книги из ГПНТБ / Быков В.А. Пластичность, прочность и разрушение металлических судостроительных материалов

В общем случае нестационарная напряженность представляется не отдельными уровнями напряжений, а вероятностным распреде­ лением, которое описывается аналитически. Сведения о распреде­ лениях эксплуатационных нагрузок и вызываемых ими напряжениях для конструкций разного назначения указываются в специальной литературе. Аналитические решения, проведенные с целью уста­ новления предельных долговечностей судовых конструкций и, в част­ ности, сроков их надежной эксплуатации, рассмотрены В. В. Екимовым и другими авторами [28], [37], [45].

§ 50

Меры предупреждения повреждений конструкций, эксплуатируемых при действии напряжений

Существующие представления о пластичности, прочности и раз­ рушении металлических конструкционных материалов имеют важ­ ное значение для обоснованного принятия инженерных решений в такой важной для техники области, как проектирование. Цель проектирования состоит прежде всего в принципиальной разработке конструкции определенного назначения, например сооружения, транспортного средства, машины, технологического оборудования. Проектированием предусматривается возможность постройки и из­ готовления конструкции без повреждений от технологических воз­ действий. При проектировании назначаются эффективные пробные испытания узлов конструкции под нагрузкой. Пробная нагрузка должна быть достаточной для выявления дефектов и получения га­ рантии безаварийной эксплуатации. Но она не должна быть чрез­ мерной, во избежание неоправданных повреждений деталей. По­ строенная и эксплуатируемая конструкция должна обладать надеж­ ностью и долговечностью, а также живучестью, т. е. способностью

ный и другие виды поверхностного износа деталей. Иногда долго­ вечность, заложенная в конструкции, не реализуется полностью. Это бывает при допущенном просчете в оценке как физико-хими­ ческих свойств среды в условиях эксплуатации, так и силовых и температурных воздействий. Предельные состояния, характери­ зуемые потерей устойчивости сжатых элементов в связи с их не­ достаточной жесткостью, не рассмотрены; эти вопросы достаточно самостоятельны и описаны в работах авторитетных специалистов

вэтой области [54].

Вначальной стадии проектирования обычно рассматривается

вопрос о материалах для деталей конструкции. Материалы выби­ раются с учетом габарита и веса конструкции, а также экономиче­ ских соображений в соответствии с требованиями к прочности и пластичности, во избежание трещинообразования. В зависимости от условий эксплуатации и ответственности конструкции назна­ чается экспериментальная проверка прочности и способности ма­

210

териалов деформироваться пластически согласно существующим и вновь разработанным техническим условиям.

Весьма трудоемким и продолжительным этапом проектирова­ ния оказывается конструктивная разработка деталей, узлов и объекта в целом. На этом этапе оптимальные результаты определяются на основе максимального использования аналитических решений, учета рекомендаций по совершенствованию геометрических форм узлов

идеталей, использования опыта постройки и эксплуатации пред­ шествующих аналогичных конструкций. Большое значение для рационального конструирования имеют натурные испытания де­ талей и узлов конструкций под нагрузкой с доведением их до нераз­ рушающего и разрушающего повреждения. Плохое, недостаточно продуманное проектирование, принятие неудовлетворительных кон­ структивных форм узлов, пренебрежение в проекте к вопросам тех­ нологии оказываются преимущественной причиной неразрушающих

иразрушающих повреждений конструкций и их деталей в случае перенапряжения и неблагоприятных физико-химических условий эксплуатации. В ранее рассмотренных примерах аварий кораблей, рыбопромысловых и других судов причиной аварий оказывалось главным образом плохое проектирование, в результате чего кон­

структивные формы узлов оказывались неудовлетворительными, а материал не подвергался своевременной проверке перед его исполь­ зованием. В указанных случаях нет достаточных оснований упре­ кать специалистов в неосведомленности по методам расчета проч­ ности с применением математического анализа или в допущенных расчетных ошибках. Однако приведенные соображения не проти­ вопоставляют задач конструирования и расчетов. Совмещение этих задач заостряет внимание специалистов на тех предельных состоя­ ниях, которые надо предупредить во избежание неожиданных ава­ рий при неблагоприятных условиях эксплуатации. Совершенствуя расчеты на прочность и охватывая ими все возможные предельные состояния, можно существенно усилить их эффективность как сред­ ства повышения надежности конструкций.

Характеристики предельных состояний напряженных деталей, создающих угрозу безаварийной эксплуатации конструкций под нагрузкой, а также условия прочности представляются соответ­ ствующей схемой (рис. 134).

Заключение

Автор надеется, что его работа будет содей­ ствовать повышению эффективности разработок конструкций, удо­ влетворяющих требованиям надежности в течение заданного срока эксплуатации при разных условиях.

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

6.Б у б н о в И. Г. Дополнение к курсу строительной механики корабля. Под ред. П. Ф. Папковича. ЛПИ, 1930.

7.Б ы к о в В. А. Сопротивление конструкционной стали внецентренному ра­

пряжений при переменном нагружении. — Труды ЛКИ, 1972, вып. 75, стр. 21—26.

разрушении палуб рыбоперерабатывающей базы «Спасск»— В кн.: Строительная механика корабля, вып. 74. (НТО Судостроения). Л., 1966, стр. 242—246.

12.Б ы к о в В. А., Р а з о в И. А., X у д о ж н и к о в а Л. Ф. Циклическая прочность судокорпусных сталей. Л., «Судостроение», 1968.

13.В а к о р и н В. О. Влияние концентраторов напряжений на коррозионно­

работающих при низких температурах. — «Вестник машиностроения», 1970, № 11,

розионно-механической прочности металлов. — Труды ЦНИИМФ, 1959, вып. 22. 20. Г л и к м а н Л. А., Ш е х о в ц е в Е. Д. Об изменении хрупкой прочности стали при циклической пластической деформации. — В кн.: Физика металлов и ме­

талловедение, 1966, т. 21, вып. 4, стр. 568—574.

212

рии обработки металлов давлением. Под ред. М. В. Сторожева. Л., Машгиз, 1959.

№3.

25.Д е л л е В. А. Легированная конструкционная сталь. М., Металлургиз-

Л., «Судостроение», 1966.

29.Е к о б о р и Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел.

М., «Металлургия», 1971.

30. Ж е м ч у ж н и к о в Г. В., Г и р е н к о В. С. Некоторые закономерности хрупкого разрушения. — «Автоматическая сварка», 1967, № 4, стр. 6—10.

31.З а т и п я к и н А. М. Изменение механических свойств малоуглеродистой стали под действием циклических нагрузок с градиентом напряжений. Влияние цик­ лических напряжений чистого изгиба при вращении на механические свойства стали. Научные труды ДВВИМУ ММФ СССР, 1968, вып. 8, стр. 162—184.

32.И в а и о в а В. С. Усталостное разрушение металлов. М., Металлургиздат,

37.К о з л я к о в В. В., К у р Д ю м о в А. А. Прочность корабля. ЛКИ, 1966.

38.К о з у б В. В. Изучение накопления усталостных изменений в стали при

нестационарных режимах нагружения. [Автореферат]. Волгоград, ВПИ, 19б9.

39.К о ф ф и н Л. Ф. Циклические деформации и усталость металлов. В кн.: Усталость и выносливость металлов. Под ред. Г. В. Ужика. М., 1963, стр. 257—273.

40.К у д р я в ц е в И . В., Ш у р Д . М., Ч у д н о в с к и й А . Д. Исследование закономерностей разрушения сварных резервуаров в условиях малоциклового на­ гружения внутренним давлением. — В кн.: Прочность при малом числе циклов на­

гружения. М., 1969, стр. 166—171.

41. К у л д м а X. А. Некоторые вопросы усталостной прочности стали при пере­ напряжениях. — Труды Таллинского политехнического ин-та, 1956, № 76.

42.Л а б у т и н А. А. Методика построения диаграмм предельной пластич­ ности. — Труды ЛМИ. 1966, № 54.

43.Л е б е д е в А. А. Пластические деформации и разрушение конструкцион­ ных материалов при сложном напряженном состоянии в широком диапазоне темпера­

45.М а к с и м а д ж и А. И., Н о в и к о в О. А., С о к о л о в Л. Г. Низко­ легированная сталь в судостроении. Л., «Судостроение», 1964.

46.М а н е в и ч С. Л., Ш а ш и н М. Я. О влиянии наклепа на рост усталост­ ных трещин в стали СХЛ-4.—«Металловедение и термическая обработка металлов», 1968, № 7, стр. 18—22.

47.М а р к о в е ц М. П. Диаграммы истинных напряжений и расчет на проч­ ность. М., Оборонгиз, 1947.

213

ОГЛАВЛЕНИЕ

215