Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Воздействие ледяного покрова на Инженерные сооружения континентального шельфа), страница 4

Все гидротехнические сооружения подвергаются воздействию воды, вызывающему коррозию металла. Коррозия при одновременном действии переменных напряжений усиливает интенсивность образования и развития усталостных трещин. Это явление называют коррозионной усталостью. Влияние коррозии на пределы выносливости гладких образцов характеризуется коэффициентом

,                                             (1.8)

где s_-1кор, s_-1 - пределы выносливости гладких образцов в условиях коррозии и на воздухе, соответственно.

Количественное влияние качества поверхности и среды на сопротивление усталости характеризуется коэффициентом изменения предела выносливости

,                                                 (1.9)

где (s_-1)_П - предел выносливости при влиянии поверхности.

1.1.3. Оценка расчетных характеристик эксплуатационной нагруженности.

Характер изменения напряжений в деталях конструкции можно разделить на регулярный и нерегулярный. Регулярным нагружением называют нагружение, характеризующееся периодическим законом изменения напряжений во времени с одним максимумом и с одним минимумом в течение одного периода при постоянстве параметров цикла напряжений в течение всего времени эксплуатации. Регулярное напряжение может быть симметричным, пульсационным или асимметричным. Амплитуда напряжений при нерегулярном нагружении может быть случайной величиной на совокупности всех деталей, но не изменяться во времени. Регулярное нагружение встречается крайне редко.

Все другие типы нагружений (кроме регулярного) называют нерегулярным. К ним относятся бигармоничное нагружение (на низкочастотную гармонику накладывается высокочастотное колебание), полигармоничное (являющееся суммой нескольких гармоник с разными частотами), блочное и случайное нагружения.

Блочное нагружение характеризуется многократным повторением одинаковых блоков, каждый из которых состоит из ряда ступеней нагружения i=1,2,...,r. Ступень нагружения характеризуется амплитудой s_ai и числом ее повторения в одном блоке n_iб, так что общее число циклов в одном блоке составляет

,                     (1.10)

Блочное нагружение может быть при постоянном среднем напряжении цикла s_m или иметь разные величины для отдельных ступеней s_mi. При наличии среднего напряжения s_m или s_mi вычисляют приведенные к симметричному циклу эквивалентные амплитуды

    при   ,

   при                       (1.11)

Здесь y_sD - коэффициент влияния асимметрии цикла на предельную амплитуду напряжений детали конструкции.

Далее представлен вероятностный метод расчета на усталостную долговечность конструкций при нерегулярном многоцикловом нагружении. Идея вероятностного метода заключается в следующем.

Применительно к деталям, усталостная кривая которых имеет правый горизонтальный участок, усталостная долговечность, выраженная числом блоков для разрушения и определяется следующей формулой:

,               при   

   при   ,                                (1.12)

Соответствующая наработка L, как уже отмечалось, составляет L=ll_б. Форма блока нагружения, определяемая совокупностью пар чисел (s_ai/s_amax, t_i) (i=1,2,...,r),может считаться независимой от случайных не регламентируемых факторов [30], а следовательно не зависящей от них может считаться и величина a_p определяемая формой блока нагружения. Следовательно l зависит от следующих случайных величин: s_-1Д, m, N_G, s_amax, n_б. Таким образом, чтобы решить поставленную задачу, необходимо знать функции распределения величин s_-1Д, m, N_G, s_amax, n_б или хотя бы их средние значения и коэффициенты вариации.