LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Повзучість та пошкоджуваність осесиметричних конструктивних елементів машин

порівнянні цих рішень використано дані про внутрішню збіжність розв'язків за рахунок варіювання кількістю базисних функцій – N2, початковим кроком - 0 і точністю інтегрування за часом - eps, параметрами дискретизації просторової області при інтегруванні коефіцієнтів СЛАР – k=kr.kz, апостеріорні оцінки точності рішень варіаційної рівності (6). При апроксимації вільних компонент структур степеневими поліномами й утриманні 8-ми доданків різниця між порівняними даними складає менш ніж 3%.

Результати представлених досліджень дозволяють вважати обґрунтованим використання, запропонованого в даній роботі, методу розрахунку на повзучість осесиметричних конструктивних елементів машин.

Третій розділ присвячено розрахунку циліндрів та труб під дією кусково-постійних вздовж




Рис. 3. Циліндр під внутрішнім і

зовнішнім тиском

довжини тисків. Розглянуто циліндричні тіла, у загальному випадку шарувато-неоднорідні, наприклад ті, що складаються з кінцевого числа шарів, навантажені кусочно-постійним тиском – p1, p2 на внутрішній і зовнішній поверхні, як показано

на рис. 3. Прийнято, що загальна довжина циліндра - 2h, довжини ділянок розподілу тиску по зовнішній і внутрішній поверхні 2b і 2c, відповідно. Структури рішень прийнято у вигляді:

, ,

, (9)

, ;

- для циліндра з нерухомими торцями;

, ,

, , (10)

, ,

- для циліндра з вільними торцями,

де

, , , ,

- R – функції, завдяки яким точно задовольняються крайові умови,

, , (11)

- степеневі функції в апроксимації вільних компонент структур.

Спочатку розглянуто результати аналізу міцності двошарової товстостінної матриці для пресування циліндрових брикетів з порошкових тугоплавких з'єднань. Пресування виробів з порошків тугоплавких з'єднань типу карбід вольфраму, кобальту, нікелю при температурі ~ 18000С і тисках 30 - 40 МПа у відомих пристроях проводиться в матрицях з тугоплавких матеріалів. Встановлено, що для пресування таких виробів з підвищеним тиском від 40 до 80 МПа можна для шарів матриці використати графіт та вуглець-вуглецевий композит, що має високі механічні властивості при таких температурах. Ці висновки рекомендовано для використання при проектуванні пристрою для пресування брикетів з порошків тугоплавких з'єднань в Інституті фізики твердого тіла, матеріалознавства й технології Національного наукового центра "Харківський фізико-технічний інститут".

Далі у прикладах визначено закономірності повзучості та часу до завершення прихованого руйнування циліндрів та труб тиску. Наприклад, вибором розрахункових параметрів: 0= 0.002 год., eps=10-5, kr=kz=51 щодо повзучості з пошкодженням циліндра (R1=0.1 м, R2=0.5 м, h=0.3 м, c=h, b=0) з дюралевого сплаву Д16АТ (Т=3000С) під внутрішнім тиском p1=25 МПа, дані збіжності за часом до руйнування відповідають таблиці 1.

Таблиця 1. Дані збіжності за часом до руйнування

N2

1

9

25

49

t*, ч

89

87.9

90.5

109

*,%

18,3

19,4

16,9

-


Закономірності повзучості аж до закінчення прихованого руйнування представлено на рис. 4 у вигляді розподілів радіальних та окружних напружень для моментів часу: t0=0 год. - вихідне пружне деформування, t1=69 год. (*=0.3) – повзучість, t2=109 год. (*=0.8) – повзучість перед руйнуванням.


Рис. 4. Розподіл радіальних та окружних напружень

Встановлено, що за час до встановлення повзучості напруження помітно перерозподіляються по перетині циліндра при малому рівні накоплення пошкоджуваності (*<0.1). Пошкоджуваність збільшується практично без зміни напружень аж до руйнування, інтервал часу від установлення напружень до руйнування становить 84,4%.

Далі, в цьому розділі розглянуто повзучість труб, навантажених кусочно-постійним внутрішнім тиском. Окремі чисельні результати наведено на рис. 5.


Рис. 5. Зміна радіальних напружень і осьових переміщень уздовж циліндра

На рис. 5 для різних моментів часу: t0 – вихідне пружне деформування, t1 = 237 год. (*=0.3), t2 = 425 год. (*=0.8) – перед руйнуванням, надано розподіли радіальних напружень й осьових переміщень на поверхні r=(R1+R2)/2 вздовж циліндра з Д16АТ, на який діє розподілений уздовж ділянки c=h/2 внутрішній тиск p1=25МПа при Т=300 0С, R1=0.1 м, R2=0.5 м, h=0.3 м.

Попередніми розрахунками визначено раціональні значення параметрів просторово-часової дискретизації, які забезпечують збіжність рішень. Встановлено, що при кусочно-постійному тиску напружено-деформований стан є досить неоднорідним по довжині циліндра, та набуває суттєвих змін у часі як по перетині, так і по довжині циліндра. Найбільше змінюються радіальні напруження, так що у точках серединної поверхні циліндра за часом аж до руйнування поза зоною тиску спостерігається релаксація напружень, а в зоні тиску стиск підвищується. Осьові переміщення точок серединної поверхні циліндра косо-симетрично розподілені по довжині циліндра, і саме у межах ділянки прикладеного тиску їхні значення у часі суттєво зростають.

У четвертому розділі наведено результати чисельних досліджень закономірності повзучості роторів та дисків турбін. У багатьох випадках розрахункові схеми роторів і дисків турбомашин приймають у вигляді типових фрагментів, перетини яких показано на рис. 6.


Рис. 6. Перетини ротора й диска турбіни

Елемент ротора, що показаний на рис. 6, моделює ротор з одним диском, або фрагмент ротора з дисками, періодично продовжений в обидва боки по осі z. Зовнішній тиск p на ділянці ротора відповідає розподіленим силам від приєднаного до ротора диска з урахуванням контактних сил посадки й відцентрових сил диска.

У даному розділі використано надані в розділі 3 структури розв'язків, однак, для обліку відцентрових сил компонента вектора pu в правій частині СЛАР підрахована з проекціями вектору об'ємних сил fr=2r, fz=0. Змінність товщини диска в межах розглянутих структур розв'язків враховано за попереднім поділенням області перетину тіла на фрагменти із границями, що наближають їх до реальної геометрії тіла, а інтегрування коефіцієнтів і компонентів векторів правих частин СЛАР виконувались в межах кожного виділеного фрагмента.

Чисельно-аналітичним методом, запропонованим у роботі, розв'язано задачі аналізу напружено-деформованого стану обертових роторів і дисків, змінної товщини.


Рис. 7. Інтенсивності напружень, радіальні й осьові переміщення у часі

Чисельні дані розрахунків одержано для ротора з матеріалу