Напряженно-деформированное состояние и длительность до разрушения вращающихся дисков при ползучести
Автор: Банщикова И.А.
Статья в выпуске: 4, 2018 года.
Бесплатный доступ
Для вращающегося диска с гиперболической формой поверхности выполнен расчет напряженно-деформированного состояния и длительности до разрушения в условиях ползучести с учетом двухстадийности. Первая стадия это накопление повреждений и начало разрушения в некоторой области тела, где накопленные повреждения достигают критического значения. Вторая стадия это распространение фронта разрушения и полное разрушение тела. Предполагается, что фронт разрушения распространяется осесимметично, разрушение имеет хрупкий характер. Метод расчета состоит в том, что решение задачи неустановившейся ползучести сводится к решению аналогичной задачи в предположении установившейся ползучести материала. Чтобы получить истинное решение, необходимо известное решение установившейся ползучести умножить на некоторые функции координат и времени. Для нахождения этих функций получена соответствующая система уравнений. Исследована продолжительность стадий в зависимости от выбора варианта кинетической теории ползучести в формулировках Ю.Н. Работнова и Л.М. Качанова. Расчеты показали, что в зависимости от приложенной нагрузки, формы поверхности и размера внутреннего отверстия диска отношение длительности второй стадии к длительности первой стадии может составлять от десятых процента до нескольких десятков процентов. При уменьшении размера радиуса внутреннего отверстия диска продолжительность второй стадии может быть сопоставима с продолжительностью первой стадии. Во всех рассмотренных случаях получено: продолжительность первой стадии по модели Ю.Н. Работнова больше, чем по модели Л.М. Качанова; отношение длительности второй стадии к длительности первой стадии по модели Ю.Н. Работнова меньше, чем по модели Ю.Н. Качанова. Анализ движения фронта разрушения показал, что основное время второй стадии (порядка 75-85% по модели Л.М. Качанова и 85-90% по модели Ю.Н. Работнова) приходится на 20% рабочей части радиуса диска.
Вращающийся, растягиваемый диск, гиперболическая форма, неустановившаяся ползучесть, параметр повреждённости, длительная прочность, фронт разрушения
Короткий адрес: https://sciup.org/146281889
IDR: 146281889 | УДК: 539.376+539.4 | DOI: 10.15593/perm.mech/2018.4.02
The stress-strain state and duration until fracture of rotating disks in creep
The stress-strain state and duration until fracture are calculated for a two-stage behavior of a rotating disk with a hyperbolic surface shape under creep. The first stage is the damage accumulation and beginning of fracture in a certain body’s area where the accumulated damage reaches a critical value. The second stage is the fracture front spreading and a complete destruction of the body. It is assumed that the fracture front propagates axisymmetrically, the fracture is brittle. The calculation method consists in the fact that the unsteady creep problem is reduced to a similar problem within the assumption of a steady material creep. In order to obtain a valid solution, it is necessary to multiply the known solution of the steady creep by some functions of the coordinates and time. To find these functions, we obtain the corresponding system of equations. We investigate the duration of stages depending on the creep kinetic theory version in the statement of Yu.N. Rabotnov and L.M. Kachanov. According to the calculations, the dependence of the second stage duration to the first stage duration can be from tenth to several tens of percent depending on the applied load, the surface shape and the size of the inner hole of the disc. With a decrease in the radius of the disc’s inner hole, the second stage duration can be comparable with the first one. In all the studied cases the first stage duration in the Rabotnov’s model is higher than on the Kachanov’s one; the dependence of the second and the first stage duration in the Rabotnov’s model is smaller than in the first stage of the Kachanov’s model. The analysis of the fracture front movement showed that the main time of the second stage (about 75-85 % according to the Kachanov’s model and 85-90 % according to the Rabotnov’s model) is 20 % of the working part of the disk radius.
Список литературы Напряженно-деформированное состояние и длительность до разрушения вращающихся дисков при ползучести
- Резинских В.Ф. Исследование изломов: метод. рекомендации и атлас повреждений деталей проточной части турбин / В.Ф. Резинских, Э.С. Гинзбург, А.М. Клыпина, М.М. Меламед, А.В. Качанов, В.А. Харчевников / Мин-во топлива и энерг. Рос. Федерации; Всерос. теплотехн. науч.-исслед. ин-т (ВТИ). - М., 1993. - 131 c.
- Страхов В.А. Контроль состояния металла гибов трубопроводов Ижевской ТЭЦ-2, работающих в условиях высоких температур / В.А. Страхов, В.М. Голиков, В.С. Пермикин, Л.С. Добрушкин, Т.И. Бархатова // Теплоэнергетика. - 1999. - № 8. - С. 76-78.
- Добрушкин Л.С. Определение остаточного ресурса металла паропроводов высокого давления по результатам контроля микроповрежденности // Металл оборудования ТЭС. Проблемы и перспективы: сб. докл. конф.; ОАО «ВТИ». - М., 2006. - С. 113-115.
- Пермикин В.С. О диагностике ползучести теплостойких сталей II. О расчете остаточного ресурса металла, эксплуатирующегося в условиях ползучести, по результатам контроля эксплуатационной микроповрежденности // Дефектоскопия. - 2011. - № 3. - С. 66-73. DOI: 10.1134/S1061830911030077
- Гладштейн В.И. Диагностика микроповрежденности металла деталей энергооборудования, работающего в условиях ползучести: в 3 ч.; НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик». - М., 2013.
