Рівнянь циклічної повзучості з урахуванням пошкоджуваності конструкційних матеріалів при простому та складному напруженому стані. Оцінювання довговічності та часу руйнування конструкцій реактивних та газотурбінних двигунів при циклічному навантаженні.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРИСТЕТ «ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ» Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРозробка розрахункового методу оцінювання довговічності тонкостінних елементів конструкцій. Роботу присвячено розробці розрахункового методу для оцінювання довговічності циклічно навантажених тонкостінних неосесиметричних оболонкових конструкцій, які експлуатуються за умов незворотного деформування при повзучості. Сформульовано узагальнену математичну та скінченноелементну постановки задачі циклічної повзучості тонкостінних неосесиметричних оболонкових конструкцій, створено метод та програмний комплекс для оцінювання показників їхньої довговічності. Визначено довговічність та встановлені закономірності циклічної повзучості й руйнування матеріалів та неосесиметричних оболонкових конструкцій .Створення визначальних рівнянь, що забезпечують адекватний опис циклічної повзучості та пошкоджуваності, та розробка методу оцінювання довговічності тонкостінних оболонкових конструктивних елементів машин є актуальною задачею у сучасній динаміці та міцності машин й складає напрямок дисертаційного дослідження. Дисертаційну роботу виконано на кафедрі систем і процесів управління Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» (НТУ «ХПІ») за держбюджетними темами МОН України: «Створення методів аналізу нелінійних динамічних процесів, біфуркацій та повзучості в тонкостінних конструкціях» (Д.Р. Метою роботи є розробка розрахункового методу для оцінювання довговічності тонкостінних неосесиметричних оболонкових конструкцій різного призначення та виробів на технологічному обладнанні безперервного лиття, які експлуатуються за умов незворотного деформування при повзучості. Всі основні теоретичні розробки дисертаційної роботи базуються на методах теорії тонких оболонок, теорії повзучості та континуальної механіки пошкоджуваності, а також асимптотичних методах для створення визначальних рівнянь циклічної повзучості, чисельних методах для розвязання початково-крайових задач: методі скінчених елементів (МСЕ), методі Гауса для інтегрування за площиною елементу, методі Ньютона-Котеса - за товщиною елементу, методах прогнозу-корекції й Ейлера для інтегрування за часом, фронтальному методі й методі Холецького для розвязання систем лінійних алгебраїчних рівнянь. одержано нові дані конструкційної міцності елементів сучасних машин: камер згоряння рідкісного ракетного двигуна (РРД) та газотурбінного двигуна (ГТД), за якими встановлені закономірності циклічної повзучості: інтенсифікацію чи уповільнення процесів повзучості при циклічному навантаженні з малою частотою; прискорення процесів незворотного деформування та пошкоджуваності при комбінованій дії статичного та циклічних навантажень з великим та малим періодами циклу; руйнування лише внаслідок дії механізмів пошкоджуваності внаслідок циклічної повзучості у жаровій трубі ГТД;Розглядається комбіноване циклічне навантаження ?=?0 ?1 ?2 при одночасній дії постійного напруження ?0, напруження ?1, що змінюється із циклічною частотою за період робочого циклу T (f1<<1 Гц), та напруження ?2, що змінюється за гармонійним законом з частотою f2 (f2<<1 Гц). Рівняння стану повзучості при простому напруженому стані, приймаючи закон повзучості з пошкоджуваністю типу Бейлі-Нортона й Работнова-Качанова, мають вигляд: w(0) = 0, w(t*) = w*, (2) де c(t), w(t) - незворотна деформація повзучості й параметр пошкоджуваності; B, D, n, r, k, l - - матеріальні постійні, що визначені при заданій температурі Т0 за експериментальними кривими повзучості та довготривалої міцності матеріалу; w* - значення параметра пошкоджуваності в момент часу закінчення прихованого руйнування t*. Несумірність періодів основної та циклічної дії комбінованого навантаження дозволило для опису процесів циклічної повзучості й повязаної з нею пошкоджуваності застосувати методику асимптотичних розкладань й усереднення на періоді. Приймаючи, що загальна тривалість процесу повзучості t* перевершує величину періоду T циклічної складової напруження s, введено у розгляд малий параметр: і два масштаби часу: t - час для основного процесу повзучості циклічного навантаження; чи - час робочого циклу, що змінюється за період дії напруження, 0?x?1. Рівняння (5) і (6) приймаються як рівняння стану циклічної повзучості при дії статичної складової й складової напруження, що повільно змінюється: Далі розглядається комбіноване просте навантаження ?=?0 ?1 ?2.Дисертаційну роботу присвячено розвязанню науково-практичної задачі динаміки та міцності машин щодо оцінювання довговічності тонкостінних неосесиметричних оболонкових конструкцій, які експлуатуються при циклічному навантаженні. Надано розвиток методів аналізу конструкційної міцності та довговічності в динаміці та міцності машин за рахунок створення розрахункового методу для оцінювання довговічності неосесиметричних тонких оболонкових елементів машин, що експлуатуються при циклічному навантаженні в умовах повзучості.