Андрей Шлишевский (П-235) принял участие в конкурсе финансовой поддержки студентов “Вперед к открытиям”.
Тема исследования: Оценка прочности и долговечности крупногабаритных литых конструкций с внутренними дефектами при однократном и повторно-переменном нагружении.
Исследование посвящено влиянию литейных дефектов типа пор на прочность крупногабаритных изделий применительно к корпусу задвижки магистрального трубопровода.
Данная работа расширяет представление о факторах, в частности, внутренних дефектах, влияющих на прочность и работоспособность крупногабаритных отливок сложной формы. Игнорирование несплошностей в материале ведет, очевидно, к оценкам с ошибкой «не в запас».
Крупногабаритные литые конструкции типа задвижек магистральных нефте- и продуктопроводов при приемо-сдаточных испытаниях и в эксплуатации испытывают как однократные, так и повторно-переменные нагрузки, которые действуют совместно с другими неблагоприятными явлениями (температура, деформационное старение металла, коррозия и др.). Усталость – основной механизм утраты работоспособности при повторно-переменном нагружении – представляет довольно сложное в смысле математического описания явление, что связано с существованием различных механизмов повреждаемости и разрушения, обусловленных характером внешнего воздействия. Предельное состояние конструкции достигается в результате постепенного накопления материалом рассеянного повреждения, которое сопровождается изменением как деформационных, так и прочностных его свойств и приводит к зарождению микро-, а затем и макротрещин. Таким образом, ресурс запорной арматуры определяется, главным образом, сопротивлением усталостному разрушению, в ряде случаев, малоцикловому.
Поэтому, серьезное внимание уделено построению корректной конечно-элементной модели подконструкции наиболее нагруженной зоны корпуса, что позволяет говорить о достоверности полученных с ее помощью результатов. Задача о распределении несплошностей решалась в детерминированной постановке. Применительно к групповому дефекту в виде тетраэдра со сферическими пустотами в его вершинах было проведено исследование влияния расстояния между пустотами и положения данного структурного элемента относительно срединной поверхности стенки корпуса на фактический коэффициент запаса по критерию предельной пластической деформации (исчерпания ресурса пластичности с учетом вида напряженного состояния) и соответствующего предельного напряжения в условиях однократного статического нагружения. По данным вариантных расчетов построены номограммы для определения фактического коэффициента запаса по предельной пластической деформации и соответствующему предельному напряжению в связи с указанными факторами, существенно сокращающие трудоемкость соответствующих оценок в инженерной практике. Эти результаты представляют практический интерес.
Для расчета поцикловой кинетики упругопластического деформирования и последующей оценки долговечности по критерию усталостной прочности предложена методика моделирования сплошной однородной среды, эквивалентной по своим деформационным свойствам исходному со множественными регулярно распределенными дефектами материалу. Решена задача идентификации модели – получения кривой деформирования модельной среды – базирующаяся на результатах, как минимум, двух (в случае аппроксимации диаграммы степенной функцией по Рамбергу–Осгуду) численных экспериментов. Таким образом, с помощью предложенной методики планируется оценить долговечность конструкции в зависимости от степени пористости материала.
