaturnojspiralʹnojkamerygidroturbinyro400v450vneobetonirovannomsostoânii |
first_indexed |
2025-07-07T07:42:34Z |
last_indexed |
2025-07-07T07:42:34Z |
_version_ |
1836973196156338176 |
fulltext |
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 49
К. М. Ровний,
О. М. Зеленська
Публічне акціонерне товариство
«Турбоатом»,
г. Харьков,
e-mail: rovkosht@gmail.com,
lynnyk@turboatom.com.ua
Ключові слова: метод скінченних еле-
ментів, система статор – спіральна
камера, гідротурбіна, напружено-дефор-
мований стан, експериментальне дослі-
дження.
УДК 539.3:624.07
КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ НАТУРНОЙ СПИРАЛЬНОЙ
КАМЕРЫ ГИДРОТУРБИНЫ РО400–В–450
В НЕОБЕТОНИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ
Досліджено чисельний аналіз напружено-деформованого стану
системи статор – спіральна камера гідротурбіни РО400–В–450.
Порівняно отримані результати з експериментальними даними.
Зроблено висновок щодо можливості використання даного методу
для оцінки міцності системи статор – спіральна камера.
Введение
Спиральная камера – один из наиболее ответственных узлов гидротурбины. В настоящее вре-
мя в области средних и высоких напоров спиральные камеры радиально-осевых гидротурбин выпол-
няются в виде металлической оболочки, полностью или частично воспринимающей нагрузку от по-
тока воды, подводимой к турбине [1]. Металлическая оболочка состоит из оребренных звеньев,
имеющих в радиальных сечениях круглую или эллипсообразную форму, звенья соединены между
собой и статором гидротурбины сваркой.
Выбор размеров и формы сечений спирали производится специальным гидравлическим рас-
четом, а конструктивное решение (тип спирали, толщины стенок стальной оболочки, ребер, размеры
и форма колец статора, применяемые материалы) должно обеспечивать ее надежную эксплуатацию,
что гарантирует безопасную работу гидроэлектростанции [2]. Учитывая значительную массу спирали
ее конструкция должна быть оптимальна с точки зрения металлоемкости. Задача обеспечения надеж-
ности в процессе эксплуатации спирали при минимальной металлоемкости связана с оценкой ее на-
пряженно-деформированного состояния (НДС) [3]. Достоверная информация о НДС может быть по-
лучена только в результате эксперимента. В связи со сложностью конструкции узла статор – спи-
ральная камера существенно возрастет трудоемкость экспериментальных исследований, стоимость и
сроки их проведения. Поэтому экономически и методически целесообразно проведение исследований
с применением расчетных моделей, при этом важна связь между экспериментом и расчетом, вклю-
чающая проверку адекватности и, при необходимости, корректировку расчета.
Проведенные ранее экспериментальные исследования НДС узла статор – спиральная камера с
несущей оболочкой позволили получить реальную картину распределения напряжений и деформаций
в исследуемой конструкции, проверить достоверность расчетных методик [4], получить информацию
для усовершенствования существующих или создания новых методов расчетов [5].
Ограниченность возможности применения точных аналитических решений для тел сложной
конфигурации привела к интенсивному развитию численных и приближенных методов механики де-
формируемого тела, которые позволяют для широкого круга математических моделей построить дос-
таточные по точности приближенные решения. В работах [6–8] для расчета системы статор – спи-
ральная камера применяется трехмерная постановка с использованием метода конечных элементов
(МКЭ), применяемые трехмерные конечные элементы (КЭ) позволяют учесть локализации НДС в
местах сопряжения статора со спиральной камерой. Особенность разработанных методик состоит в
том, что математическая модель конструкции не учитывает наличия меридиональных ребер жестко-
сти спирали, влияющих на ее НДС, и она симметрична относительно горизонтальной плоскости, од-
нако и в реальной конструкции нижнее и верхнее кольца статора несколько отличны по конструкции.
Кроме того, в ряде случаев при сложной конфигурации системы статор – спиральная камера упомя-
нутые методы могут оказаться неэффективными для расчета НДС из-за существенных упрощений,
которые связаны с методом разбивки геометрической модели на КЭ.
© К. М. Ровний, О. М. Зеленська, 2015
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 50
Развитие вычислительной техники позволило уточнить математическую модель конструкции,
разбивать ее регулярной конечноэлементной сеткой при помощи твердотельного КЭ, что дало воз-
можность избежать соблюдения совместности конечноэлементных сеток и тех проблем, которые свя-
заны с ними. Именно с учетом этих возможностей проведено исследование НДС математической мо-
дели статор – спиральная камера РО400–В–450 при отсутствии связи оболочки с бетонным блоком,
полученные результаты сравниваются с экспериментом.
Методика проведения экспериментальных исследований
Специалистами Харьковского турбинного завода выполнены натурные прочностные исследо-
вания оболочки спирали и колонн статора сталежелезобетонной спиральной камеры РО400–В–450
при гидроиспытании спирали давлением 1,77 МПа, когда еще ее связь с бетонным блоком отсутству-
ет.
Исследуемые сечения выбирались в местах, наиболее опасных с точки зрения прочности, ко-
торые были выявлены ранее в процессе испытаний модели несущей металлической спиральной каме-
ры [9].
По опыту модельных испытаний, а также по результатам расчета НДС наиболее напряжен-
ными являются звенья, расположенные у входного патрубка, а также колонны, находящиеся в данной
зоне. Учитывая эти особенности, а также местные ослабления бетонного блока, для исследования
были выбраны сечения, проходящие по второму и третьему звеньям спиральной камеры. Тензодатчи-
ки на оболочке спиральной камеры располагались на наружной и внутренней поверхностях оболочки
в меридиональном и тангенциальном направлениях. Эти направления совпадают с направлением
главных напряжений, что было установлено на основании испытаний модели несущей металлической
спиральной камеры [4]. На участках, где предполагался более высокий уровень напряжений, тензо-
датчики устанавливались с меньшим шагом. Схема установки тензодатчиков (рис. 1) предусматрива-
ла замер напряжений в сечениях, проходящих между меридиональными ребрами жесткости – в сече-
ниях Г–Г и Е–Е соответственно второго и третьего звеньев, и в месте сопряжения оболочки и мери-
дионального ребра жестокости – в сечениях В–В, Д–Д второго звена спирали, проходящих соответст-
венно через первое и второе ребра жесткости. Для определения напряженного состояния колонн ис-
следованию подвергалась первая колонна. Для исследования НДС колонны тензодатчики были уста-
новлены в трех сечениях по высоте колонны – посередине высоты и в зоне примыкания к верхнему и
нижнему кольцам статора.
В качестве измерительной аппаратуры применялась тензостанция типа Т–5, предварительно
тарированная на специальном тарировочном устройстве УТС1–ВТ–12.
Полученные величины относительных деформаций были пересчитаны по формулам
Рис. 1. Схема расположения тензодатчиков
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 51
− для одноосного напряженного состояния
σ = ε⋅E
− для плосконапряженного состояния с известным направлением главных напряжений
( ) ( ).
1
,
1 12222121 ε⋅μ+ε
μ−
=σε⋅μ+ε
μ−
=σ
EE
Методика проведения численного анализа
При исследовании НДС выполнено построение расчетной модели системы статор – несущая
спиральная камера под действием напора гидроиспытания Н = 180 м. Давление на все внутренние
поверхности спиральной камеры и на колонны статора принято равномерным. Связь оболочки с бе-
тоном отсутствует. Краевыми условиями для данной задачи является жёсткое закрепление отверстий
под крепеж на фланце входного патрубка спиральной камеры и нижнего кольца статора.
Конечноэлементная сетка (рис. 2), применяемая на данной модели, является регулярной, то
есть размер конечного элемента постоянен на протяжении всей конструкции. Единичной составляю-
щей конечноэлементной сетки является высокоточный, десятиузловой, твердотельный КЭ [10]. Дан-
ный КЭ используется в задачах упругости, пластичности, ползучести, а также в задачах, где возмож-
ны большие перемещения и деформации. Криволинейные грани этого элемента позволяют наиболее
точно описать конфигурацию всех сложных элементов конструкции.
Для получения надежных результатов (обеспечение сходимости) проведен ряд исследований
НДС расчетной модели статор – несущая спиральная камера на различных конечноэлементных сет-
ках при действии на ее внутреннюю поверхность постоянного давления. Определены поля переме-
щений и напряжений, выявлены зоны локализации напряжений.
На рис. 3, 4 приведены эпюры распределения меридиональных и тангенциальных напряжений
на наружной поверхности оболочки второго звена натурной конструкции спирали РО400–В–450 в
сечениях, проходящих по меридиональному ребру (сечение Д–Д) и между меридиональными ребра-
ми (сечение Г–Г), и нанесены результаты, полученные при численном анализе НДС математической
модели узла (помечены звездочкой – *).
Рис. 2. Трёхмерная модель и сетка системы статор – спиральная камера гидротурбины РО400–В–450
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 52
В таблице приведен разброс экспериментальных и расчетных значений главных напряжений в
элементах узла спираль – статор в сечениях второго и третьего звеньев спиральной камеры Г–Г, Е–Е,
Д–Д, В–В и показаны максимальные главные напряжения Р1 в первой колонне статора.
Следует отметить, что характер распределения НДС для конечноэлементной модели полно-
стью совпадает с экспериментальным исследованием. Разница в значениях главных напряжений, по-
лученных в месте сопряжения оболочки спирали со статорным кольцом, связана с тем, что в местах
сопряжения элементов разной толщины возникает трёхмерное НДС и попытка выделить в трехмер-
Рис. 3. Распределение меридиональных напряжений на наружной поверхности
оболочки второго звена спирали гидротурбины РО400–В–450
Рис. 4. Распределение тангенциальных напряжений на наружной
поверхности оболочки второго звена спирали гидротурбины РО400–В–450
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 53
ной модели характерные составляющие напряжений, соответствующие плоскому НДС, приводят к
отличию результатов эксперимента и численного анализа.
Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными
Значения главных напряжений в элементах конструкции, МПа
Спиральная камера
Сечение
Г–Г, Е–Е Д–Д, В–В
Метод
определения
напряжений Вид напряжения Разброс значений
в пределах
оболочки
Зона сопряже-
ния со статорным
кольцом
Зона сопряже-
ния с ребром
спирали
Колонна
№ 1, зона
сопряжения
с верхним
кольцом
статора
меридиональные
напряжения 65,7–91,2 85,5–99 134,4–203,5 МКЭ,
(размер
КЭ 100 мм) тангенциальные
напряжения 24,5–41,2 39,3–80,5 50–84,4
146,1
меридиональные
напряжения 68,6–88,3 137,3–154 155,4–210 данные
натурного
исследования тангенциальные напряжения 29,5–44,1 84,3–93,1 70,5–107
142,8
(входная
кромка)
Выводы
Проведенное сравнение результатов расчета модели НДС узла статор – спиральная камера
гидротурбины РО400–В–450, учитывающей особенности конструкции – наличия меридиональных
ребер жесткости и отсутствие симметрии относительно горизонтальной плоскости спирали, влияю-
щих на ее НДС, показало хорошее совпадение с результатами натурного исследования, дает возмож-
ность с достаточной степенью точности оценивать НДС всей конструкции.
Результаты выполненного численного исследования позволили выявить особенности НДС уз-
ла статор – спиральная камера гидротурбины РО400–В–450 при гидроиспытании, уточнить распреде-
ление главных напряжений и зоны локализации максимальных напряжений в местах соединения ко-
лонн статора и статорного кольца, а также в местах сопряжения оболочки со статорным кольцом и
меридиональных ребер жесткости с оболочкой спирали.
Литература
1. Лисичкин, С. Е. Совершенствование схем армирования массивных турбинных блоков со спиральными каме-
рами различной конструкции / С. Е. Лисичкин // Гидротехн. стр-во.– 2003. – № 2. – С. 7–11.
2. Фридман, Л. И. Об определении основных конструктивных размеров спиральных камер высоконапорных
радиально-осевых гидротурбин / Л. И. Фридман // Гидравл. машины. – 1969. – № 3. – С. 102–105.
3. Кантор, Б. Я. Анализ напряженно-деформированного состояния узла «спиральная камера – статор» гидро-
турбины / Б. Я. Кантор, С. А. Андрющенко // Вестн. НТУ «ХПИ». – 2002. – Т. 12, № 9. – С. 93–99.
4. Воробьев, Н. П. Экспериментальное исследование модели металлической несущей спиральной камеры для
гидротурбин Ингурской ГЕС / Н. П. Воробьев Т. Е. Пупко // Энерг. машиностроение. – 1967. – № 1. – С. 39–
42.
5. Исследование напряженно-деформированного состояния и оптимизация элементов конструкции проточного
тракта гидротурбин / И. С. Веремеенко, Б. Я. Кантор, Т. Ф. Медведовская и др. // Авиац.-косм-ая техника и
технология. – 2006. – № 8 (34). – С. 104–109.
6. Метод расчета НДС узла статор–спиральная камера гидротурбин / И. С. Веремеенко, Ю. С. Воробьев,
В. Н. Романенко и др. // Совершенствование турбоустановок методами математического и физического мо-
делирования : Сб. науч. тр. – Харьков : ИПМаш НАН Украины.– С. 498–501.
7. Воробьев, Ю. С. Анализ прочности элементов системы статор корпус турбомашин / Ю. С. Воробьев,
В. Н. Романенко, Л. Г. Романенко // Вібрації в техніці та технологіях : Зб. наук. пр. – 2004. – № 6. – С. 45–48.
8. Воробьев, Ю. С. Анализ локализации напряжений в системе статор–спиральная камера / Ю. С. Воробьев,
В. Н. Романенко, Л. Г. Романенко // Пробл. прочности. – 2007. – № 1. – С. 132–137.
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 4/2 54
9. Ровный, К. Н. Исследование возможности использования существующего узла статор–спиральная камера
турбины РО230/821 для условий эксплуатации насос–турбины ОРО230–В–221 / К. Н. Ровный // Вісн. НТУ
«ХПІ». Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – 2015. – № 15. – С. 146–150.
10. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А. А. Алямовский, А. А. Собачкин,
Е. В. Одинцов и др. – Спб: БХВ-Петербург, 2005. – 780 с.
Поступила в редакцию 24.10.15
Н. Г. Шульженко,
д-р техн. наук,
П. П. Гонтаровский,
канд. техн. наук,
Н. Г. Гармаш,
канд. техн. наук
И. И. Мележик,
канд. техн. наук
Институт проблем машино-
строения им. А. Н. Подгорного
НАН Украины,
г. Харьков, e-mail:
shulzh@ipmach.kharkov.ua
Ключові слова: развиток тріщини,
пластина та циліндр, циклічне нава-
нтаження, розсіяні пошкодження,
принцип Нейбера.
УДК 539.4
ОЦЕНКА РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ ПРИ
МНОГОРЕЖИМНОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ
НАГРУЖЕНИИ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА
РАССЕЯННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ
МАТЕРИАЛА
Наведені результати аналізу розвитку тріщини при багаторежимно-
му циклічному навантаженні із застосуванням концепції розсіяних
пошкоджень для плоских і осесиметричних елементів конструкцій:
пластини й циліндра. Напружено-деформований стан елементів ви-
значається на різних режимах методом скінченних елементів, розма-
хи пружнопластичних деформацій – за принципом Нейбера, пошко-
дження – по кривих малоциклової втоми гладких зразків з використан-
ням гіпотези лінійного підсумовування ушкоджень. Результати порів-
нюються з даними, отриманими методами механіки крихкого руйну-
вання на основі рівнянь Периса. Узгодження отриманих результатів
свідчить про можливість використання запропонованого підходу для
оцінки тріщиностійкості плоских і осесиметричних елементів конс-
трукцій.
Введение
В [1] предложена инженерная методика расчета кинетики трещин в плоских или осесиммет-
ричных объектах при многорежимном циклическом нагружении, основанная на концепции накопле-
ния рассеянных повреждений в материале. Поврежденность материала от малоцикловой усталости
определяется на основе методики [2], которая рекомендуется для оценки ресурса роторов и корпусов
турбин [3, 4] по данным испытаний гладких образцов. Применяемые обычно кинетические диаграм-
мы усталостного разрушения Пэриса [5] при этом не используются.
Метод расчета кинетики трещины
Суть методики [1] заключается в следующем. Упругое термонапряженное состояние конст-
рукции в области развития трещины для различных режимов нагружения определяется методом ко-
нечных элементов. Для получения размахов эквивалентных упругопластических деформаций при
расчетной температуре, в качестве которой принимается максимальная температура в области тре-
щины на стационарном режиме эксплуатации, используется метод Нейбера [3]. По ним с помощью
экспериментальных кривых усталости при изотермическом симметричном цикле нагружения опреде-
ляется количество циклов N до появления трещины. Для оценки поврежденности в точке xi при мно-
горежимном циклическом нагружении за один обобщенный цикл от всех режимов нагружения ис-
пользуется гипотеза линейного суммирования повреждений [6]
∑=Δ
j
Nj
ipj
i d
xN
x
)(
1)П( ,
© Н. Г. Шульженко, П. П. Гонтаровский, Н. Г. Гармаш, И. И. Мележик, 2015
|