Розглянуто проникання стального ударника у плити різної товщини із алюмінієвого сплаву. Встановлено, що опір прониканню на його початкових стадіях до розвитку руйнування визначається динамічним опором матеріалу деформуванню, в'язка складова якого (пропорційна швидкості пластичної деформації) превалює при швидкості до 500 м/с, а зміна глибини проникання в залежності від швидкості визначається хвильовими процесами в пластині, масштаб яких зв'язаний з її товщиною.

Представлено короткий огляд впливу динамічної поведінки матеріалу на стале проникання довгих стержнів у товсті пластини за підвищених швидкостей. Основну увагу приділено впливу на процес проникання опору матеріалу пластичній течії, швидкості деформації, температурних ефектів, стисливості, границь взаємодіючих тіл. Сформульовано основні напрямки досліджень, що потребують розвитку.

Досліджено мікроструктуру плоских зразків із листового матеріалу після їх ударного навантаження з різною швидкістю. Біля вістря надрізів у зоні локалізованої деформації виявлено декілька областей з різною металографічною будовою. Припущено, що подрібнення зерен зумовлено процесами динамічної рекристалізації внаслідок локального підвищення температури під час інтенсивного пластичного деформування. Зроблено висновок, що наявність несуцільностей між областями з різноманітною мікроструктурою, а також підвищена концентрація пор у зоні локалізованої деформації поблизу зовнішньої поверхні свідчать про реалізацію умов об'ємного напруженого стану в матеріалі під час випробування дослідних зразків.

Наведено основні результати дослідження локалізованої деформації зсуву високоміцної сталі, титанового сплаву та тонколистової м'якої сталі за умов ударного навантаження. Аналіз результатів експериментів, зміни мікроструктури й числового моделювання свідчить про вплив на виникнення смуг адіабатичного зсуву у разі високошвидкісного деформування взаємозв'язаних процесів деформаційного зміцнення та розігріву за умов пластичного деформування та фазових перетворень у матеріалі. Розподіл температури в областях локалізації деформації зумовлює розвиток пов'язаних з нею мікроструктурних змін у металі. У разі зниженої швидкості навантаження й малого приросту деформації за цикл навантаження, що виключає значний розігрів матеріалу, розвивається нерівномірне деформування без різкої локалізації деформації.

Наведено методику та результати чисельного моделювання й експериментального вивчення кінетики локалізованої пластичної деформації зсуву у вузькій зоні полоси з листового пружнов'язкопластичного матеріалу при динамічному навантаженні. В одномірній постановці розглядається розвиток локалізованої деформації і вплив на розподіл напружень та деформацій ефектів, викликаних розвитком у матеріалі пластичного зсуву з урахуванням нелінійної в'язкості, пошкодження та температури. Здійснено випробування полос із м'якої сталі та високоміцного алюмінієвого сплаву при багаторазовому ударному навантаженні з малим приростом деформації за кожен удар (це відповідає з достатньою точністю ізотермічному навантаженню). Експериментальні залежності розвитку локалізованої зсувної деформації при такому навантаженні дозволяють стверджувати, що розвиток локалізованого зсуву переважно впливає на концентрацію напружень біля краю полоси.

Рассмотрены современные проблемы оценки сопротивления материалов и элементов конструкций действию широкого круга повреждающих факторов. Обосновано применение уравнений состояния, моделей деформирования и разрушения при кратковременном и длительном статическом, мало- и многоцикловом, динамическом нагружениях. При сложном напряженном состоянии акцентировано внимание на условиях эквивалентности, влиянии температуры, неоднородности напряженного состояния, анизотропии, структурной неоднородности и нестабильности, масштабного эффекта и т.п. Показана важность формирования специальных банков данных для развития критериев кратковременной и длительной статической прочности. Проанализированы вопросы упругопластического деформирования, рассеянного и локального повреждений, критерии прочности конструкционных металлов и сплавов в условиях мало- и многоцикловой усталости. Описаны методики экспериментов, модели волновых процессов, откольного разрушения в стержнях и плитах при однократном импульсном нагружении. Определена роль упрочнения, связи характеристик динамической вязкости и откольной прочности, физических процессов разрушения.

Стисло описано методику і результати досліджень міцності тонколистового елемента конструкції завтовшки 2 мм з ударостійкого композиційного матеріалу РА6 за умов ударного розтягу. Випробувано на статичний та ударний розтяг зразки з укороченою робочою частиною та гострими симетричними боковими надрізами. Методом акустичної емісії у випадку статичного розтягу виявлено акустичні сигнали, що свідчать про розвиток пошкоджень у матеріалі під час навантаження, значно нижчого за руйнівне. Методики випробувань аналогічні використаним раніше для випробувань тонколистових матеріалів на розтяг. Проаналізовано хвильовий процес під час ударного навантаження зразків за допомогою в'язкопружної моделі матеріалу. Встановлено вплив в'язкості на ширину фронту хвилі, що визначає швидкість росту напружень під час її розповсюдження. За результатами випробувань, перехід від квазістатичного розтягу до ударного несуттєво (слабко) змінює рівень максимальних напружень. У випадку ударного розтягу зразків із гострими надрізами в першій хвилі навантаження, яка є нижчою за руйнівну, спостережено зниження напружень з часом, що може бути зумовлено як проявом ефектів в'язкості, або пошкодженнями поблизу гострих надрізів.

Описано методику та результати досліджень міцності та пластичності тонколистової м'якої сталі завтовшки 1,0 мм і високоміцного алюмінієвого сплаву Д16Т завтовшки 0,75 мм за умов ударного навантаження. Експериментальні дослідження включають випробування на розтяг зразків із листового металу з укороченою робочою частиною та зразків із гострими симетричними боковими надрізами. За результатами випробувань з'ясовано, що перехід від статичного до ударного навантаження зумовлює різний вплив на характеристики міцності та пластичності випробуваних металів у досліджуваному діапазоні швидкостей розтягу. Поле поздовжніх залишкових деформацій поблизу гострого надрізу (для ініціювання руйнування), сформоване внаслідок дії розтягу, характеризується зниженою величиною максимальної деформації та малою протяжністю ізоліній деформації. З віддаленням від границі початкового надрізу область залишкових поздовжніх деформацій розширюється.

Стисло викладено методику та результати числового моделювання процесу розповсюдження пружнопластичної хвилі зсувних деформацій у напівнескінченній пластині для імпульсного навантаження на межі. Визначено вплив на розподіл напружень і деформацій за фронтом хвилі ефектів нелінійної в'язкості, адіабатичного розігріву матеріалу і пошкодженості внаслідок розвитку пластичного зсуву.

Cтисло викладено експериментальну методику оцінки енергії, що витрачається на руйнування тонкої пластини з круговим контуром защемлення, в разі поперечного прогину внаслідок ударного навантаження тіла зі сферичною поверхнею. Наведено результати досліджень на прогин двох листових металів (м'яка сталь та алюмінієвий сплав Д16Т завтовшки 1,0 та 0,75 мм відповідно) та ударостійкого композиційного матеріалу РА6 завтовшки 2,0 мм. Аналіз експериментальних даних і розрахунок напружено-деформованого стану матеріалу пластини в межах кругового контуру защемлення в разі прогину дозволив встановити залежність роботи деформування від характеристик динамічної міцності та пластичності. Наведено порівняльну оцінку тонколистових матеріалів за енергоємністю руйнування під час поперечного статичного та ударного навантаження.

Описано експериментальну методику оцінки енергії, затраченої на руйнування тонкої пластини з круговим контуром затиснення у разі поперечного зсуву, що викликаний ударним навантаженням тіла з плоским торцем. Наведено результати випробувань зразків двох металевих матеріалів (м'яка сталь завтовшки delta = 1,0 мм та алюмінієвий сплав Д16Т, delta = 0,75 мм), а також ударостійкого композиційного матеріалу РА6, delta = 2,0 мм. На підставі аналізу експериментальних і розрахункових даних напружено-деформованого стану матеріалів (у межах кільцевої області між круговими контурами затиснення та поверхні навантаження) виявлено якісний зв'язок енергоємності руйнування з характеристиками динамічної міцності та пластичності. Результати досліджень дозволяють порівняти різні матеріали за енергоємністю їх руйнування у разі ударного навантаження. Ця величина повніше характеризує енергоємність руйнування, ніж визначена під час прогину внаслідок руху тіла зі сферичною поверхнею, і може використовуватися в розширеному діапазоні швидкостей ударного навантаження.

Наведено спрощену модель мікронеоднорідного деформування металу з постійною швидкістю деформації (в разі одновісного макрооднорідного напруженого стану). Показано, що урахування підвищення температури за умов пластичної деформації та її локалізації внаслідок мікронеоднорідного деформування дозволяє якісно пояснити результати експериментів з ударного індентування, що свідчить про зниження динамічної твердості в діапазоні високих швидкостей деформації. Результати розрахунків з використанням даної моделі показали, що ефект локалізації зростає з підвищенням швидкості деформації та характерного розміру шарів локалізованої течії металу. За малих деформацій матеріалу з тонкими шарами локалізованої течії вплив мікронеоднорідності деформування на опір деформації незначний.

Приведены результаты испытаний на ударное сжатие образцов из мягкой и высокопрочной сталей. Отмечено качественное подобие зависимостей сопротивления испытанных металлов от скорости деформации. Показано, что с повышением скорости деформации сопротивление сжатию металлов существенно возрастает и выходит на насыщение, различие в уровне сопротивления металлов уменьшается. Рассмотрены некоторые особенности деформирования и разрушения испытанных металлов на микроструктурном уровне.

Наведено методику ударного стиску високоміцної сталі типу 20Х2Н4А та титанового сплаву типу ВТ8, й експериментальні результати досліджень цих матеріалів. Аналіз результатів свідчить про суттєве підвищення опору стиску у випадку розширеного на порядок діапазону досліджуваних швидкостей деформування. Залежність опору стиснення в разі підвищення швидкості деформації істотно зростає.

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: Ж820.51с + З361-047

Рубрики:

Парові котли.Котлобудування

Шифр НБУВ: Ж61773 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Відзначено загальні методологічні підходи до розв'язку задач міцності та ресурсу обладнання АЕС і результати, одержані в Інституті проблем міцності ім. Г. С. Писаренка НАН України за останні роки у цьому напрямку. Показано важливість вирішення питань міцності та ресурсу корпусів атомних реакторів і парогенераторів. Комплексний розрахунково-експериментальний підхід до аналізу напружено-деформованого стану проілюстровано на прикладі вузлів парогенераторів з дефектами.

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.

Подано узагальнення експериментальних даних, одержаних в ході випробувань різних зразків з високоміцної сталі на статичний й ударний розтяг і стиск смуги металу в широкому діапазоні швидкостей деформації. Ці дані використано для побудови узагальненої кривої деформування. Зіставлення результатів розрахунків з даними експериментів з ударного індентування конічним індентором дозволяє оцінити використання узагальненої кривої деформування для вивчення особливостей поведінки металів у разі великих швидкостей деформації.

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.