Витривалість при складному напруженому стані в аспекті подовження ресурсу технологічного устатковання промислових виробництв
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UKR: Актуальність даної роботи обумовлена загальносвітовою тенденцією до збільшення призначених термінів експлуатації основного технологічного устатковання в усіх галузях виробництва. Завдяки процедурі подовження строків до зняття з експлуатації зменшуються не тільки питомі витрати на утримання устаткування, але і собівартість продукції. Можливість подовження ресурсу визначається технічним станом базових конструкцій. Розглянуто поняття про базові несучі конструкції промислового устатковання. Наведено проблеми методологічного характеру, які постають при подовженні призначеного ресурсу базових конструкцій. Однією з таких проблем є врахування складного напруженого стану металу базових конструкцій при циклічній дії комплексного навантаження. Наведено огляд моделей для врахування цього чинника, які класифіковані за ознакою еквівалентування по певному показнику напружено-деформованого стану. Найбільш ефективним визнаються моделі еквівалентування за дотичними напруженнями і деформаціями у поєднанні з концепцією критичних площин. Але вони працюють при відношенні меж втоми за дотичними і нормальними напруженнями більшим від 0.5. До того ж, визначення останніх потребує специфічного випробувального обладнання. На противагу цим моделям надано модель довговічності, яка отримана з правила об’єднання ресурсних індексів безпеки. Напружений стан представляється як комбінація окремих типів деформування, що циклічно змінюються в часі зі своїми амплітудами, асиметріями і частотами. Основний акцент в статті зроблено на розробці методики втомних випробувань на триточковий згин при варіюванні кратності зразка. Підтверджена можливість отримання параметрів моделі багатовісної втоми за допомогою цієї методики. Вона придатна для звичайних випробувальних машин і зразків простої форми. Остання перевага важлива саме для базових конструкцій, з фрагментів яких важко виготовити зразок складної форми.
ENG: The relevance of this work is due to the global tendency to increase the intended service life of the main technological equipment in all branches of production. Thanks to the procedure of extending the terms before decommissioning, not only the specific costs of maintaining the equipment, but also the cost of production are reduced. The possibility of extending the resource is determined by the technical condition of the basic structures. The concept of basic loadbearing structures of industrial equipment is considered. Problems of a methodological nature that arise when extending the designated resource of basic structures are presented. One of these problems is taking into account the complex stress state of the metal of the basic structures during the cyclic action of the complex load. An overview of the models for taking this factor into account, which are classified according to the feature of equivalence according to a certain indicator of the stress-strain state, is given. Equivalence models based on tangential stresses and deformations in combination with the concept of critical planes are recognized as the most effective. But they work when the ratio of fatigue limits for tangential and normal stresses is greater than 0.5. In addition, the determination of the latter requires specific test equipment. In contrast to these models, a durability model is provided, which is derived from the rule of combining resource security indices. The stressed state is represented as a combination of individual types of deformation that cyclically change in time with their amplitudes, asymmetries and frequencies. The main emphasis in the article is on the development of the method of fatigue tests for three-point bending while varying the multiplicity of the sample. The possibility of obtaining multiaxial fatigue model parameters using this technique has been confirmed. It is suitable for ordinary testing machines and samples of simple shape. The last advantage is important especially for basic structures, from the fragments of which it is difficult to make a sample of a complex shape.
ENG: The relevance of this work is due to the global tendency to increase the intended service life of the main technological equipment in all branches of production. Thanks to the procedure of extending the terms before decommissioning, not only the specific costs of maintaining the equipment, but also the cost of production are reduced. The possibility of extending the resource is determined by the technical condition of the basic structures. The concept of basic loadbearing structures of industrial equipment is considered. Problems of a methodological nature that arise when extending the designated resource of basic structures are presented. One of these problems is taking into account the complex stress state of the metal of the basic structures during the cyclic action of the complex load. An overview of the models for taking this factor into account, which are classified according to the feature of equivalence according to a certain indicator of the stress-strain state, is given. Equivalence models based on tangential stresses and deformations in combination with the concept of critical planes are recognized as the most effective. But they work when the ratio of fatigue limits for tangential and normal stresses is greater than 0.5. In addition, the determination of the latter requires specific test equipment. In contrast to these models, a durability model is provided, which is derived from the rule of combining resource security indices. The stressed state is represented as a combination of individual types of deformation that cyclically change in time with their amplitudes, asymmetries and frequencies. The main emphasis in the article is on the development of the method of fatigue tests for three-point bending while varying the multiplicity of the sample. The possibility of obtaining multiaxial fatigue model parameters using this technique has been confirmed. It is suitable for ordinary testing machines and samples of simple shape. The last advantage is important especially for basic structures, from the fragments of which it is difficult to make a sample of a complex shape.
Description
С. Білодіденко: ORCID 0000-0002-5768-594X; В. Гануш: ORCID 0000-0002-7321-2691
Keywords
довговічність, багатовісна втома, індекс безпеки, зсувні напруження, згин, durability, multiaxial fatigue, safety index, shear stress, bending, КМАМВ
Citation
Білодіденко С. В., Гануш В. І., Іжевський Є. А, Чеченєв В. А., Щербінін М. О. Витривалість при складному напруженому стані в аспекті подовження ресурсу технологічного устаткування промислових виробництв. Теорія і практика металургії. 2021. № 4 (129). P. 56–68. DOI: https://doi.org/10.34185/tpm.4.2021.07.