Прогнозування мінімальної швидкості росту втомних тріщин після одноразових перевантажень розтягом

Виконано експериментальні дослідження впливу коефіцієнта перевантаження розтягом та асиметрії циклу навантаження на затримку швидкості росту втомної тріщини у сплаві Д16чТ. Запропоновано функціональну залежність для прогнозування мінімальної швид- кості росту втомної тріщини, яка базується на формулі Уокера і враховує коефіцієнт пере- вантаження розтягом та асиметрію циклу навантаженняThe functional dependence for prediction of minimal fatigue crack growth rate taking into account the overload factor and the asymmetry of the stress ratio is offere

Assessment of brittle strength of nuclear reactor pressure vessel steel upon warm prestressing

Запропоновано методику прогнозування впливу рівня комбінованого (з накладанням циклічної складової) попереднього термомеханічного навантаження (ПТН) на крихку міцність сталі 15Х2МФА. З використанням методу скінченних елементів (МСЕ) досліджено вплив комбінованого ПТН на напружено-деформований стан (НДС) у вістрі втомної тріщини у пружно-пластичній постановці. Електронно - мікрофрактографічні дослідження показили, що ініціація руйнування відбувається на деякій відстані (відомій у літературі як “Cleavage Initiation Distance (CID)”) від фронту втомної тріщини. Враховуючи закономірності впливу рівня попереднього пластичного деформування на напруження відриву сталі 15Х2МФА та експериментально встановлене значення CID запропоновано методику скінченноелементного моделювання НДС у вістрі тріщини при руйнуванні зразка. За результатами моделювання МСЕ побудовано криві та запропоновано апроксимаційну формулу впливу рівня комбінованого ПТН на в’язкість руйнування сталі 15Х2МФ

The tribology of the car: Research methodology and evaluation criteria

From a position of structural and power theory of friction and wear, it is possible to apply the method of Contact Electrical Resistance (CER) for a complex research of the processes in a-zone of frictional contact. The purpose of this paper is to present a construction of friction node and drive mechanism of friction machine. As a result of the reported study the regularities of changes the CER and tribomechanical indices for non-metal friction couples in dependence on loading parameters and lubricating media were received. Also, the method of determination the range and level of normal wear and critical points of transmission to damage in accordance with kinetics of wear changes is proposed. The interrelation between geometrical, physical and mechanical properties, processes of formation, transformation and destruction of secondary structures, tribotechnical indices and CER in dependence on operation regimes of friction couples

Strength and durability of structural elements under variable amplitude

Монографія стосується прогнозування довговічності важливих еле- ментів конструкцій за змінної амплітуди навантаження. Розглянуто осно- вні детерміністичні й статистичні підходи до оцінювання росту втомних тріщин за нерегулярного навантаження. Побудовано моделі росту втом- них тріщин за змінної амплітуди навантаження, зокрема і з урахуванням статистичних характеристик навантаження, механічних властивостей і ге- ометрії тріщини. Запропоновані детерміністичні та статистичні методи за- стосовані для оцінки залишкової довговічності елементів конструкцій крила транспортного літака та осей колісних пар локомотивів за нерегуля- рного навантаження. Призначена для наукових та інженерно-технічних працівників, а та- кож аспірантів і студентів, які спеціалізуються у галузі прогнозування експлуатаційного ресурсу і забезпечення надійності експлуатації елемен- тів конструкцій.The book concerns the lifetime prediction of important structural elements under variable amplitude loading. The main deterministic and statistical approaches for evaluation of fatigue cracks growth under irregular loading are considered. The models of fatigue crack growth under variable amplitude loading, considering the statistical characteristics of the loading, mechanical properties and geometry of the crack, are built. The proposed deterministic and statistic methods were applied to estimate the residual durability of structural elements of transport airplane wing and locomotive railway axle under operational loading. The book is useful for scientists and technical staff, as well as for students and postgraduates specializing in lifetime prediction and in reliability of structural elements

The effect of operating loading on stress-strain state of power plant superheater collector

The stress-strain stAbstract: The stress-strain state analyses were performed in critical locations of power plant superheater collector (thick-walled cylinder with radial holes, 12Cr1MoV steel) using finite element methodology . This unit operates under internal pressure 14 MPa and temperature 540 оС difference in tube wall on thickness. The segment of collector was modeled according symmetry conditions. Physical and mechanical properties of heat-resistant low-alloy steel 12Cr1MoV were used for the three-dimensional model. Stretching load applied to cylinder edges, that is equivalent internal steam pressure on collector caps. We change the temperature of the inner and outer walls of the collector model. Stated that cylinder stress-strain state affects the difference between the external and internal temperature regardless of its maximum value from 500 оС up to 600 оС

Assessment methodology of the stress-strain state in the heat-affected zone of austenitic alloys using a grid method

Аустенітні сталі та нікелеві сплави мають значну чутливість до утворення гарячих тріщин при зварюванні плавленням. Аналіз термонапруженого стану в районі зварювальної ванни, в тому числі з використанням комп’ютерних моделей, дає змогу визначити основні закономірності утворення тріщин та відпрацювати шляхи їх попередження. Розроблено методику нанесення термостійкої координатної сітки на поверхню пластин з нікелевого сплаву та досліджено розподіл деформацій локальних поверхневих шарів металу у пришовній зоні. Показано наявність значних деформацій розтягу в поздовжньому напрямку, що може сприяти утворенню поперечних тріщин при зварюванні.Austenitic steels and nickel-based alloys have sufficient sensitivity to hot cracking during fusion welding. Analysis of thermal stress state in the vicinity of the weld pool, including with the use of computer models to determine the basic laws of the formation of cracks and to work out ways of their prevention. The technique of applying the heat-resistant grid on the surface of nickel-based alloy plates and the distribution of local deformation of the surface layers of metal in the close-to-welding zone was developed. The presence of significant tensile strains in the longitudinal direction, which can promote the formation of transverse cracks during welding, was shown

THE STUDY OF STRESS-STRAIN STATE ELEMENTS OF THE TRUCK SEMI-TRAILER BODY BOTTOM

Research on the influence of geometric parameters of body bottom elements on the stress-strain state (SSS) of the truck with the general application of computer simulation methods was conducted. The nature of the change in static stress and displacement depending on the change in the proportions of the cross-section of the channel at fixed geometric dimensions of the workpiece and the thickness of the workpiece and the bottom material of the body has been studied. Analytical, numerical and experimental methods were used in the study of the stress-strain state of the metal structure of car bodies. Its weight minimization is an important aspect of a truck body design. Because an excess weight leads to increased production costs, reduced payload and reduced fuel efficiency. According to the concept of weight reduction with the provision of a given strength, the body model with variable parameters of the bottom elements is modelled and analyzed. CAD - body models and analysis of the stress-strain state of the channels of the bottom of the bodies have been performed using the software package SolidWorks

Оценка коэффициентов интенсивности напряжений в полуэллиптических трещинах коллектора пароперегревателя ТЭС

Метою даної роботи є дослідження НДС колектора пароперегрівача ТЕС з урахуванням експлуатаційних термомеханічних навантажень, температурних змін теплофізичних і фізико-механічних властивостей сталі 12Х1МФ та геометрії реальних експлуатаційних дефектів. З використанням скінченноелементного програмного забезпечення ANSYS Workbench створено тривимірну повномасштабну модель та оцінено НДС і розподіл КІН вздовж фронту півеліптичної поперечної тріщини між отворами колектора пароперегрівача. Побудувано поправкову функцію для визначення КІН, яка ураховує глибину і форму тріщини за комплексної дії внутрішнього тиску і термомеханічного навантаження.З використанням методу скінченних елементів (МСЕ) змодельовано систему півеліптичних тріщин, локалізованих у містку між отворами колектора пароперегрівача теплової електростанції (ТЕС). Геометрія тріщин відповідає результатам аналізу пошкоджень реальних конструкцій. Повномасштабну тривимірну модель колектора з тріщиною навантажували термомеханічними навантаженнями, які охоплюють найбільш небезпечні режими експлуатації за дії внутрішнього тиску пари та різниці внутрішньої і зовнішньої температур стінок колектора. З використанням прямого методу визначення напружень отримано розподіли коефіцієнтів інтенсивності напружень (КІН) вздовж фронтів тріщин різних глибин. З урахуванням НДС внутрішньої поверхні містка між отворами пароперегрівача та визначених КІН у фронтах тріщин різних розмірів отримано поправкову функцію КІН. Функція враховує різницю зовнішньої та внутрішньої температур колектора і глибину тріщини.holes of thermal power plant (TPP) superheater collector is modeled. The geometry of the cracks corresponds to the results of the analysis of real structures damage. Full-scale three-dimensional model of the collector with a crack was loaded by thermomechanical loads that cover most dangerous modes of operation under the actions of internal steam pressure and temperature difference on the internal and external collector walls. Using the direct method of stress determination the distributions of stress intensity factors (SIF) along the crack front for different crack depth were obtained. Taking into account the stress strain state of the internal surface of the ligament between the holes of superheater and determined SIF at the crack fronts of different sizes the obtained correction function of SIF were evaluated. The function takes into account the difference of external and internal temperature of the collector and the depth of the crack.С использованием метода конечных элементов (МКЭ) смоделировано систему полуэллиптических трещин, локализованных в мостике между отверстиями коллектора пароперегревателя тепловой электростанции (ТЭС). Геометрия трещин соответствует результатам анализа повреждений реальных конструкций. Полномасштабную трехмерную модель коллектора с трещиной нагружали термомеханическими нагрузками, которые охватывают наиболее опасные режимы эксплуатации при действии внутреннего давления пара и разности внутренней и внешней температур стенок коллектора. При использовании прямого метода определения напряжений получено распределения коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) вдоль фронтов трещин различных глубин. С учетом НДС внутренней поверхности мостика между отверстиями пароперегревателя и определенных КИН во фронтах трещин различных размеров получено поправочную функцию КИН. Функция учитывает разницу внешней и внутренней температур коллектора и глубину трещины

Analysis of natural frequencies and shapes of stringer-stiffened cylindrical shells

Виконано аналіз вільних коливань горизонтально орієнтованої циліндричної оболонки, яка підсилена з середини стрингерами. Для оцінювання коливань застосовували метод скінченних елементів. Досліджували вплив підсилення та площі поперечного перерізу підкріплюючих елементів на частоти і форми власних лінійних коливань оболонки.The linear analysis of free vibrations of horizontally oriented stringer-stiffened cylindrical shell was analyzed. The study was conducted using finite element method. The authors investigated the effects of: changes in gravitational acceleration, type of cylinder fastening, enhancement and cross-sectional area of stringer-stiffening elements on the frequencies and shapes of non-stiffened and stringer-stiffened cylindrical shell’s free vibrations