Методы ана­лиза напряжений в конструкциях с учетом деформаций ползучести, страница 26

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ПОЛЗУЧЕСТИ

В предшествующих главах мы имели дело только с методами анализа напряжений. Следует подчеркнуть, что анализ напряжений — это лишь сред­ство для достижения главной цели, т.е. проектирования надежно функцио­нирующих и безопасных элементов конструкций при наличии ползучести. Дан­ная глава как раз и посвящена описанию основных аспектов проблемы про­ектирования с учетом деформаций ползучести. Необходимо обратить внима­ние на то обстоятельство, что методы и концепции проектирования пока не установились и по необходимости непрерывно изменяются, поэтому изло­жить надлежащим образом все относящиеся сюда вопросы не представляет­ся возможным.

Учет явления ползучести при проектировании приводит ко многим проб­лемам; некоторые из этих проблем уже разъяснялись. Прежде всего главная Цель проектирования заключается в обеспечении надежной работы проектиру­емого элемента в течение всего заданного периода эксплуатации. Выход эле­мента из строя может происходить вследствие чрезмерно большой его дефор­мации по определенному направлению или же разрушения. Если говорить о приложениях к проблемам производства и использования ядерной энергии, то здесь по соображениям безопасности нельзя ограничиться лишь анализом возможности выхода проектируемого элемента из строя: поскольку некото­рая вероятность разрушения всегда существует, необходимы дополнительное исследование и учет при проектировании последствий такого разрушения.

Проектирование с учетом ползучести можно связать с необходимостью проведения анализа напряжений, целями такого анализа и методами его ре­ализации, однако следует указать, что все это не является raison d'etre ') проектирования. Существуют три аспекта проблемы, которые следует рас­сматривать. Во-первых, любое исследование напряжений должно опираться не некоторую обоснованную модель поведения материала, поэтому целесооб­разно коснуться вопроса о требованиях к данным о поведении материала. Во-вторых, необходимо иметь уверенность в правильности результатов самого анализа напряжений, т.е. обладать определенными критериями того, что по­лучаемые выводы достоверны. Частично эту проблему можно решить путем сравнения с имеющимися результатами поверочных расчетов. В-третьих, ре­зультаты анализа напряжений следует использовать таким образом, чтобы обеспечить надежную работу проектируемых элементов в определенном Ди­апазоне изменения внешних воздействий. Как мы уже видели, строгое иссле-

' Цепь (франц.) - Прим. пврев.

300

Глава 11,Проектирование конструкций с учетом ползучести

ИЛ.Моделирование поведения материала при проектировании

301

Дование процесса разрушения весьма трудоемко, и возникает вопрос о том, можно ли обеспечить надежную работу без привлечения методов теории раз­рушения. На этом пути инженер-проектировщик обязан пользоваться норма­ми проектирования, определяющими (как правило) пределы изменения вычис­ленных напряжений или деформаций, которые должны быть соблюдены для обеспечения работоспособности на протяжении всего заданного периода экс­плуатации конструкции. Более подробно перечисленные вопросы будут обсуж­дены ниже.

11.1. ТРЕБОВАНИЯ К ХАРАКТЕРИСТИКАМ МАТЕРИАЛА И

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Всюду выше мы предполагали, что для проведения анализа напряжений в некоторой конструкции, имеются адекватная модель поведения материала данной конструкции и соответствующие значения материальных констант. От­метим, что для некоторых частных проблем существуют рекомендации по вы­бору модели [ 1], однако такие случаи — редкость; чаще модель поведения материала и значения констант приходится разыскивать в опубликованных работах. К сожалению, обычной является такая ситуация, когда в лучшем случае некоторую первичную информацию можно извлечь из публикаций, в худ­шем - приходится заново проводить эксперимент. В первом случае нужно так­же, чтобы публикуемые данные были представлены в форме, позволяющей .оп­ределить модель. Далее, имея некоторый набор базисных данных по ползучес­ти, необходимо для выбранной модели вычислить значения материальных кон­стант. Поскольку экспериментальные результаты всегда имеют разброс, при этих вычислениях приходится проводить надлежащую оптимизацию, и Далее в процессе всего теоретического исследования необходимо помнить, что ис­пользуемые численные значения констант — на самом деле только некоторая наилучшая (в определенном смысле) оценка. И наконец, заметим, что любые экспериментальные данные получаются для некоторого ограниченного диапа­зона изменения нагрузки, времени и температуры, и поэтому может   оказать­ся необходимой их экстраполяция. Ниже все перечисленные аспекты пробле­мы разобраны более подробно.