А К А Д Е М И Я Н А У К С С С Р

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения

М И Н И С ТЕ Р С Т В О Т Я Ж Е Л О ГО ЭН Е Р ГЕ Т И Ч Е С К О ГО И Т Р А Н С П О Р Т Н О ГО М А Ш И Н О С ТР О Е Н И Я

Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения

Г. С. Васильченко, П. Ф. Кошелев

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» Москва 1974

Монография посвящена проблеме анализа прочности и надежности в связи с дефектами конструкций. Основное внимание уделено практиче­ ским вопросам использования механики разрушения при выборе мате­ риалов и расчетах на прочность изделий, работающих в экстремальных условиях.

В книге с использованием советской и зарубежной литературы, в том числе и опубликованных сборников конференций, а также послед­ них работ авторов, изложены основные достижения механики разруше­ ния как в экспериментальном, так и в теоретическом плане.

Введение содержит критический обзор результатов обследований хрупких разрушений сосудов давления, роторов турбин, резервуаров, су­ дов, строительных конструкций, и в нем рассматриваются возможные пути исследований указанной проблемы в механическом и физическом аспектах. Показаны перспективы использования достижений механики разрушения при оценке склонности материалов и деталей к хрупкому разрушению.

Вглаве I описаны качественные методы оценки склонности метал­ лических сплавов к хрупкому разрушению, включающие как маломасш­ табные, так и типовые конструкционные испытания; рассмотрены пре­ делы применимости качественных методов, а также ограничения при использовании указанных методов.

Вглаве И рассмотрены теоретические и экспериментальные разра­ ботки, основанные на принципах линейной механики разрушения, кото­ рые позволяют оценить сопротивление материалов развитию трещин и определить критические размеры трещин, и показана зависимость этих характеристик от размеров изделий, уровня концентрации напряжений, скорости нагружения, температуры.

Вглаве III обсуждаются проблема разрушения относительно вязких материалов, содержащих трещины, с позиций механики разрушения в условиях общей текучести и эмпирические методы оценки склонности

кхрупкому разрушению материалов.

Пути практического применения механики разрушения для повышения надежности широкого ряда конструкционных элементов, а также для выбора соответствующей технологии их изготовления показаны в гла­ ве IV

Кнйга будет полезна для инженеров и научных работников, интере­ сующихся проблемой разрушения, а также сотрудников научно-исследо­ вательских институтов, проектных организаций и заводов, занимающих­ ся вопросами проектирования и изготовления конструкций для новой техники.

Авторы выражают признательность рецензентам доктору техн. наук Е.М. Морозову и кандидату техн. наук В.В. Черных за большой труд по прочтению рукописи и весьма ценные замечания при ее подготовке.

Авторы благодарят также за существенную помощь и участие в прове­ дении экспериментальных исследований Ю.П. Рыбовалова, Г.Н. Меринова, Л.Н. Тарасова и Н.С. Мартьянова.

Следует отметить, что ряд упоминаемых в книге экспериментов про водился на моделях, предложенных в разное время доктором техн.наук СЛ\. Германом и кандидатами техн. наук М.М. Тимофеевым и Ю.П.Ни­ китиным,

ВВЕДЕНИЕ

Проблема разрушения элементов конструкций, изготовленных из ста­ лей и сплавов, представляет исключительную важность для всех отрас­ лей современной техники. Особенно большое внимание этой проблеме стало уделяться в послевоенные годы, когда в мировой технической практике увеличилось число катастрофических разрушений сварных су­ дов, роторов турбин и генераторов, корпусов ракет, самолетных конст­ рукций, резервуаров, сосудов давления, газопроводов, строительных конструкций и др.

Решение этой проблемы вызвало необходимость проведения широких исследований, связанных как с изучением причин таких разрушений, так и с разработкой и практическим использованием новых методов ис­ пытаний, а также с изысканием и установлением новых критериев проч­ ности материалов и теорий прочности.

Следует отметить, что в последние годы за рубежом наблюдается очень большая активность в области проблемы разрушения. В 196 5 г. по инициативе японских ученых была созвана первая международная конференция по разрушению, которая отличалась чрезвычайной разно­ сторонностью. На ней были представлены с большой полнотой как физи­ ческие, так и механические стороны вопроса. Материалы этой конфе­ ренции опубликованы в издании [ l ] . Вторая международная конференция по разрушению состоялась в 1 9 6 9 г. в Брайтоне (Англия). Она была организована Управлением по атомной энергии Великобритании. Мате­ риалы этой конференции также опубликованы [2 ] . В том же году был созван симпозиум в Рислее (Англия) по применению принципов вязко­

стоялась конференция по практическому использованию механики разру­

ло проведено большое число национальных научных совещаний и симпо­ зиумов.

На указанных конференциях обсуждались различные аспекты пробле­ мы разрушения, однако сведения об авариях разнообразных элементов сооружений и анализ причин таких аварий весьма ограниченны.

ниям судов. Отмечается, что первые сигналы о серьезных внезапных разрушениях нескольких судов типа "Либерти", которые привели к не­ обходимости направиться в порт для ремонта, поступили в конце 1 94 2г.