Наведено результати досліджень впливу імпульсного електричного струму на релаксацію напружень, циклічну довговічність, відновлення пластичності в металевих матеріалах. Запропоновано феноменологічну модель поведінки матеріалів під час релаксації напружень під дією електричного струму.

Ключ. слова: натурная тензо- и термометрия, напряженно-деформированное состояние, коллектор, патрубок парогенератора
Індекс рубрикатора НБУВ: Ж820.51 с + З361-047

Рубрики:

Огляд

Парові котли.Котлобудування

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати експериментального та числового дослідження нестаціонарного напружено-деформованого стану в тонкому сталевому стрижні (відрізок дроту), який попередньо розтягнуто статичним навантаженням до напружень, нижчих за межу плинності, за умови пропускання імпульсу електричного струму високої густини. Дія імпульсу електричного струму призводить до осциляції осьових напружень з періодом, що відповідає періоду власних поздовжніх коливань стрижня. Рівень максимальних стискальних і розтягальних напружень визначається тривалістю фронту й амплітудою імпульсу струму. Високий рівень даних напружень у центральній частині стрижня зумовлює локальну втрату поздовжньої стійкості. Результати числового моделювання напружено-деформованого стану в стрижні в разі його нагрівання в результаті дії імпульсу електричного струму відповідають ефектам, які спостерігаються експериментально. Зниження після дії струму рівня попередніх розтягальних напружень від прикладеного статичного навантаження свідчить про розвиток процесів релаксації, які пов'язані не тільки з нагріванням. Зазначено, що для окремої оцінки ефектів, які зумовлені хвилями пружних напружень у стрижні, нагріванням і безпосередньою дією електричного струму, необхідні додаткові дослідження.

Розглянуто особливості деформування та руйнування пластин із крихких матеріалів під дією ударного навантаження. Наведено результати числового моделювання ударної взаємодії бойка з багатошаровими пластинами, до складу яких входить крихкий шар. Розвинуто методику досліджень крихких матеріалів на стиск і пробій. Зіставлено результати експериментальних і числових досліджень.

Приведены методика и основные результаты уточненной оценки напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения "горячего" коллектора с патрубком парогенератора реактора ВВЭР-1 000 АЭС при более полном учете реальных условий погружения при эксплуатации. При расчетах учитывались напряжения, вызванные некомпенсированным термическим расширением элементов энергетической установки. Согласно результатам расчетов методом конечных элементов с использованием трехмерной модели уровень локальных напряжений в области узла превышает предел текучести металла. Расчетные напряжения на внешней поверхности патрубка удовлетворительно согласуются с результатами натурной тензометрии.

Наведено методику розрахунку довговічності зварного з'єднання колектора з патрубком парогенератора, що базується на врахуванні витрати ресурсу пластичності матеріалу в процесі повторно-статичних циклів пружно-пластичного навантаження, умов експлуатації, локальної концентрації напружень і залишкових напружень після зварювання.

Наведено результати числового моделювання напружено-деформованого стану металевого тіла з дефектами типу макротріщин і пор у разі пропускання імпульсного електричного струму високої густини. Із використанням методу скінченних елементів досліджено кінетику локального нестаціонарного напружено-деформованого стану металу поблизу дефектів за умов дії імпульсів електричного струму та механічного навантаження. Показано, що в результаті даного термомеханічного впливу в околі дефектів формуються локальні області залишкової напруженості, яка має вплив на рівень максимальних напружень під час наступного механічного навантаження. Ефект можливого "заліковування" мікродефектів кристалічної решітки у разі локального термомеханічного впливу розглянуто за результатами моделювання з використанням методу молекулярної динаміки.

Приведены результаты моделирования процесса локализации деформации в металлической полосе с использованием аналитического и численного методов. Показано, что возникновение локализации деформации обусловлено исходной неоднородностью свойств материала и условиями нагружения. Чем более однородны свойства материала, тем выше уровень деформации, при котором начинается развитие локализованного течения. Нагрев металла при адиабатическом процессе деформирования вследствие теплового эффекта пластической деформации вызывает снижение уровня деформации, при котором начинается ее локализация. Аналогичное влияние оказывает пропускание импульсного электрического тока с учетом его термического воздействия.

Ключ. слова: трещина, проскок трещины, остановка трещины, коэффициент интенсивности напряжений, нестационарное напряженно-деформированное состояние
Індекс рубрикатора НБУВ: В251.63

Рубрики:

Пластини < Елементи конструкцій >

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати експериментальної оцінки впливу електричного струму на рівень напружень у сталевій смузі, що розтягується. Установлено, що на стадії підвищення навантаження на смугу релаксація напружень із ростом густини струму та ступеня навантаження зростає. Після ступеневого зниження навантаження в попередньо навантаженій смузі пропускання імпульсу струму викликає не релаксацію напружень розтягу, а їх підвищення. Це свідчить про те, що під час навантаження та розвантаження в металі виникають мікропластичні деформації різного напрямку, які проявляються у ході пропускання імпульсу електричного струму. Запропоновано феноменологічну модель поведінки металу, що описує ефект дії імпульсу електричного струму під час навантаження та розвантаження.

Приведена методика и представлены результаты экспериментальной оценки влияния импульсного электрического тока высокой плотности на уровень активного сопротивления и релаксацию упругих растягивающих напряжений (РН) для ряда металлических материалов. На основании анализа экспериментальных данных показано, что уровень РН, плотность электрического тока и температура влияют на скорость пластической деформации.

Приведены уточненные результаты оценки напряженно-деформированного состояния узла приварки "горячего" коллектора к корпусу парогенератора реакторов ВВЭР-1000 "малой" и "большой" серий с использованием трехмерных моделей. Показано, что компоновка парогенераторов в реакторах оказывает влияние на максимальные напряжения в области сварного шва.

Проведены ударные испытания образцов Шарпи при различных температурах и скоростях нагружения. По полученным диаграммам изменения усилий определены зависимости энергии зарождения и распространения трещин в углеродистых сталях 45 и Ст. 3 от температуры. Оценено влияние скорости удара в диапазоне 1 - 4,4 м/с на зависимости ударной вязкости от температуры.

Предложено феноменологическое уравнение связи между релаксацией упругих растягивающих напряжений (РН) при действии импульса электрического тока и усредненным повышением температуры. Уравнение позволяет аппроксимировать экспериментальные данные по прямой и обратной релаксации РН в зависимости от плотности тока, уровня начальных напряжений и температуры.

Представлены результаты расчетной оценки напряженно-деформированного состояния узла приварки коллектора к патрубку корпуса парогенератора, возникающего после термообработки (ТО), используемой для снятия остаточных сварочных напряжений. Показано, что при такой ТО, включающей нагрев, выдержку и охлаждение локальной области со сварным швом, в узле формируются дополнительные остаточные напряжения значительной величины.

Приведена оценка непосредственного (нетеплового) влияния импульсного электрического тока (ЭТ) высокой плотности на скорость пластической деформации (ПД) металла под действием механической нагрузки и релаксацию в нем упругих напряжений. Оценка выполнена с использованием существующих представлений о механизме электронной проводимости металлов и механизме ПД, контролируемой термоактивируемым движением дислокаций. Показано, что влияние ЭТ на скорость ПД возрастает с повышением плотности тока, уровня упругих напряжений и температуры, при низких плотностях тока и приложенных нагрузках его влияние несущественно.

Приведены методика и некоторые результаты экспериментального исследования релаксации напряжений сдвига, вызванной действием импульса электрического тока высокой плотности. Установлено существенное влияние нетеплового эффекта действия тока на кинетику деформации при сдвиге. Показано, что скорость деформации металла при сдвиге в период действия импульса электрического тока определяется коэффициентом вязкости аналогично неупругому деформированию с повышенной скоростью.

Отмечено, что дополнительный нагрев утолщенной части патрубка парогенератора при послеремонтной термообработке узла приварки коллектора к патрубку приводит к снижению уровня остаточных растягивающих напряжений. Показано, что при проведении гидроиспытаний, выполняемых после термообработки, происходит уменьшение неупругих деформаций на внутренней поверхности патрубка, что повышает циклическую долговечность узла.

Приведены результаты расчетной оценки влияния теплового эффекта, вызванного действием импульсного электрического тока, на изменение напряжений в области краевого концентратора напряжений в металлической консольной балке при ее циклическом изгибе. По результатам расчетов тепловое действие импульсного электрического тока снижает уровень максимальных растягивающих напряжений в области концентратора без изменения размаха циклических напряжений при дальнейшем погружении. Предварительный однородный нагрев усиливает действие импульсного электрического тока. При нагружении в условиях плоского напряженного состоянии влияние действия импульсного электрического тока значительно ниже, чем при плоском деформированном состоянии.

Экспериментально показано, что пропускание импульсного электрического тока через полосу из нержавеющей стали с поверхностным слоем растягивающих напряжений, возникших при шлифовании, существенно снижает их уровень, при этом эффект обработки не связан с макронагревом металла полосы.