Розрахунковий метод оцінювання довговічності при динамічній повзучості оболонкових елементів конструкцій - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукДисертаційну роботу присвячено розвязанню науково-практичної задачі щодо розробки розрахункового методу оцінювання короткочасної міцності та довговічності осесиметричних оболонкових елементів конструкцій, що деформуються при комбінованому статичному й циклічному навантаженні. Запропоновано загальну та скінченно-елементну постановки задач статичної й динамічної повзучості осесиметричних оболонкових елементів машин з урахуванням поперечного зсуву, геометричної нелінійності з незворотнім формоутворенням і пошкоджуваністю, на базі яких створені розрахунковий метод і програмне забезпечення для оцінювання короткочасної міцності, формоутворення й часу до руйнування тонкостінних оболонок. На новій теоретичній основі визначено вплив вібраційної складової навантаження на довговічність, формоутворення, пошкоджуваність і час до завершення прихованого руйнування внаслідок повзучості для пластинчастих та оболонкових конструкційних елементів. Отримано нові результати щодо технологічного процесу гарячого формоутворення оболонкових елементів конструкцій при обробці заготовок тиском з додаванням осцилюючої складової. Результати досліджень, висновки та рекомендації щодо проектування розмежувальної стінки вакуумної камери пристрою для водоочищення пучками заряджених частинок використано в Інституті плазмової електроніки та нових методів прискорення Національного Наукового Центру "Харківський фізико-технічний інститут".Тому у розрахунках на конструкційну міцність сучасної техніки особливе місце посідають розрахунки на повзучість і тривалу міцність тонких оболонкових елементів конструкцій. Традиційно, довговічність елементів машин при повзучості оцінюють, проводячи розрахунки на усталену повзучість з метою визначення еквівалентних напружень для подальшої оцінки часу до руйнування за критерієм тривалої міцності матеріалу виробу. Між тим, залишаються мало вивченими питання щодо впливу процесів динамічної повзучості з пошкодженням, незворотного формоутворення при поперечних деформаціях зсуву та порівняних з товщиною прогинів оболонок на кількісні та якісні оцінки їхньої довговічності. Роботу присвячено створенню розрахункового методу оцінювання міцності й довговічності тонкостінних оболонкових елементів машин при осесиметричному геометрично нелінійному деформуванні з незворотнім формоутворенням і пошкоджуваністю за умов статичної та динамічної повзучості. За основу прийнято теоретичні методи теорії тонких оболонок й теорії повзучості, а також чисельні методи для розвязання початково-крайових задач механіки: метод скінченних елементів, метод Рунге-Кутта-Мерсона, методи Ньютона-Канторовича для зведення системи нелінійних алгебраїчних рівнянь до послідовності систем лінійних алгебраїчних рівнянь й метод Холецького для їхнього розвязування, метод Якобі для визначення частот та форм власних коливань, метод Гауса для розвязування СЛАР з матрицею “динамічної жорсткості” в задачах про вимушені коливання, метод квадратур Гауса для визначення елементів матриць й векторів розвязувальної системи рівнянь МСЕ.У вступі обґрунтовано актуальність, теоретичну та практичну цінність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі дослідження роботи, охарактеризовано новизну і практичну значимість наукових результатів, представлені дані про звязок роботи з науковими програмами, планами і темами, наведено інформацію про апробацію роботи та публікації основних результатів. Подано відомі моделі руйнування при повзучості для випадків вязкого, крихкого і змішаного руйнування, а також технічні теорії повзучості, що знайшли широке застосування у практичних дослідженнях і аналітичні залежності для опису кривих повзучості. Створено розрахунковий метод для оцінювання короткочасної й довготривалої міцності, пошкодження, незворотного формоутворення й часу до руйнування внаслідок повзучості щодо аналізу довговічності оболонкових елементів машин. Розглянуто загальну математичну постановку задач динамічної повзучості з пошкоджуваністю для тіла обємом V, з поверхнею S=Sp&Su, що закріплено на поверхні Su й на поверхні Sp якого діє циклічно змінюваний з частотою Щ тиск: pin = pin0(1 APSINЩT), Ap= pina/ pin0 . Далі в цьому розділі для розвязування початково-крайової задачі повзучості у «повільному» часі на основі функціоналу типу Лагранжа сформульовано скінченно-елементну постановку.Дисертаційна робота присвячена розвязанню науково-практичної задачі щодо розробки розрахункового методу оцінювання короткочасної міцності та довговічності осесиметричних оболонкових елементів конструкцій, що деформуються при комбінованому статичному й циклічному навантаженні. Надано розвиток методу розрахунків міцності й довговічності в динаміці та міцності машин за рахунок створення нового розрахункового методу оцінювання міцності й довговічності тонкостінних оболонкових елементів машин за умов статичної та динамічної повзучості.

2. Основний зміст роботи