РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛА ОБОЛОЧКОВОЙ КОНСТРУКЦИИ, ПОДВЕРЖЕННОЙ МАЛОЦИКЛОВОМУ НАГРУЖЕНИЮ

А. В. Самигуллин, Е. А. Наумкин, И. Р. Кузеев

Аннотация


В работе рассматривается вопрос определения предельного состояния материала оболочковой конструкции из стали 20, подверженной малоцикловому нагружению внутренним давлением, расчетным и экспериментальным методами. Расчет по определению предельного состояния материала оборудования выполнялся с применением основных критериев механики малоциклового разрушения. Было установлено, что при уровне накопленных усталостных повреждений Ni/Np = 0,83 происходит страгивание трещины. Расчетным путем установлено изменение длины трещины от уровня накопленных усталостных повреждений. Для определения предельного состояния материала оболочковой конструкции использовались результаты анализа изменения среднего напряжения отклика электрического сигнала. Изучали чувствительность изменения среднего напряжения отклика электрического сигнала к моменту страгивания трещины. Установлено, что изменение среднего напряжения отклика электрического сигнала (Uсрi/Uсрисх) имеет общую тенденцию снижения, а при достижении уровня накопленных усталостных повреждений Ni/Np= 0,83 обладает минимальным значением. Исследуемый параметр позволил зафиксировать момент страгивания трещины в материале оболочковой конструкции из стали 20 в условиях циклического нагружения внутренним давлением. При дальнейшей эксплуатации оборудования наблюдается устойчивое увеличение длины трещины с последующим доломом оболочковой конструкции с большой скоростью в последнем цикле нагружения. В качестве критерия наступления предельного состояния материала оборудования из стали 20 был принят момент страгивания трещины. Установленная зависимость изменения среднего напряжения отклика электрического сигнала (Uсрi/Uсрисх) от уровня накопленных усталостных повреждений может быть использована для определения предельного состояния материала оболочковой конструкции из стали 20 в условиях малоциклового нагружения.

Ключевые слова


crack breakaway;intensity factor of elastic-plastic deformation;limit state of the material;low-cycle loading;shell construction;the average voltage response of the electrical signal;коэффициент интенсивности упругопластических деформаций;малоцикловое нагружение;оболочковые конструкции;предельное состояние материала;страгивание трещины;электрический сигнал

Полный текст:

PDF

Литература


Бикбулатов Т.Р. Оценка остаточного ресурса оборудования и предельного состояния конструкционных материалов при усталостном нагружении по результатам электромагнитных измерений. Дис. ... канд.техн.наук. Уфа: УГНТУ, 2011. 100 с.

Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Кондрашова О.Г. Оценка адаптивных свойств металла по изменению его магнитных характеристик для определения ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования// Нефтегазовое дело: науч. техн. журн. Уфа, 2006. Т.4. №2. С. 124-133.

Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкции на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.

ГОСТ 10705-80. Трубы стальные электросварные. Технические условия. М.: Стандартинформ, 1980. 11 с.

Шарипкулова А.Т. Разработка метода оценки предельного состояния металла технологических трубопроводов по электромагнитным параметрам: дис. ... канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 2009. 110 c.

Горицкий В.М. Диагностика металлов. М.: Металлургиздат, 2004. 408 с.

Халимов А.Г., Зайнуллин Р.С., Халимов А.А. Техническая диагностика и оценка ресурсов аппаратов: учеб. пособие. Уфа: УГНТУ, 2001. 408 с.

РД 26.260.004-91. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации.// URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=ESU;n=23003 (Дата доступа 04.07.2014).

Наумкин Е.А. Методология прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования, эксплуатируемого в условиях циклического нагружения, на стадии проектирования: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.02.13 / УГНТУ. Уфа, 2011. 48 с.

ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: изд-во стандартов, 1984. 28 с.

Лейбо А.Н. Справочник механика нефтеперерабатывающего завода: Справочное пособие. М.: Наука, 1963. 840 с.

Зайнуллин Р.С., Шарафиев Р.Г. Сертификация нефтегазохимического оборудования по параметрам испытаний. Под ред. Е.В. Морозова. М.: Недра, 1998. 447с.

Механика малоциклового разрушения / Махутов Н.А. [и др]. М.: Наука, 1986. 264 с.

Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.

Иванцов О.М., Болотов А.С. О требованиях к вязкости разрушения металла труб для магистральных трубопроводов // Проблемы прочности. 1983. № 5. С. 49-52.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2014-5-404-419

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.