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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.