Малоцикловая прочность элементов шлюзовых ворот судоходных гидротехнических сооружений и методы продления их ресурса тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

Абросимов Виктор Григорьевич

Малоцикловая прочность элементов шлюзовых ворот транспортных гидросооружений и методы продления их ресурса

Специальность 01.02.06. - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 8 НОЯ 2010

Москва - 2010 г.

004612784

Работа выполнена в Московском государственном открытом университете

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Москвитин Г.В.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Морозов Е.М.

- доктор технических наук, профессор Дудченко A.A. -доктор технических наук, профессор Захаров М.Н.

Ведущая организация - Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирская Государственная академия водного транспорта (ФГОУ ВПО НГАВТ), г. Новосибирск, ул. Щетинкина, д. 33.

Защита состоится « 24 » ноября 2010 г. в 13й часов на заседании диссертационного совета Д 212.137.02 при Московском государственном открытом университете (МГОУ) по адресу: 107996, Москва, ул. Павла Корчагина, дом 22. E-mail: msou@msou.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГОУ.

октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.В. Лукашина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Водный транспорт является важной частью транспортной инфраструктуры страны, активно способствуя развитию экономики. На внутренних водных путях России эксплуатируется более 720 гидротехнических сооружений, 111 судоходных гидротехнических сооружений (далее - СГТС) и 6000 затворов. Серьезной проблемой является снижение уровня безопасности СГТС из-за ухудшения их технического состояния. Так 335 сооружений включены в отраслевой Регистр судоходных гидротехнических сооружений, подлежащих декларированию безопасности. Данные сооружения относятся к стратегически важным объектам Российской Федерации, а по классификации угроз — к техноген-но - опасным объектам.

На основе проведенного декларирования безопасности СГТС на 01.01.08 г. установлено, что 20,9 процентов сооружений имеют нормальный уровень безопасности, 60,8 процентов - пониженный, 14,2 процента - неудовлетворительный и 4,1 процент - опасный. Эксплуатация гидротехнических сооружений при неудовлетворительном техническом состоянии может привести к техногенным авариям и таким катастрофическим последствиям, как затопление нижележащих территорий с прохождением волны прорыва высотой до 30 метров, прекращение судоходства, остановка работы ГЭС и водоснабжения, нарушение экологического равновесия на затопленных обширных территориях.

Как показал анализ многочисленных источников и многолетний опыт эксплуатации СГТС, рост общего числа циклов наполнения и опорожнения шлюзовых камер (срабатывания призм) за каждую навигацию увеличивается, и, следовательно, происходит увеличение количества повторно-статических нагружений несущих элементов. По мере наработки возникают повреждения в конструкциях шлюзовых ворот, в первую очередь, в водонапорной обшивке и ее опорных элементах. Повреждения образуются, как правило, в виде трещин длиной от 50-100 мм до трех и более метров, что влечет за собой необходимость выполнения ремонтных работ и сопряжено с простоями при эксплуатации водного пути. Межремонтные периоды на СГТС по водонапорной обшивке составляют зачастую только одну навигацию.

В связи с отмеченным, актуальным являются установление основных закономерностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушения элементов шлюзовых ворот с учетом нелинейного поведения материала, реальной геометрии конструкции, условий эксплуатации и технологической наследственности на основе разработанных расчетно-экспериментальных методов, а также создание методов оценки прочности, ресурса в зависимости от конструкционных, технологических факторов, создание методов продления ресурса с использованием современных методик реконструкции, разработка и внедрение в заинтересованных научных и производственных организациях рекомендаций по увеличению ресурса шлюзовых ворот на стадии проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Проведение вышеуказанных исследований, безусловно, способствует повышению безопасности, надежности, ресурса и экономии энергоресурсов, что полно-

стью соответствует Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ, утвержденным Президентом РФ 21 мая 2006 г. Пр-843 и Перечню технологий, имеющих важное социально-экономическое значение для обороны и безопасности государства (критические технологии), утвержденному распоряжением правительства РФ от 25 августа 2008 г. № 1243-р.

Объектами и предметами исследования настоящей работы являются: конструкции затворов механического оборудования СГТС, созданные с использованием электросварки и других технологических операций; проблемы прочности и ресурса конструкционных материалов, элементов конструкций двустворчатых шлюзовых ворот при малоцикловом нагружении. Научная цель исследования:

- установление основных закономерностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушения элементов шлюзовых ворот с учетом нелинейного поведения материала, реальной геометрии, особенностей конструкции, условий эксплуатации и технологической наследственности на основе разработанных экспериментально - расчетных методов;

- разработка методов оценки прочности и ресурса в зависимости от конструкционных и технологических факторов;

- разработка методов продления ресурса элементов конструкций на основе современных методик их реконструкции; разработка и внедрение рекомендаций по увеличению ресурса шлюзовых ворот на стадии проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Для достижения поставленных научных целей применялись экспериментальные и расчетные методы исследования.

Основные задачи экспериментального исследования:

- разработка методики сбора данных по нагрузкам шлюзовых ворот и методов схематизации основных нагружающих факторов. Исследование реальной истории нагружения основных несущих элементов шлюзовых ворот;

- разработка методов и средств контроля основных параметров напряженно-деформированного состояния (НДС), накопления повреждений и распространения трещин в статическом и циклическом нагружениях натурных элементов конструкций. Исследование НДС, малоцикповой прочности и трещиностойкости элементов двустворчатых, откатных и сегментных ворот;

- создание методики, оснастки и оборудования для проведения модельных исследований элементов шлюзовых ворот. Разработка методики трансформации реальных нагружающих факторов шлюзовых ворОт на модельные элементы. Реализация методики, подтверждение адекватности предложенных модельных испытаний и проведение соответствующих лабораторных испытаний;

- доводка экспериментальных установок, создание приспособлений и методов обработки результатов исследования сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот малоцикловому сопротивлению.

Основные задачи теоретического исследования:

- исследование напряженно-деформированного состояния шлюзовых ворот на основе разработанной конечно-элементной модели в циклической упругопластиче-ской постановке. Исследование сходимости и вычислительной устойчивости ме-

тода расчета. Сравнение результатов решения тестовых задач и экспериментальных исследований;

- проведение численного исследования НДС основных модельных элементов ворот при малоцикловом нагружении. Определение полей циклических упругопла-стических напряжений и деформаций основных зон шлюзовых ворот;

- разработка инженерного метода определения усталостной долговечности шлюзовых ворот при проведении конструкторских и проектировочных работ;

- определение основных закономерностей распределения напряжений и деформаций шлюзовых ворот в связи со сложными сочетаниями конструкционно-технологических факторов и условий нагружения.

Методологическую и теоретическую основы настоящего исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых в области исследования деформирования и разрушения твердых тел в условиях неупругого переменного нагружения (C.B. Серенсен, В.В. Москвитин, А.П. Гусенков, H.A. Махутов, Е.М. Морозов, В.П. Когаев, P.M. Шнейдерович, А.Н. Романов, В.В. Ларионов, Лэнджер, Коффин, Мэнсон и др.). Разработкой методов и проведением исследований в области прочности шлюзовых ворот занимались многие авторы. Статическую прочность изучали I.A. Harringx, Н.М. Савнин и др., разработкой новых конструкций шлюзовых ворот, созданием технологий их производства — М.Л. Кузьмицкий, А.И. Лиходед, Н.Г. Паничкин, В.А. Кривошей, В.И. Савенко, Г.Л. Мажбиц и др. Малоцикловая прочность двустворчатых ворот СГТС составила научный интерес А.П. Гусенкова, В.П. Когаева, В.В. Ларионова, Г.В. Москвитина.

Изучение публикаций отмеченных авторов позволило сделать вывод о том, что комплексные актуальные задачи малоцикловой прочности шлюзовых ворот СГТС решены недостаточно. Несмотря на большой объем выполненных исследований, в представленных работах не удалось создать расчетно-экспериментальных методов исследования НДС, прочности и ресурса несущих элементов, позволяющих в рамках физически нелинейной теории с учетом влияния технологических факторов и параметров технологической наследственности проводить расчет элементов шлюзовых ворот СГТС.

Научная новизна настоящего исследования заключается в том, что впервые на базе разработанных в диссертации экспериментально - расчетных методов были получены основные закономерности распределения полей деформаций и напряжений в несущих элементах шлюзовых ворот с учетом определяющих сочетаний нагрузочных, конструкционных и технологических факторов. Обоснован повторно-статический характер разрушения в эксплуатации элементов водонапорной обшивки. Разработан метод экспериментального исследования сопротивления конструкционных материалов циклическому упругопластическому нагружению и обоснованы новые виды уравнений состояния и критериев разрушения. На основе натурных и модельных испытаний, расчета ресурса при повторно - статическом нагружении используемых типов водонапорной обшивки предложены способы повышения долговечности исследуемой конструкции. Разработаны и апробированы методы технологического упрочнения путем ацетиленокислородного оплавления радиуса подреза в зонах сварных соединений. Получен комплекс механиче-

ских свойств и расчетных характеристик основных конструкционных материалов, требуемых для оценки ресурса конструкции.

Достоверность положений диссертационной работы подтверждается сопоставлением результатов использования предлагаемого прикладного метода оценки НДС с собственными данными экспериментальных исследований, другими известными экспериментами и результатами решения соответствующих тестовых задач. Подтверждением достоверности результатов диссертации является и то, что численные и экспериментальные исследования были выполнены в рамках деформационной теории циклического упругопластического нагружения, разработанной в трудах С.В.Серенсена, В.В.Москвитина, Н.А.Махутова, Р.М.Шнейдеровича, А.П.Гусенкова и др. советских и российских ученых, и широко применяющейся в настоящее время для описания процессов деформирования и накопления повреждений в рассматриваемых условиях нагружения.

Практическая значимость исследования заключается в разработке комплекса подходов, дающих возможность проводить на стадиях проектирования и эксплуатации расчет ресурса элементов водонапорной обшивки по критерию сопротивления действию повторно-статических нагрузок. Предложена система конструктивных и технологических решений, обеспечивающая повышение ресурса водонапорной обшивки до 3-4 навигаций против 1-1,5 в настоящее время. Предложенные мероприятия по увеличению ресурса обоснованы экспериментально -расчетными исследованиями натурных и модельных элементов конструкции, внедрены и прошли проверку при эксплуатации Волго-Донского судоходного канала и шлюзов канала им. Москвы.

Экономическая эффективность основных выводов диссертации, а также созданного пакета прикладных программ, определяется широким их применением в ряде организаций (Центральное конструкторское бюро «Ленгидросталь», г. Санкт-Петербург), внедрением органами государственного надзора за безопасностью СГТС план-графика по программам разработки к представлению деклараций безопасности СГТС в 2000-2001 гг. С использованием результатов диссертации разработаны нормативные документы, регламентирующие структуру декларации безопасности СГТС, порядок ее разработки, представления и утверждения. В результате выполненных научно-исследовательских работ выработаны предложения по максимально возможному удлинению сроков службы существующих металлоконструкций шлюзов, их восстановлению и замены, а также по совершенствованию конструкции ворот и затворов гидросооружений.

Результаты диссертации внедрены на предприятиях, что подтверждено актами внедрения: 1. ФГУП "Канала имени Москвы" Тушинский район гидротехнических сооружений, г. Москва, 2004 г. 2. ОАО "Череповецкий порт", г. Черепо-вецк, 2004 г. 3. ОАО "Столичная судоходная компания", г. Москва, 2004 г. 4. ФГУ "Волго-Донское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства", г. Волгоград, 2010 г. 5. ФГУ "Волжское государственное управление водных путей и судоходства", г. Нижний Новгород, 2010 г.

Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на совещаниях в ФГУП «Волжское ГБУ», технических советах Городецкого района гидротехнических сооружений,

научных семинарах и конференциях в BAW (федеральный институт водного строительства Германии) в рамках сотрудничества российских и германских гидротехников (ВГАВТ 1996 г., 1998 г., 2000 г., 2001 г., 2004 г., Карлсруэ), международном форуме «Великие реки» (Н.Новгород 2001 г., 2005 г., 2006 г.), межвузовских координационных совещаниях по проблемам безопасности, надежности и ресурса (Брянск 1994 г., Н.Новгород 1996 г., Ульяновск 2005 г.), IX Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Н.Новгород 2006 г.), международных пользовательских конференциях фирмы CAD-FEM (Москва, МГУ 1999 г., 2000 г., Потсдам (Берлин) 2001 г.), II Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве (Н.Новгород 2001 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГАВТ (1997-2007 гг.), научно-практической конференции «Обеспечение безопасности и надежности судоходных гидротехнических сооружений» (Ростов-на-Дону, 2008 г.), XVII международном семинаре «Технологические проблемы прочности» (Подольск, 2010 г.), общеуниверситетском научном семинаре "Механика неоднородных структур и систем" при МГОУ (Москва, 2010 г.).

Вклад автора в проведенное исследование заключается в проработке состояния вопроса, постановке цели и задач исследований, постановке экспериментальных исследований, разработке математических моделей и расчетных программ, в ведущем участии в проведении экспериментальных исследований, расчетов, внедрении результатов исследований.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ, включая 25 статей в журналах, входящих в перечень издательств, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, выводов (заключения), списка литературы из 339 наименований и приложения, в котором представлены результаты практического внедрения проведенных исследований. Общий объем диссертации 310 страниц, включая 150 рисунков и 31 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проводится анализ современного состояния проблем прочности, усталости и трещиностойкости конструкций шлюзовых ворот судоходных гидротехнических сооружений каналов внутренних водных путей, который показывает, что надежная работа механического оборудования в значительной степени определяется несущей способностью элементов конструкций ворот (затворов). Дается подробное описание конструкций основных видов шлюзовых ворот СГТС (двустворчатые, откатные, сегментные). Однако, при этом отмечается, что двустворчатые ворота (ДВ) являются наиболее широко (более 80 %) применяемым типом затворов. ДВ представляют собой две многоригельные сварные створки с осями вращения в вериях (рис.1.). Основные элементы створки ДВ: металлическая обшивка (1), ригели (2), створный и вериальный столбы (3), диафрагмы (4), диагональные связи (5), служебный мостик (6), створный захват (7), гальсбант (8),

упорные подушки (9) и пятовое устройство (10). Конструкционный материал-сталь М16С.09Г2С, ХСНД и др.

Средняя высота створки - около 20 м; расчетный напор столба воды - приблизительно 19,5 м в зависимости от верхнего бьефа; вес - 310 т и более. Особенности конструкций, условий эксплуатации затворов зависит от положения створок ворот, которые расположены на устоях головы (рис. 2). Работа элементов конструкций затворов СГТС связана с цикличностью приложения нагрузок, обусловленных режимом эксплуатации (рис. 2).

Рис. 2.

Цикл работы ДВ двухкамерного шлюза включает следующие этапы: 1) наполнение верхний камеры до рабочего уровня; 2) перепуск воды из верхний камеры в нижнюю до выравнивания уровней воды; 3) опорожнение нижней камеры при одновременном наполнение верхний камеры до расчетного уровня (рис. 2.). Среднее число циклов слитых призм (число циклов наполнения и опорожнение шлюза) канала им. Москвы составляет 3800 - 4000 в год, а одного из Волгоградских шлюзов - 8000-12000 в навигационный период (рис. 3).

Проведен анализ причин отказов и возникновения аварийных состояний шлюзовых ворот СГТС. Этот анализ выполнен на основании детального исследования 55 аварий на затворах. Причинами данных аварий, как правило, являлись появившиеся в процессе эксплуатации (около 200) трещины, вызвавшие частичное или полное разрушения элементов конструкций.

Приведенные данные, наряду с особенностями конструкций ДВ, отличающихся наличием достаточно большого количества зон повышенной концентрации напряжений и деформации, и информация по спектру нагрузок (рис. 2,3) дают основание утверждать, что в конструкциях шлюзовых ворот СГТС, происходит циклическое накопление повреждений, приводящих к возникновению и распространению трещин, а количество циклов до разрушения соответствует диапазону малоцикловой усталости. Основная масса аварийных ситуаций (32%) происходит из-за возникновения трещин в напорной обшивке ворот, нижнем поясном уголке, нижнем ригеле, диагоналях, обшивке вериального столба. Эти ситуации могут возникать уже после 1-2 лет эксплуатации. Как правило, малоцикловые трещины развиваются от мест повышенной концентрации напряжений и деформаций (подрезы сварным швом, непровары, коррозионные повреждения и др.).

Проведенный обзор и анализ расчетно-аналитических и экспериментальных методов, применяющихся для оценки НДС, прочности, трещиностойкости и ресурса элементов шлюзовых ворот СГТС, показал, что в большинстве случаев расчет ведется аналогично расчету тонких пластин, жестко заделанных по двум или четырем сторонам. При этом, как правило, не учитывается реальная концентрация напряжения и деформаций, которая и приводит к появлению необратимых циклических деформаций и более интенсивному накоплению циклических повреждений. Кроме того, применение этих методов зачастую ограничено в силу их высокой стоимости, недостаточной точности и удобства применения. Показано, что наиболее приемлемыми методами для натурных исследований элементов шлюзо-

Рис. 3

вых ворот является тензометрические методы. Для полного анализа состояния металлоконструкции ворот требуются большие материальные затраты и время, а детальное обследование затворов можно проводить лишь в межнавигационный период.

На основании выполненных обзоров сформулированы задачи теоретического, экспериментального и численного исследований.

Во второй главе представлены научные основы исследования несущей способности элементов шлюзовых ворот при циклическом неупругом нагружении, а также рассмотрены основные особенности сопротивления конструкционных материалов деформированию, накоплению повреждений и распространению трещин в условиях эксплуатации.

Традиционные методы статической прочности изделий, основанные на оценке номинальной нагруженности, оказываются недостаточными и в ряде случаев наблюдается выход элементов из строя вследствие исчерпания ресурса по критерию малоциклового сопротивления в зонах местной нагруженности изделия. Во второй главе подробно рассмотрены особенности малоциклового нагружения. Приводятся основные понятия, характерные для этого вида нагружения. В частности показано, что в зависимости от характера и величины накопления односторонних деформаций, различают квазистатическое, усталостное и смешанное малоцикловое разрушение и описаны особенности этих видов разрушения. Приведены определения мягкого и жесткого малоциклового нагружения. Показано, что связь между циклическими напряжениями и деформациями определяется обобщенной диаграммой циклического деформирования, предложенной А.П. Гусенковым и P.M. Шнейдеровичем.

Указывается на важные особенности поведения различных конструкционных материалов при малоцикловом нагружении, которые могут упрочняться с числом циклов (циклически упрочняющиеся), разупрочняться (циклически разу-прочняющиеся) и стабилизироваться (циклически стабилизирующиеся материалы), а также на важное значение влияния степени ассиметрии цикла на сопротивление деформированию и накопление малоцикловых повреждений. Отмечается важное значение эффекта Баушингера.

В настоящей работе для описания сопротивления малоцикловому деформированию конструкционных материалов шлюзовых ворот в основном используются два подхода. Первый подход основан на применении уравнений состояния в форме В.В. Москвитина (обобщенный принцип Мазинга)

где S<k) и е(к) - напряжения и деформации в к - м полуцикле нагружения, отсчитываемые от точки разгрузки, / - связывает напряжения и деформации при статическом нагружении, а - коэффициент материала; или уточняющего соотношения, распространенного Г.В. Москвитиным на более общие случае мапоциклового нагружения

<г/

~НУ

><2-е('

-л *и'

2 4 2

1_ \

где С), X - экспериментально получаемые параметры материала для четных и нечетных полуциклов нагружения.

Второй подход основан на уравнении обобщенной диаграммы малоциклового нагружения, которое в одном из упрощенных видов может быть записано следующим образом

с(0

/IV-1

А-А гу А-А

=£<»>+Л'

/IV-1

А-А'

-Н)

2

t А-А

от

/IV-

-1-, (2) к"

ехр[/?(*-1)}

2 2 где а, р, А, А" — константы.

Выполненное сравнение возможностей уравнений (1) и (2) показывает, что оба подхода позволяют отразить основные особенности диаграмм малоциклового деформирования. При этом уравнение (1) при меньшей точности оказывается более простым и в связи с этим удобным для использования при решении задач оценки малоцикловой прочности элементов шлюзовых ворот.

В качестве основного критериального уравнения, определяющего момент возникновения малоцикловой трещины, в настоящей работе используется деформационно-кинетический критерий малоцикловой прочности, разработанный в ИМАШРАН

1 ! 0

где количество циклов до разрушения; ЭД — количество циклов, определенное при данном размахе циклической деформации по кривой усталостного разрушения в условиях жесткого нагружения, еиеоьр - интенсивность деформаций, односторонне накопленных в процессе статического и циклического нагружений; ef — величина, равная значению енеовр в момент разрушения.

В соответствии с уравнением (3) предельное состояние по разрушению (образованию трещины) материалов и конструкций определяется линейным суммированием усталостных и квазистатических повреждений. Адекватность этого критерия подтверждена достаточно большим количеством экспериментальных данных по ряду конструкционных материалов и элементов конструкций. Для описания кривой усталостного разрушения используется зависимость Мэнсона-Коффина: еЦ^Ы"" = 0,5е/, или Лэнджера:

£к ~ 0,5е/Лг~°'5 + 2<г , /(ЗС), где ст.; - предел выносливости гладкого образца.

В заключение второй главы рассматриваются методы учета особенностей реальной эксплуатации шлюзовых ворот и влияния их на напряженно-деформированное состояние, статическую и малоцикловую прочность, интенсивность распространения трещин. При этом учитывается наличие концентрации уп-ругопластических напряжений и деформаций, в том числе в районе сварных соединений, кинетика циклических свойств конструкционных материалов, асимметрия цикла нагружений, нестационарность приложения нагружающих факторов, наличие остаточных напряжений и деформаций, а также конструкционные, технологические и эксплуатационные факторы.

Третья глава посвящена разработке методов экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния, кинетики накопления повреждений и распространения трещин в высоконагруженных элементах конструкций шлюзовых ворот. Выполнен анализ различных подходов к сбору и обработке результатов экспериментальных результатов по нагружающим факторам. В качестве основных рассмотрены метод максимумов, метод экстремумов, метод размахов, метод «дождя», метод полных циклов и др. Критический анализ рассмотренных подходов показал, что для условий поставленной задачи, наиболее приемлемыми являются метод «дождя» и метод полных циклов.

В этой главе рассмотрен ряд основных современных методов и средств контроля напряженно-деформированного состояния в процессе экспериментальных натурных исследований элементов шлюзовых ворот. Выполнен анализ применимости для указанных исследований метода оптически чувствительных покрытий, метода делительных сеток, метода муара и различных методов тензометрического исследования, который показал, что первые три метода оказываются малопригодными для измерения в труднодоступных зонах шлюзовых ворот (на криволинейных поверхностях, на внутренних поверхностях, на элементах, работающих в водной среде и т.д.). Таким образом, проведенный анализ показал, что для задач настоящей работы наиболее пригодными являются различные варианты тензометри-ческих методов.

На этапе подготовки натурного эксперимента проведены:

1) анализ условий натурной тензометрии и решаемых данными исследованиями задач;

2) анализ выбора мест и схем расположения измерительных точек на исследуемой конструкции;

3) выбор типоразмеров тензодатчиков, типов активных преобразователей, схем компенсации, типов защитных устройств, способов вывода соединительных кабелей с напорной поверхности конструкций.

Эксплуатация шлюза сопровождается цикличностью его работы, причем в процессе шлюзования и перепуска воды за навигацию может быть осуществлено до нескольких тысяч циклов при практически стационарном режиме повторного нагружения, определяемом постоянством верхнего и нижнего уровней воды в камерах шлюза при каждом срабатывании. Поэтому, основными задачами измерений было определение циклической составляющей напряжений (деформаций) при эксплуатационных режимах.

В настоящей работе использовались малобазные фольговые датчики с базой 1 мм, сопротивлением 100 Ом (продольные и поперечные), соединенные последовательно между собой в цепочки. Всего было установлено около 160 тензорези-сторов. Схема наклейки тензодатчиков представлена на рис. 1. Места размещений тензорезисторов в процессе натуральных исследований выбирали с учетом появлений трещин в тех или иных элементах конструкций, а также в зонах возможной повышенной концентрации напряжений. Для тензометрирования были выбраны следующие зоны (рис. 1):

1) напорная водонепроницаемая обшивка ворот в зоне приварки к двутавровым балкам стрингеров на уровне второго и третьего ригелей (зоны I и II);

2) поясной уголок нижнего ригеля вереянного столба (зона III);

3) торцевой лист напорной части вереянного столба в зоне первого и второго ригелей (зона IV и V).

Цепочки тензодатчиков, состоящих из непрерывных двухкомпонентных розеток, наклеивались на поверхности элементов в околошовной зоне по двум взаимно перпендикулярным направлениям (рис.4). Большинство установленных на элементах водонапорной обшивки и опорных конструкциях тензорезисторов работало в процессе исследований под водой. •

® «ц» <Ц». «иЦ

Рис. 4.

Измерение перемещений обшивки ворот производили при помощи приборов индикаторного типа (стрелочного) с визуальным отсчетом. Индикатор неподвижно закреплялся с возможностью регулировки.

Известно, что получение информации о параметрах НДС натурных конструкций шлюзовых ворот в реальных условиях эксплуатации сопряжено со значительными трудностями материального и технического характера. С целью получения более полной информации по НДС рассматриваемых конструктивных элементов в настоящей работе был создан метод модельных экспериментальных исследований статической и малоцикловой прочности. Для проведения указанных исследований были изготовлены фрагменты натурных конструкций (шпации) и в масштабе 1:2. Данные модельные элементы испытывали в лабораторных условиях, моделирующих реальные условия эксплуатации. Условия нагружения моделировали с использованием полей перемещений, полученных в натурном экспери-

13

менте. Металл моделей соответствовал металлу шлюзовых ворот. В процессе испытаний проводилось подробное тензометрирование полей циклических упруго-пластических деформаций. Более подробно разработанная методика и полученные результаты представлены в главе 5 диссертации.

Очевидно, что прочность и ресурс шлюзовых ворот определяется не только представленными выше факторами, но и механическими свойствами конструкционных материалов в условиях эксплуатации. В соответствии с этим была разработана методика, оснастка, оборудование и методы обработки результатов исследования сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот малоцикловому нагружению. Данная методика разработана в рамках деформационно-кинетических подходов и базируется на результатах фундаментальных исследований ИМАШ РАН, таких как обобщенная диаграмма циклического неупругого деформирования Гусенкова - Шнейдеровича и деформационно-кинетический критерий малоцикловой прочности.

Исследование характеристик сопротивления малоцикловому нагружению конструкционных сталей М16С, ст. Зсп, 09Г2С и др., проводилось с применением специальных средств и аппаратуры. При испытаниях была использована серво-гидравлическая испытательная установка типа МТБ, обеспечивающая нагружение образца в требуемом режиме (мягкое, жесткое, ассиметрия). Испытания выполнялись в условиях растяжения-сжатия при непрерывной регистрации параметров на-гружения и деформирования. Исследования сопротивления конструкционных материалов малоцикловому нагружению проводилось как для основного материала, так и для материала сварных швов. Для случая, когда для эксплуатационных разрушений характерным является появление вертикальных трещин в зоне сварного шва обшивки, вырезка образцов проводилась в зоне сварного соединения в направлении, перпендикулярном шву, где на поверхности возникали условия повторного растяжения-сжатия.

Изготовление обшивки двустворчатых ворот из металла толщиной 10 мм позволяло осуществлять вырезку образцов для испытаний на растяжение-сжатие непосредственно из листа обшивки. При этом толщина металла оказалась недостаточной для изготовления образца с требуемыми захватными частями, в связи, с чем была использована конструкция с навинчивающимися и привариваемьми по торцам головками (рис. 5).

Исследование характеристик сопротивления деформированию и разрушению.металла сварного соединения представляет специальную задачу. В зависимости от технологии сварки, применяемых электродов и т.д., зоны основного металла, металла шва и термического влияния могут обладать различными статистическими и циклическими свойствами. Для получения позонных характеристик необходимо использовать методику, позволяющую проводить измерения и управление режимом нагружения в зоне, относящейся к определенному типу металла шва. Такие условия могут быть созданы при испытании корсетных образцов и измерении в минимальном сечении деформаций с помощью поперечного деформометра. Располагая корсетную часть образца в том или ином месте сварного соединения, можно получить позонные характеристики сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению металла различных зон шва.

В четвертой главе диссертации приведены результаты, полученные соискателем при проведении исследований напряжено-деформированного состояния, малоцикловой прочности и трещиностойкости элементов шлюзовых ворот, применяемых в гидротехническом строительстве. Приведены результаты исследования реальной нагруженности основных несущих элементов шлюзовых ворот, полученные на основе разработанных методик. Рассматриваемые конструкции эксплуатируются в весьма сложных условиях воздействия нагружающих факторов, которые можно разделить на три группы: основные, дополнительные и катастрофические. Основным видом нагружения, который рассматривается в настоящей работе, как было сказано ранее, является гидростатическое давление за счет разницы уровней бьефов. Воздействие этого давления на элементы металлоконструкций затворов носит циклический характер, связанный с выполнением соответст-

Приводятся результаты экспериментального исследования закономерностей сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот основному виду нагружения - малоцикловому нагружению. С использованием представленного выше оборудования и разработанной методики такие исследования были выполнены для сталей М16С, ст. Зсп, 09Г2С и др. Для этих материалов представлены | полученные экспериментальные данные по циклическим диаграммам деформирования (рис. 6) с учетом их кинетики и кривым усталости (было испытано более 100 образцов). По результатам этих исследований построены средние и минимальные для данного полуцикла кривые деформирования по всем испытанным сталям, а также получены кривые усталости (рис. 7). Здесь 1,2,3 - кривые мини- | мальных, средних и максимальных значений долговечности; 4 - кривая долговечности с запасами прочности пм = 3, пЕ = 1,25.

Рис. 7.

Как показывают данные, представленные на рис. 6,7, испытанные конструкционные материалы можно отнести к циклически стабилизирующимся. Количество циклов до разрушения (появления трещины) располагается в диапазоне от 400 до 6105 при соответствующих значениях амплитуды циклической симметрической деформации от 2% до 0,2%, что соответствовало диапазону малоцикловой усталости.

Таблица 1

Сталь О0.2, МПа &0.2. МПа ао,2/(78 5%

М16С 460,7 274,2 0,595 29,7 58,5

Ст. Зсп 456,0 268,0 0,587 31,9 52,0

09Г2С 505,0 345,0 0,683 32,0 69,6

10ХСНД 586,0 411,0 0,701 30,5 58,6

16Г2АФ 621,0 470,0 0,756 29,2 58,0

В Таблице 1 представлены полученные данные по статическим характеристикам испытанных материалов. Эти данные показывают, что названные материалы обладают достаточной статической прочностью и пластичностью.

На основе разработанной методики было проведено экспериментальное исследование полей циклических упругопластических деформаций и перемещений на ряде затворов гидротехнических сооружений канала им. Москвы (шлюз №8 и др.) и Волгоградских гидроузлов (шлюз № 30,31 и др.). В Таблице 2 представлены

некоторые режимы эксплуатации шлюзов, на которых были проведены натурные исследования. Всего регистрация проведена на 31 режиме.

__Таблица 2

Режимы работы шлюза Число режимов Количество датчиков

Деформаций Всего измерений

1. Снятие показаний при опо-

рожненной камере 1 32 32

2. Снятие показаний в процес-

се наполнения камеры и опо-

рожнения на отметках:

5 м 5 32 160

Юм 5 32 160

15,25 м 5 32 160

3. Снятие показаний при "ре- 5 29 145

монтных режимах"

4. Снятие показаний при сбро- 5 29 145

се гидравлической подушки

5. Снятие показаний при на- 5 29 145

полнении камеры с нуля

Таблица 3

Зона № датчика Максимальная Размах продоль- Размах попереч- Интенсивность

циклическая де- ной цикличе- ной циклической циклической

формация, % ской деформации (средние значения), % деформации (средние значения), % деформации, %

I -0,32 0,355 0,382

3 -0,37

1 5 -0,375

2 +0,055 0,05

4 +0,045

1 +0,245 — 0,233 0,235

4 + 0,23

5 +0,225

II 2 3 -0,08 -0,1 0,09 —

1 - 0,205 0,195 0,344

4 -0,185

III 2 3 + 0,33 + 0,36 0,345 —

I -0,18 0,172 0,409

V 3 -0,165

2 + 0,415 — 0,41

4 + 0,4

Перед проведением тензометрирования была проведена процедура тестирования тензодатчиков и применяемой аппаратуры. Тарировку фольговых тензодат-

17

чиков проводили с помощью моста, датчики разбивали на группы по сопротивлениям в 0,1 Ом. Коэффициенты тензочувствительности определяли по 5 датчикам, взятым из партии, при помощи тарировочной балки, изготовленной из того же материала, что и обшивка ворот.

Результаты обработки проведенных тензометрических исследований представлены в диссертации в 12 таблицах, содержащих данные экспериментов по 4-м зонам. В Таблице 3 в качестве примера представлены данные по обработке результатов измерений для 1,11, III и V зоны. Как показали измерения, изменения циклических деформаций от цикла к циклу не наблюдается.

Полученные величины циклических деформаций свидетельствуют о том, что материал ворот шлюза в эксплуатационных условиях в максимально напряженных местах работает за пределами пропорциональности. Выявленный в результате натурного тензометрирования уровень циклической напряженности подтверждает возможность малоциклового разрушения элементов ворот шлюза.

Пятая глава диссертации посвящена результатам модельных исследований НДС и малоцикловой прочности несущих элементов шлюзовых ворот. В работе выполнен ряд исследований модельных элементов с различным конструктивным исполнением сварных соединений.

Рис. 8. Модель шпации панели элемента ворот коробчатого сечения

В качестве модельных элементов использовались шпации (рис. 8), геометрически подобные натурным, с масштабом моделирования 1:2 и плоских образцов (рис. 9). Для изучения характеристик деформирования и разрушения исследуемых моделей были проведены испытания достаточно большого количества объектов. В качестве испытательных машин были использованы установки типа УМ-4 и УРС-

50.

Рис. 9. Модельный элемент для проведения испытаний на прочность и ресурс

Для фиксации модели на машине было сконструировано специальное приспособление, крепящееся к станине испытательного оборудования (рис. 10). Принудительный захват водонапорной обшивки в центре модели позволял задавать пластине нужное отнулевое перемещение различной величины. Модель к раме крепилась несколькими болтами, что создавало ей жесткое защемление. Чтобы избежать перемещений полок модели под нагрузкой, на них наваривали ребра жесткости с обеих сторон, достигая условий деформирования, характерной для натурной конструкции. Центрирование и крепление моделей и плоских образцов обеспечивалось специальной направляющей рамой.

В процессе нагружения регистрировались перемещения и деформации обшивки модели. Деформацию измеряли тензорезисторами с малой базой (1,0 мм). Для записи сигналов с тензорезисторов использовали автоматический измеритель деформаций с цифропечатающим устройством. Перемещения фиксировали при1 бором часового типа, установленным непосредственно вблизи перемещающегося штока, что давало возможность измерять максимальное перемещение обшивки модели. Цепочки тензорезисторов с прямоугольными розетками устанавливали вблизи сварных швов и на противоположной стороне водонапорной обшивки в зонах максимальных перемещений. Для моделей это соответствовало середине длинной стороны.

Для определения главных деформаций С] и с2 тензорезисторы устанавливали максимально близко к основанию валика сварного шва. Испытанию подвергались следующие типы моделей и плоских образцов с различными видами сварных соединений:

тип 1 - модель с приваренной обшивкой толщиной 5 мм, внахлест с балкой № 12; перемещение 1,5 мм, 3 мм, 5 мм и 6 мм;

тип 2 - модель с приваренной обшивкой толщиной 5 мм, встык с балкой № 12; перемещений 1,5 мм, 3 мм, 5 мм и 6 мм;

тип 3 - модель с приваренной обшивкой толщиной 5 мм, встык с балкой № 12 со снятым механическим способом усилением сварного шва с напорной стороны; перемещения 1,5 мм, 3 мм, 5 мм и 6 мм;

тип 4 — модель с приваренной обшивкой толщиной 5 мм, встык с балкой № 12 со снятым усилением сварного шва (валика) механическим способом с обеих сторон; перемещение 1,5 мм, 3 мм, 5 мм и 6 мм.

Рис.10. Схема испытаний на прочность и ресурс

В таблице 4 в качестве примера приведены данные экспериментальных исследований малоцикловой прочности образцов шпаций, моделирующих технологию сварки встык.

Таблица 4

Л тах. тах. ^п:р. N

мм % % средн. циклы средн. циклы

6,0 0,413 3056

6,0 0,405 3074

6,0 0,409 0,4066 3250 3187

6,0 0,408 3388

6,0 0,398 3167

5,0 0,311 5516

5,0 0,301 5009

5,0 0,298 0,2958 6533 6006,4

5,0 0,283 5855

5,0 0,286 7119

3,0 0,250 10086

3,0 0,251 12132

3,0 0,232 0,2348 11096 12840,2

3,0 0,231 14060

3,0 0,210 16831

1,5 0,154 90653

1,5 0,171 79150

1,5 0,162 0,1546 88730 86219,6

1,5 0,143 100900

1,5 0,153 71665

Во время испытаний был отмечен общий характер развития трещин под действием повторно - статической нагрузки. Все они начинали развиваться от подреза, сделанного сварным швом в основном металле. Место разрушения моделей находилось в средней части длинной стороны. Количество циклов нагружения, при которых появлялись поверхностные трещины и число циклов до образования сквозных разрушений приведены в 5-ти таблицах диссертации. Эти данные получены при испытании образцов шпаций, моделирующих технологию сварки внахлест, технологию сварки внахлест (первый ремонт без разделки трещины), технологию сварки внахлест (второй ремонт с разделкой трещин), технологию сварки встык и технологию сварки встык (первый ремонт без разделки трещины).

На рис. 11 показаны данные об экспериментальных полях деформаций для рассматриваемой модели по параметру приложенного перемещения и кривые малоцикловой усталости данного образца.

Ч

и* ' * •4 ¥

Рис. 11

Проведенное тензометрирование позволило отметить ряд характерных особенностей распределения деформаций в зонах усталостного разрушения исследованных объектов:

1. Максимальные деформации с1 в моделях обнаружены в направлении меньшей оси прямоугольной пластины водонапорной обшивки. Имеется значительный градиент в этом направлении деформаций по мере удаления от основания сварного шва. Характерным также является местное увеличение рассматриваемых деформаций в центральной части пластины в зоне приложения нагрузки. Измеряемая прямоугольными розетками тензорезисторов вторая компонента деформации на поверхности в направлении большей оси прямоугольной пластины, оказывается существенно меньше, чем Уровень этих деформаций е2 в зоне сварного шва составляет порядка 0,1 %, что по сравнению с первой компонентой в 3-4 раза меньше. По мере приближения к центру пластины в зоне местного увеличения деформаций в центре пластины начинается рост компоненты деформаций в направлении большей из осей. В результате этого достигаются значения £2, соизмеримые с компонентой деформации £/ в направлении меньшей оси. Значения сз в зоне сварного шва были на порядок меньше деформаций вдоль меньшей из осей, а в центре достигали значений порядка удвоенной максимальной деформации. Знак е3 противоположен знаку £;. Таким образом, по результатам измерений в моделях первая главная деформация оказывается в направлении меньшей оси пластины,

вторая — в направлении большей оси, а третья - по направлению толщины пластины.

2. Для плоских образцов (рис. 9) характер распределения деформаций в зоне сварного шва соответствует НДС модели в той же зоне, причем компонента поперечной деформации (в направлении ширины пластины) практически равняется нулю, в связи с чем, деформация е3 приблизительно равняется е/, но с противоположным знаком. Указанное относится к измерениям в середине по ширине образца. По мере приближения к краям образца е/ остается постоянной, а с2 около края несколько возрастет, достигая значений порядка 0,15 %.

Следует подчеркнуть, что при распространении усталостных трещин на моделях характерным было их развитие в длину до 250-300 мм, после чего разрушение начинало развиваться по основному металлу, отходя от зоны сварного соединения. Период развития трещин до окончательного разрушения составлял 5-10 тысяч циклов. В отличие от моделей у плоских образцов после образования поверхностных макротрещин разрушение интенсивно распространялось по длине и толщине сечения, причем период от момента образования трещины до окончательного разрушения составлял порядка 500 циклов.

Шестая глава диссертации посвящена вопросам построения, адаптации и верификации численных методов для исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и ресурса элементов шлюзовых ворот. Необходимость разработки и широкого применения таких методов определяется большими временными, энергетическими и финансовыми затратами на проведение не только натурных, но и модельных экспериментальных исследований. Кроме того, в упомянутых экспериментах не всегда удавалось наклеить датчики именно в местах наибольшей, концентрации напряжений и деформаций, что снижало точность результатов исследования. Для выполнения целей и задач, поставленных в работе, был применен метод конечных элементов в двумерной и трехмерной постановке с учетом циклической работы материала в зоне концентрации за пределами упругости.

Первоначально рассматривалась задача о НДС створки шлюзовых ворот в реальных условиях эксплуатации. Указанная створка моделировалась соответствующей пластиной с жесткой заделкой по контуру. Численное исследование НДС створки шлюзовых ворот показало, что наиболее опасными зонами этой конструкции с точки зрения образования малоцикловых трещин являются зоны, расположенные около вереяльных и створных столбов. В этих зонах значения полученных деформаций отличались от соответствующих значений в менее нагруженных зонах ворот в 5 и более раз. Полученные в процессе решения указанной задачи значения усилий и перемещений были использованы в качестве одной из групп исходных данных в задачах об определении величин коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в зонах возможных технологических, эксплуатационных, ремонтных и других видов дефектов. В качестве таких задач рассмотрены задачи о НДС шпаций, полученных с применением различных видов сварных соединений.

Расчетная схема шпаций, полученных с применением сварки встык, и соответствующая конечно-элементная сетка представлена на рис. 12 (а, б). Расчетная

схема шпаций, полученных с применением сварки внахлест, представлена на рис. 12 (в).

Рис. 12 (в, г). --

Как видно из представленных рисунков, основным видом нагружения в этих задачах, является распределенная нагрузка в виде давления, а в качестве краевых условий на левом и правом граничных контуров рассмотрены случаи полужесткого защемления. Известно, что на практике при производстве сварных работ наблюдаются различные дефекты сварки. При этом основным (по частоте обнаружения) дефектом является так называемый подрез. Расчетная схема шпаций с подрезами и соответствующая конечноэлементная сетка представлена на рис. 12 (г).

Как показывают представленные схемы дискретизации исследуемой части узла сварного соединения, сетка сгущена к точке у основания сварного шва в соответствии с увеличением градиента напряжений и деформаций при приближении к контуру. В целях получения достоверных значений компонент напряжений и деформаций, а также для сравнения результатов численного анализа с экспериментальными данными, полученными методом малобазной тензометрии, необходимо в окрестности концентратора напряжений от сварки провести интенсивное сгущение сетки конечных элементов.

На рис. 13 (а-г) показаны результаты проведенного численного исследования полей упругопластических деформаций для расчетных моделей, представленных на рис. 12. В дополнение к расчетным схемам с жесткой заделкой использованы также расчетные схемы с консольными схемами нагружения. Данные решения, представленные в виде изолиний деформаций, показывают значительную концентрацию деформаций в окрестности сварного шва в точке сопряжения валика шва с основным металлом.

Рис. 13 (а,б).

в)

-А*

— —

—

Рис. 13 (в, г).

Полученные расчетные данные показывают, что величины максимальных деформаций в зоне шпаций, непосредственно прилегающих к дефектам сварки типа подрезы, могут отличаться от соответствующих значений в шпациях без подрезов в 2 и более раза. Конкретное значение максимальных деформаций в рассматриваемых зонах шпаций определяется геометрией сварного соединения, величинами нагрузочных параметров и свойствами конструкционных сталей.

*

* *

ш

щ*

'(М

425* Б53

■х шш

.о шш

'.О-; X и

: 1

да

Рис. 14.

На рис. 14 представлены сводные данные по результатам численного исследования НДС шпаций с различными видами сварных соединений, имеющими место в реальной конструкции шлюзовых ворот. Видно, что исследование НДС было проведено для нахлесточных сварных швов с газосварочным оплавлением (1), на-хлесточных сварных швов без оплавления и подреза (2), сварных швов встык со сварным валиком (3), сварных швов встык со снятием сварного валиком (4), нахлесточных сварных швов второго ремонта без снятия сварного валика (5), нахле-

сточных сварных швов второго ремонта со снятием сварного валика с напорной стороны (6), сварных швов встык с оплавлением сварного валиком с напорной стороны (7), сварных швов встык после первого ремонта без оплавления (8), сварных швов встык после второго ремонта с оплавлением сварного валика с напорной и ненапорной стороны (9).

Представленные данные показывают, что наибольшим ресурсом обладают шпации с нахлесточными сварными швами после газосварочной обработки (1). Так, при циклическом отнулевом перемещении средней части такой шпации, равном 3 мм, количество циклов до образования микротрещины составило 3-105. Наименьший ресурс показали шпации с нахлесточными сварными швами второго ремонта без снятия сварного валика (5). При том же значении циклического перемещения ресурс такой шпации составил всего 2-103 циклов. Таким образом, установлено, что вид сварного соединения оказывает весьма сильное влияние на ресурс рассматриваемых элементов шлюзовых ворот. Снижение ресурса, при этом может составлять два порядка и больше по числу циклов нагружения.

Полученная система расчетных данных для шпаций с заделками по концам и для консольных видов нагружения позволяет провести сопоставление их с экспериментальными данными, которое показывает, что порядок величин, полученных в эксперименте с помощью малобазной тензометрии (глава 5), находится в достаточном соответствии с расчетными данными. Сопоставление деформаций, измеренных в эксперименте на расстоянии 0,75-1,0 мм от основания сварного шва с максимальными расчетными деформациями, полученными непосредственно в зоне около основания усиления сварного шва, показывает, что последние в 1,5-2 раза' выше, чем в зоне измерения во время эксперимента.

В седьмой главе рассмотрены полученные в работе основные закономерности сопротивления высоконагруженных элементов шлюзовых ворот циклическому упругопластическому нагружению.

Как было показано ранее, уровень циклической напряженности конструкции, полученный при натурном тензометрировании и расчетном исследовании, подтверждает возможность малоциклового разрушения элементов ворот шлюза. Для расчетного определения значений ресурса элементов шлюзовых ворот в этих условиях необходима разработка адекватных критериальных уравнений. Такие уравнения с учетом экспериментальных или расчетных данных о циклических уп-ругопластических деформациях, экспериментальных данных по сопротивлению конструкционных материалов циклическому упругопластическому нагружению (кривые малоцикловой усталости) и известной программе циклического нагружения позволяют определять значения чисел циклов до разрушения (появления макротрещин) рассматриваемых конструкций.

При рассмотрении вопроса о выборе и использовании в практических оценочных расчетах указанных критериев необходимо учитывать данные экспериментов по малоцикловой прочности конструкционных материалов шлюзовых ворот. Как было показано в данной работе ранее, адекватным уравнением для проведения указанной оценки с достаточной для практических приложений точностью является уравнение деформационно-кинетического критерия малоцикловой прочности. В связи с этим имеет смысл рассмотреть применение именно этого крите-

рия для оценки малоциклового ресурса самих элементов шлюзовых ворот. Данный критерий, как показали многочисленные исследования, успешно применяется при решении аналогичных задач для многочисленных конструктивных элементов и материалов в машиностроении, атомной промышленности, авиации и т.д.

Для случая нормальных и умеренно повышенных температур деформационно-кинетический критерий мапоцикловой прочности может быть записан в следующем виде:

где N1 определяется при заданной (полученной экспериментально или численно) в цикле нагружения интенсивности деформаций по кривой малоциклового усталостного разрушения материала в условиях жесткого (когда от цикла к циклу поддерживаются постоянными максимальные и средние деформации) нагружения; М/ - искомое число циклов до разрушения (появление трещины); е - односторонне накопленная в процессе статического и циклического нагружении деформация; е/-односторонне накопленная деформация в момент разрушения (появления трещины); Еу- пластичность при монотонном (статическом) нагружении. В уравнении (4) первое слагаемое характеризует накопленное усталостное повреждение, второе — квазистатическое.

Как показали данные натурного тензометрирования, интенсивного накопления односторонних деформаций в процессе экспериментов не наблюдалось. Для этого случая критериальное уравнение (4) может быть использовано в виде

где доля квазистатического повреждения не рассматривается.

Отметим, что уравнение (5) учитывает возможную нестационарность процесса циклического нагружения элементов конструкции. Вместе с тем, как упоминалось ранее, для исследуемого случая оценки ресурса элементов ворот шлюза характерен эксплуатационный режим нагружения, близкий к стационарному. Кроме того, как показали данные тензометрирования, в конструкции отсутствует ярко выраженная кинетика местных максимальных деформаций с числом циклов нагружения. В этих условиях оценка ресурса, выраженного в циклах нагружения, может быть произведена путем сопоставления величин циклических деформаций, возникающих в конструкции шлюзовых ворот при эксплуатационных нагрузках, и разрушающих деформаций по моменту образования трещин, получаемых при испытаниях образцов материала в условиях жесткого нагружения. Оценка должна проводиться в инвариантных к типу напряженного состояния величинах, в качестве которых используются интенсивности циклических деформаций. Амплитуда интенсивности деформаций на поверхности обшивки ворот (в зоне концентрации) напряжения е, определялась по известной формуле

(5)

= V(c> ^ "сз)2+(c> - > (6)

где величины двух главных деформаций et и е2 (6) измерялись малобазными тен-зодатчиками деформаций при максимальной и минимальной нагрузке вдоль и поперек оси зон концентраций в сечении, в котором происходило разрушение испытуемого объекта, а третья вычислялась с использованием гипотезы постоянства объема. Располагая характеристиками сопротивления усталости и сопоставляя значения циклических деформаций конструкции и разрушающих деформаций конструкционного материала, была получена оценка долговечности высоконагру-женных элементов ворот шлюза на уровне 9000-25000 циклов для циклических деформаций порядка 0,3-0,4 %. Указанная долговечность при числе циклов на-гружения-за одну навигацию порядка 3800-4000 соответствуют сроку эксплуатации до появления трещин усталости от двух до шести лет.

Следует подчеркнуть, что проведенная оценка ресурса высоконагруженных элементов конструкции ворот шлюза произведена по фактическим характеристикам сопротивления малоцикловому нагружению конструкционного материала ворот. В расчете не учитывалось влияние коррозионной среды, непроваров и других подобных технологических дефектов на долговечность ворот. При наличии таких дефектов трещины Moiyr обнаруживаться и на более ранней стадии, что иногда имеет место в эксплуатации. При этом для учета возможного снижения эксплуатационной долговечности вводятся запасы прочности по числу циклов и деформациям. В первом приближении запасы прочности для элементов ворот шлюза при наличии данных натурного тензометрирования о величинах циклических деформаций в максимально нагруженных зонах конструкции могут быть приняты t)N = 3 и г/с = 1,25 (кривая 4 на рис. 7). Основной металл и металл сварного соединения (кривые 1,2 на рис. 7) имеют одинаковые характеристики сопротивления усталости и экспериментальные точки, соответствующие долговечности образцов, образуют единую полосу разброса.

Для аналитического представления кривой усталости материала в диссертации предложено следующее уравнение

1 * г = I * £>0-6 * ЛГ.°-6 +1,75 * * N}°-a (7)

2 2 f Е r w

где е - величина циклической деформации; D=l/(l-\)/) - истинная деформация при статическом разрыве образца; а,- предел прочности; Е - модуль упругости.

Для минимальных и средних значений долговечности стали 09Г2С параметры уравнения (7) могут быть положены равными (на рис. 7 кривые 1 и 2 соответственно):

г* ~ 4 VB^r*";

Использование в уравнении (7) статических характеристик прочности и пластичности материала дает результаты, идущие не в запас прочности (на рис. 7 кривая 3).

Данное исследование и оценка ресурса элементов ворот шлюза показывают, что при принятых геометрических параметрах конструкции и технологии изготовления ворота шлюза без промежуточных ремонтов не могут обеспечить достаточный ресурс по условиям сопротивления малоцикловому нагружению. Необходимо разработать конструктивные и технологические мероприятия по снижению уровня максимальных циклических напряжений и деформаций в конструкции, а также использовать материалы, типы сварных соединений и методы ремонта элементов ворот шлюза, обеспечивающие повышение характеристик сопротивления малоцикловой усталости. При этом, например, снижение максимальных циклических деформаций в зоне сварных соединений ворот до значений 0,175...0,2% (что возможно за счёт конструктивных и технологических мероприятий, разработанных и представленных в 8 главе диссертации) позволит повысить долговечность элементов ворот и увеличить период между ремонтами до 10... 15 лет, что следует признать вполне удовлетворительным для эксплуатации.

В восьмой главе диссертации приведены рекомендации по продлению ресурса шлюзовых ворот на стадии изготовления, эксплуатации и ремонта, вытекающие из результатов исследований, полученных в процессе выполнения данной работы.

В настоящее время при установке водонапорной обшивки используется, в основном, конструктивные решения в виде сварных соединений внахлест и встык. Выполненное расчетно-экспериментальное исследование ресурса водонапорной обшивки таких конструкций показывает, что долговечность соединений внахлест оказывается существенно ниже долговечности сварных соединений встык. Сказанное подтверждается рис. 14, на котором представлены полученные расчетно-экспериментальные данные по сопротивлению малоцикловой усталости водонапорной обшивки при различных прогибах пластины в центре шпации от гидростатического напора. Видно, что ресурс водонапорной обшивки при сварке встык оказывается в 2 раза выше по сравнению со случаем сварки внахлест.

Это обстоятельство позволяет рекомендовать применение конструкций с использованием стыковых сварных швов и избегать, по возможности, нахлесточных соединений. При этом для стыковых соединений удается достигать ресурса порядка 4000+5000 циклов повторения нагрузок при эксплуатационных прогибах. Данный вывод хорошо коррелирует с данными по ресурсу, полученными экспериментально на шлюзовых воротах каналов Москвы и Волгограда. С учетом числа срабатывания призм за навигацию порядка 4000 (канал им. Москвы) и 8000 (Волгоградских шлюзов) повышение ресурса за счет использования стыковых сварных соединений обеспечивает без ремонта 5-6 лет эксплуатации.

Вместе с тем, может быть применен еще ряд способов повышения ресурса. К таким способам, прежде всего, следует отнести упрочнение сварных соединений за счет апробированного в настоящей работе оплавления сварного соединения ацетилено - кислородным резаком. При этом зона сварного шва и зона основного металла, прилегающего к шву, подвергается тепловой обработке пламенем кисло-

рода и ацетилена. Металл поверхностных слоев доводится до состояния плавления, в результате чего снимаются остаточные напряжения сварки, залечиваются поверхностные трещины, снижается геометрическая концентрация напряжений от сглаживания усиления и подреза сварного шва, создается благоприятное поле сжимающих остаточных напряжений.

Эффективность предложенного метода сварки была подтверждена серией испытаний модельных элементов с оплавлением зон сварных швов по названной технологии. Испытывались три элемента с нахлесточным соединением пластины водонапорной обшивки и двутавровых балок. Нагружение выполнялось в режиме заданных перемещений с максимальными значениями 5, 3 и 1,5 мм, режим циклического нагружения - отнулевой. На исследуемых моделях определялись ресурс и деформации по разработанной методике. Обнаружено, что долговечность модельных элементов при таком виде сварки оказывается максимальной и превосходит долговечность всех ранее испытанных видов соединений. По сравнению с аналогичной неоплавленной моделью долговечность оказывается повышенной до 10 раз по числу циклов нагружения (рис. 14).

Эффективность указанной выше технологии, также, была проверена в эксплуатационных условиях на элементах водонапорной обшивки Волгоградского шлюза № 30. Эксплуатация элементов водонапорной обшивки, прошедших технологическую операцию оплавления сварных швов, показала увеличение ресурса по сравнению с необработанными швами до 3-3,5 раза.

Как показали выполненные в работе исследования, еще одним эффективным способом повышения ресурса элементов сварных соединений водонапорной обшивки шлюзовых ворот является механическое снятие усиления валика сварного шва. Эти исследования показали, что за счет снижения геометрической концентрации напряжений удается достичь повышения усталостного ресурса до 3-х раз. При этом, однако, следует отметить более высокую трудоемкость данной технологии по сравнению с методом оплавления, в силу чего рекомендовать для практического использования в первую очередь можно метод оплавления, как более производительный, дешевый и в той же мере эффективный с точки зрения повышения ресурса.

Важнейшим вопросом является вопрос оптимизации технологии ремонта после появления эксплуатационных усталостных трещин в зоне сварных соединений водонапорной обшивки. В работе были проведены исследования применимости предлагаемых для использования на практике различных видов технологических подходов для таких работ. Это, прежде всего, разделка под сварку зоны трещины. Заварка без разделки трещины дает ресурс на уровне только порядка 2000 циклов (рис. 14). Столь низкая долговечность объясняется непроваром и наличием щелевого соединения при рассматриваемой технологии.

Следует рекомендовать способы заварки усталостных трещин методами, исключающими непровар и возникновение щелевых соединений. Это может быть достигнутую, в частности, применением механической разделки и электросварной строжки под сварной шов с двух сторон водонапорной обшивки, когда ресурс соединения может быть повышен до 8000 циклов, что составляет практически ресурс одной - двух навигаций. Дальнейшее повышение ресурса может быть обес-

печено применением упрочняющих обработок и оплавлением. В этом случае при долговечности на уровне 20-30 тысяч циклов ресурс будет близок ресурсу новых сварных соединений этого типа (рис. .14).

Необходимо подчеркнуть, что методы упрочнения сварных соединений на практике требуется реализовывать лишь для ограниченного количества швов, расположенных только в максимально нагруженных зонах водонапорной обшивки. Так, например, для шпации можно рекомендовать обработку сварного соединения на большей стороне пластины на длину порядка 1/3 в средней части шпации. Это позволяет существенно снизить трудоемкость таких операций при изготовлении новых конструкций.

При ремонте после образования усталостных трещин разделку и упрочнение следует проводить на длину трещины с перекрытием каждой из сторон на 20-25 мм.

Таким образом, в работе показано, что при внедрении в практику проектирования и эксплуатации инженерных сооружений водонапорных обшивок шлюзовых ворот соответствующих технологий получения сварных соединений, методов их упрочнения и ремонта, удается поднять ресурс с одной навигации до трех-пяти, а новых конструкций до 8-10 навигаций.

ВЫВОДЫ

1. На основе разработанных экспериментально - расчетных методов и созданных пакетов прикладных программ установлены основные закономерности, уравнения и критерии для определения сопротивления деформированию и разрушению (до момента возникновения трещин) элементов водонапорной обшивки гидротехнических сооружений с учетом нелинейного поведения материала, реальной геометрии, особенности конструкции, условий эксплуатации и технологической наследственности.

2. Разработана методика сбора данных по нагрузкам шлюзовых двустворчатых ворот (затворов) и методы схематизации основных нагружающих факторов. Показано, что основным нагружающим фактором, определяющим в значительной степени их несущую способность, является гидростатическое давление. Выявлено, что воздействия основных нагружающих факторов на несущие элементы шлюзовых ворот носят явно выраженный циклический характер.

3. В результате проведенных исследований установлено, что разрушения конструкций элементов водонапорной обшивки гидротехнических сооружений в эксплуатационных условиях вызываются циклическим действием нагрузок. При этом число циклов нагружения до момента потери несущей способности (возникновения усталостных трещин), помимо истории нагружения, определяется также показателями сопротивления малоцикловому деформированию (кривые циклического упругопластического деформирования с учетом кинетики механических свойств материала) и разрушению (кривые малоцикловой усталости), а также реальной геометрией, условиями эксплуатации и технологической наследственностью.

4. Выполненный анализ причин возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации шлюзовых ворот (затворов) показал, что большинство их связано с возникновением и распространением трешиноподобных дефектов, являющихся следствием воздействия малоциклового нагружения.

5. Разработана методика, оснастка, аппаратура и проведено экспериментальное исследование полей циклических упругопластических деформаций элементов шлюзовых ворот в реальных условиях эксплуатации. Исследование выполнено с использованием порядка 160 малобазных тензодатчиков, установленных в 5 наиболее нагруженных зонах: вереяльные и створные столбы, нижний пояс нижнего ригеля, диафрагма и обшивка ворот в районе 2-го и 3-го ригеля. При этом преобладали изгибные эффекты в рассматриваемых местах конструкции. Как показали эксперименты, изменения циклических деформаций от цикла к циклу не наблюдается, а материал ворот шлюза в эксплуатационных условиях в максимально напряженных местах работает за пределами пропорциональности.

6. Разработана методика, оснастка, аппаратура, получены образцы характерных зон материала шлюзовых ворот и выполнены экспериментальные исследования с целью установления характеристик сопротивления зон основного металла, зон термического влияния и зон сварных швов основных конструкционных материалов шлюзовых ворот статическому и циклическому упругопластическому деформированию и разрушению. Эксперименты выполнены на растяжение-сжатие на образцах сталей М16С, Ст. Зсп, 09Г2С, 10ХСНД, 16Г2АФ и др. Всего было испытано более 100 образцов. Для этих материалов получены данные по циклическим диаграммам деформирования с учетом их кинетики и кривым усталости. Эти данные показали, что испытанные конструкционные материалы можно отнести к классу циклически стабилизирующихся. Показано, также, что наиболее оптимальным уравнением для описания сопротивления испытанных материалов малоцикловому деформированию является уравнения обобщенного принципа Мазинга, а для описания их сопротивления малоцикловому разрушению является уравнение деформационно-кинетического критерия малоцикловой прочности. Для указанных условий испытаний предложены новые варианты этих уравнений и определенны соответствующие константы материалов.

7. Выполнены лабораторные исследования малоцикловой прочности с регистрацией деформаций модельных элементов шлюзовых ворот с различным конструктивным исполнением сварных соединений. В качестве модельных элементов использовались шпации, геометрически подобные натурным. Эксперименты показали, что:

- максимальные деформации в моделях обнаружены в направлении меньшей оси прямоугольной пластины водонапорной обшивки. Имеется значительный градиент в этом направлении деформаций по мере удаления от основания сварного шва;

- измеряемая вторая компонента деформации на поверхности в направлении большей оси прямоугольной пластины, оказывается меньше, чем первая в 3-4 раза. По мере приближения к центру пластины в зоне местного увеличения деформаций начинается рост компоненты деформаций в направлении большей из осей.

Установлено, что при распространении усталостных трещин на моделях, характерным было их развитие в длину до 250-300 мм, после чего разрушение начинало развиваться по основному металлу, отходя от зоны сварного соединения. Период развития трещин до окончательного разрушения составлял 5-10 тысяч циклов. В отличие от моделей у плоских образцов после образования поверхностных макротрещин разрушение интенсивно распространялось по длине и толщине сечения, причем период от момента образования трещины до окончательного разрушения составлял по числу циклов порядка 500 циклов.

8. С использованием разработанного в деформационной постановке численного метода выполнено исследование полей деформаций и напряжений в зонах сварных швов натурных конструкций и модельных элементов шлюзовых ворот с учетом физической нелинейности и дефектности сварных соединений. Расчетные данные показывали, что величины максимальных деформаций в зоне шпаций, непосредственно прилегающих к дефектам сварки типа подрезы, могут отличаться от соответствующих значений в шпациях без подрезов в 2 и более раз.

9. На базе разработанных экспериментально - расчетных методов выполнено исследование малоцикловой прочности шпаций с различными видами сварных соединений, имеющими место в реальной конструкции шлюзовых ворот: нахлесточ-ных сварных швов с газосварочным оплавлением, нахлесточных сварных швов без оплавления и подреза, сварных швов встык со сварным валиком, сварных швов встык со снятием сварного валика, нахлесточных сварных швов второго ремонта без снятия сварного валика, нахлесточных сварных швов второго ремонта со снятием сварного валика с напорной стороны, сварных швов встык с оплавлением сварного валика с напорной стороны, сварных швов встык после первого ремонта без оплавления, сварных швов встык после второго ремонта с оплавлением сварного валика с напорной и ненапорной стороны.

Полученные данные показали, что наибольшим ресурсом обладают шпации с нахлесточными сварными швами после газосварочной обработки. Наименьший ресурс показали шпации с нахлесточными сварными швами второго ремонта без снятия сварного валика. При том же значении циклического перемещения ресурс такой шпации составил всего 2-103 циклов. Таким образом, установлено, что вид сварного соединения оказывает весьма сильное влияние на ресурс рассматриваемых элементов шлюзовых ворот. Снижение ресурса, при этом может составлять два порядка и больше по числу циклов нагружения.

10. Показано, что для оценки малоцикловой прочности элементов шлюзовых ворот при проектировании, эксплуатации и после выполненных плановых и внеплановых ремонтов, возможно применение деформационно-кинетического критерия в форме, не учитывающей накопление квазистатических повреждений. При этом оценка прочности должна производиться производилась в инвариантных к типу напряженного состояния величинах, в качестве которых используется интенсивность циклических упругопластических деформаций. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений малоцикловой прочности позволило сделать вывод о полной адекватности данного подхода.

11. Выполненные экспериментально - расчетные исследования позволили выработать практические рекомендации по увеличению ресурса высоконагружен-ных элементов шлюзовых ворот путем применения конструкций с использованием стыковых сварных швов. При этом удается достигать ресурса порядка 4000-^-5000 циклов повторения нагрузок при эксплуатационных прогибах. С учетом числа срабатывания слитых призм за навигацию повышение ресурса за счет использования стыковых сварных соединений обеспечивает без ремонта 5-6 лет эксплуатации.

Применение предложенной эффективной технологии упрочняющей обработки сварных соединений элементов водонапорной обшивки с использованием ацетиленокислородного оплавления обеспечивает работоспособность конструкции в течение дополнительных 3-4 навигаций за счет снижения геометрической концентрации напряжений и улучшения механических свойств материала зоны сварки.

12. Результаты настоящего исследования, разработанные методы экспериментально - расчетного исследования НДС и малоцикловой прочности, созданные пакеты прикладных программ, сделанные рекомендации внедрены на 5 предприятиях, что подтверждено соответствующими актами внедрения. Экономическая эффективность исследования определяется широким применением их в организациях для повышения ресурса элементов шлюзовых ворот, научного обоснования выбора новых конструкций и технологий производства, уменьшения сроков освоения новых типоразмеров шлюзовых ворот.

Результаты диссертационной работы использованы при подготовке 2-й редакции методических рекомендаций по оценке технического состояния и безопасности судоходных гидротехнических сооружений Министерства транспорта РФ, утвержденных руководителем Росморречфлота в 2010 г.

Полученные в диссертации научные и практические результаты можно квалифицировать как решение крупной научной проблемы малоцикловой прочности и продления ресурса элементов шлюзовых ворот, что позволило выработать научно обоснованные технические и технологические рекомендации по их модернизации, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики и техногенной безопасности гидротехнических сооружений страны.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Абросимов, В.Г. Вопросы усталостного разрушения металлоконструкций двустворчатых шлюзовых ворот (затворов) // Морской сборник. — 2004. - № 3. -С. 58 - 64 (перечень ВАК РФ).

2. Абросимов, В.Г. Проблема усталости шлюзовых ворот транспортных гидротехнических сооружений / А.П. Гусенков, В.П. Когаев, В.Г. Абросимов // Проблемы прочности. - № 12 - 1981. - С. 99-104 (перечень ВАК РФ).

3. Абросимов, В.Г. Оценка уровня напряженности элементов шлюзовых ворот канала им. Москвы / А.П. Гусенков, В.П. Когаев, В.Г. Абросимов // Гидротехническое строительство. - 1982. - № 12. - С. 59 - 64 (перечень ВАК РФ).

4. Абросимов, В.Г. Оценка долговечности при циклическом нагружении элементов ворот шлюзов канала им. Москвы. / А.П. Гусенков, В.П. Когаев, В.Г. Абросимов // Гидротехническое строительство. - 1983. - № 11. - С. 34 - 40 (перечень ВАК РФ).

5. Абросимов, В.Г. Оценка уровня напряженности элементов шлюзовых ворот транспортных, гидротехнических сооружений. /В.Г. Абросимов // Гидротехническое строительство. - 1985. - № 4 - С. 60 - 67 (перечень ВАК РФ).

6. Абросимов, В.Г. Влияние статических нагрузок на циклическую долговечность конструкционных материалов. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. -2002. - № 3. - С. 50 - 58 (перечень ВАК РФ).

7. Абросимов, В.Г. Некоторые вопросы оценки прочности материалов при переменных нагружениях. /В.Г. Абросимов// Морской сборник. — 2002. - № 9. - С. 19-27 (перечень ВАК РФ).

8. Абросимов, В.Г. Механическое упрочнение. // Морской сборник. - 2002. - № И. - С. 28 - 29 (перечень ВАК РФ).

9. Абросимов, В.Г. Статистический анализ группированных экспериментальных данных о режиме нагружения для оценки усталостного ресурса. /В.Г. Абросимов //Морской сборник. - 2002. - № 8. - С. 47 - 52 (перечень ВАК РФ).

10. Абросимов, В.Г. Усталостная долговечность в свете общей теории процессов наработки. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2002. - № 12. - С. 27-33 (перечень ВАК РФ).

11. Абросимов, В.Г. Разработка оборудования для испытаний на усталость. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2002. - № 1. - С. 41 - 47 (перечень ВАК РФ).

12. Абросимов, В.Г. Методика моделирования нестационарных режимов изменения напряжений при испытаниях на усталость. /В.Г. Абросимов// Морской сборник. - 2002. - № 3. - С. 139 - 146 (перечень ВАК РФ).

13. Абросимов, В.Г. Запасы прочности при статических и переменных напряжениях. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2003. - № 2. - С. 11-15 (перечень ВАК РФ).

14. Абросимов, В.Г. Расчет конструкций на ресурс длительной прочности при усталостном разрушении. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2003. - № 7. -С. 9-11 (перечень ВАК РФ).

15. Абросимов, В.Г. К теории роста усталостных трещин. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2003. - № 9. - С. 31 -35 (перечень ВАК РФ).

16. Абросимов, В.Г. Исследование накопления повреждений при кручении и при растяжении сжатии. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2003.- № 10. -С. 45-49 (перечень ВАК РФ).

17. Абросимов, В.Г. Метод граничных элементов при расчете пространственных конструкций. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2006. - № 5. - С. 4547 .(перечень ВАК РФ).

18. Абросимов, В.Г. Два подхода к установлению срока службы конструкции. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2004. - № 1. - С. 27-31 (перечень ВАК РФ).

19. Абросимов, В.Г, Основные закономерности распространения усталостных трещин в элементах конструкций. /В.Г. Абросимов // «Морской сборник». -2003. - № 3. - С. 7 - 12 (перечень ВАК РФ).

20. Абросимов, В.Г. Планирование усталостных испытаний. /В.Г. Абросимов// Вестник машиностроения. - 1981. - № 2. - С. 11-15 (перечень ВАК РФ).

21. Абросимов, В.Г. Определение долговечности образцов и конструкций при случайном нагружении с помощью безразмерных кривых повреждаемости. /В.Г. Абросимов // Проблемы прочности. - 1985. - № 11. - С. 24-28 (перечень ВАК РФ).

22. Абросимов, В.Г. Некоторые вопросы математического обеспечения автоматизированных систем управления нагружением при прочностном эксперименте. /В.Г. Абросимов // Проблемы прочности. - 1983. - № 11. - С. 120-124 (перечень ВАК РФ).

23. Абросимов, В.Г. Статистический анализ измерений случайной нагруженно-сти для оценки накопления усталостного повреждения. /В.Г. Абросимов // Вестник машиностроения. - 1986. - №10. - С. 5-9 (перечень ВАК РФ).

24. Абросимов, В.Г. О повышении несущей способности и долговечности сварных конструкций. /В.Г. Абросимов // Автоматическая сварка. - 1989. - №2. - С. 1-6 (перечень ВАК РФ).

25. Абросимов, В.Г. Механическое упрочнение. /В.Г. Абросимов // Морской сборник. - 2002. - № 7. - С. 24 - 30 (перечень ВАК РФ).

26. Абросимов В.Г. Исследование напряженного состояния прочности при упруго-пластическом циклическом деформировании. Математическое моделирование и проблемы охраны окружающей среды. /В.Г. Абросимов // - Сборник научных статей. - Архангельск. АГТУ. - 2005. - С. 7-15.

27. Абросимов, В.Г. Методы и встраивание средства контроля эксплуатационных повреждений материалов и конструкций. - В кн. Тез. Докл. Республ. конф. по повышению надежности и долговечности механического оборудования, /В.Г. Абросимов// - Киев: Наук думка. - 1984. - Ч. 2. - С. 20 - 31.

28. Абросимов В.Г. Оценка работоспособности сварных соединений элементов водонапорной обшивки металлоконструкций шлюзовых двустворчатых ворот при циклическом нагружении. - М.: ИМАШ АН СССР. Диссертация к.т.н. -1990.

29. Абросимов, В.Г. Вопросы усталостного разрушения металлоконструкций двухстворчатых шлюзовых ворот (затворов). Монография. /В.Г. Абросимов// М-: Издательство " Альтаир" МГАВТ, 2004 -109 с.

30. Абросимов, В.Г. Контроль повреждений обшивки ворот в эксплуатационных условиях на основе волоконной оптики /В.Г. Абросимов // - В кн. Тез. Докл. II Всесоюзного съезда по теории машин и механизмов. - Киев: Наук думка, 1982, С. 156-167.

31. Абросимов, В.Г. Сварка при ремонте ворот. —М.: Транспорт, 1986, 39 с.

32. Абросимов, В.Г. Повышение ремонтопригодности оборудования транспортных гидросооружений. /В.Г. Абросимов // Передовой опыт и новая техника. - 1977.-№ 12. - С. 89-97.

33. Абросимов, В.Г. Методы оценки предельного состояния при совместном циклическом и статическом нагружениях. Математическое моделирование и проблемы охраны окружающей среды. /В.Г. Абросимов // - Сборник научных статей. Архангельск. АГТУ. - 2005. - С. 19-23.

34. Абросимов, В.Г. Приборы и устройства контроля усталостных трещин в элементах конструкций - В кн. Механическая усталость металлов. - Киев: Наук думка, 1983, С. 302-306.

35. Абросимов, В.Г. Проблема малоцикловой прочности элементов шлюзовых ворот судоходных гидротехнических сооружений. - Материалы XVII международного семинара «Технологические проблемы прочности». /В.Г. Абросимов, Г.В. Москвитин // Подольск, 2010 г. МГОУ. - С. 102-105.

36. Абросимов, В.Г. Ремонт зубчатых открытых передач механизмов шлюза. /В.Г. Абросимов // Передовой опыт и новая техника. - 1981. - № 1. - С. 108 -116.

Формат 60x841/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.печл.2,32. Уч.-издл.1,9. Тираж^ОО зкз. Заказ Издательство Московского государственного открытого университета. 107996, Москва, ул. Павла Корчагина, д. 22 Типография МГОУ

ВВЕДЕНИЕ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМ ПРОЧНОСТИ, УСТАЛОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ШЛЮЗОВЫХ ВОРОТ СУДОХОДНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (СГТС) 1.

Особенности конструкций и условий эксплуатации шлюзовых ворот СГТС ^ Двустворчатые ворота

Откатные ворота

Сегментные ворота Анализ причин отказов и возникновения аварийных состояний шлюзовых ворот СГТС

Расчетно-аналитические методы исследования прочности, усталости и трещинообразования шлюзовых ворот СГТС

Обзор методов экспериментального исследования процессов возникновения и распространения усталостных трещин в элементах шлюзовых ворот Постановка задач экспериментального и численного исследований

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ

ШЛЮЗОВЫХ ВОРОТ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ

НЕУПРУГОМ НАГРУЖЕНИИ

2.1 Основные особенности сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот деформированию, накоплению повреждений и распространению трещин в условиях эксплуатации

2.2 Уравнения состояния конструкционных материалов шлюзовых ворот при эксплуатации в условиях малоциклового нагружения

2.3 Деформационно-кинетические критерии малоцикловой прочности конструкционных материалов шлюзовых ворот

2.4 Основные критерии трещиностойкости материалов шлюзовых ворот при статическом, повторно-статическом и циклическом нагружениях

2.5 Методы учета основных особенностей условий эксплуатации элементов шлюзовых ворот на стадиях накопления повреждений и распространения трещин

2.6 Основные особенности проведения численных решений нелинейных задач о напряженно-деформированном состоянии типовых конструктивных элементов

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ, КИНЕТИКИ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН В ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ ШЛЮЗОВЫХ ВОРОТ

3.1 Методика сбора данных по нагрузкам шлюзовых ворот. Схематизация основных нагружающих факторов

3.2 Методы и средства контроля основных параметров напряженно-деформированного состояния, накопления повреждений и распространения трещин при статическом и циклическом нагружениях натурных элементов конструкций

3.3 Методика, оснастка и оборудование для проведения модельных исследований элементов шлюзовых ворот.

3.4 Экспериментальные установки, приспособления и методы обработки результатов исследования сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот при малоцикловом нагружении

3.5 Планирование экспериментальных исследований и методы обработки полученных результатов

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ, МАЛОЦИКЛОВОЙ ПРОЧНОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ШЛЮЗОВЫХ ВОРОТ В НАТУРНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

4.1 Результаты исследования реальной истории нагружения основных несущих элементов шлюзовых ворот

4.2 Результаты экспериментального исследования основных закономерностей сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот малоцикловому нагружению

4.3 Данные исследования напряженно-деформированного состояния, малоцикловой прочности и трещиностойкости элементов сегментных ворот

4.4 Данные исследования напряженно-деформированного состояния, малоцикловой прочности и трещиностойкости элементов откатных ворот

4.5 Данные исследования напряженно-деформированного состояния, малоцикловой прочности и трещиностойкости элементов двустворчатых ворот

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И МАЛОЦИКЛОВОЙ ПРОЧНОСТИ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ШЛЮЗОВЫХ ВОРОТ 5.1 Методика трансформации реальных нагружающих факторов шлюзовых ворот на модельные элементы. Реализация методики в процессе лабораторных испытаний

5.2 Адекватность предложенных модельных испытаний

5.3 Результаты проведенных исследований полей деформаций при статическом и малоцикловых нагружениях

5.4 Результаты исследования накопления повреждений и распространения трещин в наиболее нагруженных местах модельных элементов

5.5 Результаты численного исследования напряженно-деформированного состояния основных модельных элементов ворот при малоцикловом нагружении

МЕТОД И РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО

ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ, ПРОЧНОСТИ

И РЕСУРСА ШЛЮЗОВЫХ ВОРОТ ПРИ

МАЛОЦИКЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ

6.1 Численный метод исследования напряженно-деформированного состояния шлюзовых ворот с использованием МКЭ в циклической упругопластической постановке

6.2 Исследование точности и вычислительной устойчивости метода расчета. Результаты решения тестовых задач. Сравнение результатов расчета и эксперимента.

6.3 Поля циклических упругопластических напряжений и деформаций основных зон шлюзовых ворот, определяющих их несущую способность

6.4 Инженерный метод численной оценки усталостной долговечности шлюзовых ворот и использование его для приближенной оценки при конструировании

6.5 Обобщение результатов решения некоторых практических задач о напряженно-деформированном состоянии шлюзовых ворот при малоцикловом нагружении

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ШЛЮЗОВЫХ

ВОРОТ ЦИКЛИЧЕСКОМУ

УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОМУ НАГРУЖЕНИЮ "

7.1 Закономерности сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот малоцикловому деформированию и разрушению "

7.2 Исследование основных закономерностей напряжений и деформаций шлюзовых ворот в связи с конструкционно-технологическими факторами, условиями нагружения и маркой стали в натурном эксперименте.

7.3 Исследование основных закономерностей напряжений и деформаций шлюзовых ворот в связи с конструкционно-технологическими факторами, условиями нагружения и маркой стали в модельном эксперименте.

7.4 Результаты исследований основных закономерностей напряжений и деформаций шлюзовых ворот в связи с сложными сочетаниями конструкционно-технологических факторов и условий нагружения "

7.5 Обобщение полученных экспериментальных и расчетных результатов. Установление общих закономерностей.

8 МЕТОДЫ ПРОДЛЕНИЯ РЕСУРСА ШЛЮЗОВЫХ

ВОРОТ НА СТАДИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ,

ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА

8.1 Рекомендации по увеличению ресурса шлюзовых ворот с использованием технологических и конструкционных приемов на стадии изготовления

8.2 Рекомендации по эксплуатации шлюзовых ворот, направленные на увеличение их ресурса

8.3 Современные методы восстановление несущей способности шлюзовых ворот и повышения их ресурса

8.4 Рекомендации по основным технологическим операциям при проведении ремонтно-восстановительных работ

8.5 Рекомендации по внедрению основных положений настоящей работы в эксплуатации шлюзовых ворот судоходных гидротехнических сооружений

Актуальность темы. Водный транспорт является важной частью транспортной инфраструктуры страны, активно способствуя развитию экономики. На внутренних водных путях России эксплуатируется более 720 судоходных гидротехнических сооружений /163/ (далее - СГТС). Серьезной проблемой является снижение уровня безопасности СГТС из-за ухудшения их технического состояния. Из 720 СГТС 335 сооружений включены в отраслевой Регистр судоходных гидротехнических сооружений, подлежащих декларированию безопасности. Данные сооружения относятся к стратегически важным объектам РФ, а по классификации угроз - к техногенно - опасным объектам.

На основе проведенного декларирования безопасности СГТС на 01.01.10 г. установлено, что 20,9 % сооружений имеют нормальный уровень безопасности, 60,8 % - пониженный, 14,2 % - неудовлетворительный и 4,1 % - опасный. Эксплуатация СГТС при неудовлетворительном техническом состоянии может привести к техногенным авариям и таким катастрофическим последствиям, как затопление нижележащих территорий с прохождением волны прорыва высотой до 30 метров, прекращение судоходства, работы ГЭС, водоснабжения, нарушение экологического равновесия на обширных территориях.

Как показал анализ многочисленных источников /1-7, 11-13, 16-17, 21, 3038, 40-41, 52-65, 72-115/ и многолетний опыт эксплуатации СГТС, рост общего числа циклов наполнения и опорожнения шлюзовых камер (срабатывания призм) за каждую навигацию увеличивается, и, следовательно, происходит увеличение количества повторно-статических нагружений» несущих элементов. По мере наработки возникают повреждения в конструкциях шлюзовых ворот, в первую очередь, в водонапорной обшивке и ее опорных элементах. Повреждения образуются, как правило, в виде трещин длиной от 50-100 мм до трех и более метров, что влечет за собой необходимость выполнения ремонтных работ и сопряжено с простоями при эксплуатации водного пути.

В связи с отмеченным, актуальным являются установление основных закономерностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушения элементов шлюзовых ворот с учетом нелинейного поведения материала, реальной геометрии конструкции, условий эксплуатации и технологической наследственности на основе разработанных расчетно-экспериментальных методов, а также разработка методов оценки прочности, ресурса в зависимости от конструкционных, технологических факторов, создание методов продления ресурса с использованием современных методик реконструкции, разработка и внедрение в заинтересованных научных и производственных организациях рекомендаций по увеличению ресурса шлюзовых ворот на стадии проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Проведение вышеуказанных исследований, безусловно, способствует повышению безопасности, надежности и ресурса и экономии энергоресурсов, что полностью соответствует Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации, утвержденным Президентом Российской Федерации 21 мая 2006 г. № Пр-843 и Перечню технологий, имеющих важное социально-экономическое значение для обороны и безопасности государства (критические технологии), утвержденному распоряжением правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 г. № 1243-р.

Объектами и предметами исследования настоящей работы являются: конструкции затворов механического оборудования судоходных гидротехнических сооружений, созданные с использованием электросварки и других технологических операций; проблемы прочности и ресурса конструкционных материалов, элементов конструкций двустворчатых шлюзовых ворот при малоцикловом нагружении.

Научная цель исследования:

- установление основных закономерностей сопротивления малоцикловому деформированию и разрушения элементов шлюзовых ворот с учетом нелинейного поведения материала, реальной геометрии, особенностей конструкции, условий эксплуатации и технологической наследственности на основе разработанных расчетно-экспериментальных методов; разработка методов оценки прочности ресурса в зависимости от конструкционных, технологических факторов;

- разработка методов продления ресурса элементам конструкций на основе современных методик их реконструкции; разработка и внедрение рекомендаций по увеличению ресурса шлюзовых ворот на стадии проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

Для достижения поставленных научных целей применялись экспериментальные и расчетные методы исследования.

Основные задачи экспериментального исследования:

- разработка методики сбора данных по нагрузкам шлюзовых ворот и методов схематизации основных нагружающих факторов. Исследование реальной истории нагружения основных несущих элементов шлюзовых ворот;

- разработка методов и средств контроля основных параметров напряженно-деформированного состояния (НДС), накопления повреждений и распространения трещин в статическом и циклическом нагружениях натурных элементов конструкций. Исследование напряженно-деформированного состояния, малоцикловой прочности и трещиностойкости элементов двустворчатых, откатных и сегментных ворот;

- создание методики, оснастки и оборудования для проведения модельных исследований элементов шлюзовых ворот. Разработка методики трансформации реальных нагружающих факторов шлюзовых ворот на модельные элементы. I

Реализация методики, подтверждение адекватности предложенных модельных испытаний и проведение соответствующих лабораторных испытаний;

- доводка экспериментальных установок, создание приспособлений и методов обработки результатов исследования сопротивления конструкционных материалов шлюзовых ворот малоцикловому сопротивлению.

Основные задачи теоретического исследования:

- исследование напряженно-деформированного состояния» шлюзовых ворот на основе разработанной конечно-элементной модели в циклической упругопластической постановке. Исследование сходимости и вычислительной-устойчивости метода расчета. Сравнение результатов решения тестовых задач и экспериментальных исследований;

- проведение численного исследования НДС основных модельных элементов ворот при малоцикловом нагружении. Определение полей циклических упругопластических напряжений и деформаций основных зон шлюзовых ворот;

- разработка инженерного метода определения усталостной долговечности шлюзовых ворот при проведении конструкторских и проектировочных работ;

- определение основных закономерностей распределения напряжений и деформаций шлюзовых ворот в связи со сложными сочетаниями конструкционно-технологических факторов и условий нагружения.

Методологическую и теоретическую основы настоящего исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых в области исследования деформирования и разрушения твердых тел в условиях неупругого переменного нагружения (C.B. Серенсен /287,289/, B.Bi Москвитин /334-336/, А.П. Гусенков /17,309,342,343/, H.A. Махутов /287, 289,314/, Е.М.Морозов /186-188/, В.П. Когаев /337-339/, P.M. Шнейдерович /289,298/, А.Н. Романов' /242,284/, В.В. Ларионов /311/, Лэнджер /333/, Коффин, Мэнсон /330, 332/ и др.). Разработкой методов и проведением исследований в области прочности шлюзовых ворот занимались многие авторы. Статическую прочность изучали I.A. Harringx /168/, Н.М. Савнин

169/ и др., разработкой новых конструкций шлюзовых ворот, созданием технологий их производства - M.JI. Кузьмицкий /171/, А.И. Лиходед /193/, Н.Г.

Паничкин /199/, В.А. Кривошей /257/, В.И. Савенко /222/, Г.Л., Мажбиц /206/ и др. j

Малоцикловая прочность двустворчатых ворот СГТС составила научный интерес А.П. Гусенкова/17,309,342,343/, В.П. Когаева/337-339/, В.В. Ларионова /311/, Г.В. Москвитина /340/.

Изучение публикаций отмеченных авторов позволило сделать вывод о том, что комплексные актуальные задачи малоцикловой прочности шлюзовых ворот СГТС решены недостаточно. Несмотря на большой объем выполненных исследований, в представленных работах не удалось создать расчетно-экспериментальных методов исследования НДС, прочности и ресурса несущих элементов, позволяющих в рамках физически нелинейной теории с учетом влияния технологических факторов и параметров технологической наследственности проводить расчет элементов шлюзовых ворот СГТС.

Научная новизна настоящего исследования заключается в том, что впервые на базе разработанных в диссертации экспериментально- расчетных методов были получены основные закономерности распределения полей деформаций и напряжений в несущих элементах шлюзовых ворот с учетом определяющих сочетаний нагрузочных, конструкционных и технологических факторов. Обоснован повторно-статический характер разрушения в эксплуатации элементов водонапорной обшивки. Разработан метод экспериментального исследования сопротивления конструкционных материалов циклическому упругопластическому нагружению и обоснованы новые виды уравнений состояния и критериев разрушения. На основе натурных и модельных испытаний, расчета ресурса при повторно - статическом нагружении используемых типов водонапорной обшивки предложены способы повышения долговечности исследуемой конструкции. Разработаны и апробированы методы технологического упрочнения- путем ацетиленокислородного оплавления радиуса подреза в зонах сварных соединений. Получен комплекс механических свойств и расчетных характеристик основных конструкционных материалов, требуемых для оценки ресурса конструкции.

Практическая значимость исследования заключается в разработке комплекса подходов, дающих возможность проводить на стадиях проектирования и эксплуатации расчет ресурса элементов водонапорной обшивки по критерию сопротивления действию повторно-статических нагрузок. Предложена система конструктивных и технологических решений, обеспечивающая повышение ресурса водонапорной обшивки до 3-4 навигаций против 1-1,5 в настоящее время. Предложенные мероприятия по увеличению ресурса обоснованы расчетно-экспериментальными исследованиями натурных и модельных элементов конструкции, внедрены и прошли проверку при эксплуатации Волго-Донского судоходного канала и шлюзов канала им. Москвы.

Экономическая' эффективность исследования и основных выводов диссертации, а также созданного пакета прикладных программ, определяется широким их применением в ряде организаций (Центральное конструкторское бюро «Ленгидросталь», г.Санкт-Петербург), внедрение; органами государственного надзора за безопасностью СГТС план-графика по программам разработки к представлению деклараций безопасности СГТС в 2000-2001 г.г. Разработаны нормативные документы, регламентирующие структуру декларации безопасности СГТС, порядок ее разработки, представления и утверждения. Гидросооружения следующих ГБУВПиС: Волго-Балтийского, Северо-Двинского, Азово-Донского, Кубанского «Федоровский гидроузел», Обского «Новосибирского гидроузла», Енисейского «Красноярского судоподъемника» и ФГУП «Канал имени Москвы». В результате выполненных научно-исследовательских работ выработаны предложения по максимально возможному удлинению сроков службы существующих металлоконструкций шлюзов, их восстановлению и замены, а также по совершенствованию конструкции ворот и затворов гидросооружений.

Результаты диссертации внедрены на предприятиях: ФГУП «Канала имени Москвы» Тушинский район гидротехнических сооружений, 2004 г.; Открытое Акционерное Общество "Череповецкий порт", 2004 г.; ОАО «Столичная судоходная компания», 2004 г.; ФГУ «Волго-Донское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства», 2010 г.; ФГУ «Волжское государственное управление водных путей и судоходства», 2010 г.

Результаты диссертационной работы использованы при подготовке 2-й редакции методических рекомендаций по оценке технического состояния и безопасности судоходных гидротехнических сооружений Министерства транспорта Российской Федерации, утвержденных руководителем. Росморречфлота в 2010 г.

Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на совещаниях в ФГУП «Волжское ГБУ», технических советах Городецкого района гидротехнических сооружений, научных семинарах и конференциях в ВА\У (федеральный институт водного строительства Германии) в рамках сотрудничества российских и германских гидротехников (ВГАВТ 1996 г., 1998 г., 2000 г., 2001 г., 2004 г.; Карлсруэ 2002 г., 2003 г.), международном форуме «Великие реки» (Н.Новгород 2001 г., 2005 г., 2006 г.), межвузовских координационных совещаниях по проблемам безопасности, надежности и ресурса (Брянск 1994 г., Н.Новгород 1996 г., Ульяновск 2005 г.), IX Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Н.Новгород 2006 г.), международных пользовательских конференциях фирмы САБ-РЕМ (МГУ 1999 г., Москва 2000 г., Подсдам (Берлин) 2001 г.), II Всероссийской научно-технической'конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве (Н.Новгород 2001 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГАВТ

1997-2007 гг.) научно-практической конференции «Обеспечение безопасности и надежности судоходных гидротехнических сооружений» (г. Ростов-на-Дону, 2008 г.), XVII международном семинаре «Технологические проблемы прочности» (Подольск, 2010 г.). Общеуниверситетский научный семинар «Механика неоднородных структур и систем» при МГОУ. Москва, 2010 г.

Вклад автора в проведенное исследование заключается в проработке состояния вопроса, постановке цели и задач исследований, постановке экспериментальных исследований, разработке математических моделей и расчетных программ, организации внедрения, в ведущем участии в проведении экспериментальных исследований, расчетов, внедрении результатов исследований.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 работ, включая 25 статей в журналах, входящем в перечень издательств, рекомендованных ВАК Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, выводов (заключения), списка литературы из 327 наименований и приложения, в котором представлены результаты практического внедрения проведенных исследований. Общий объем диссертации 308 страниц, включая 108 рисунков и 55 таблицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе разработанных экспериментально - расчетных методов и созданных пакетов прикладных программ установлены основные закономерности, уравнения и критерии для определения сопротивления деформированию и разрушению (до момента возникновения трещин) элементов водонапорной обшивки гидротехнических сооружений с учетом нелинейного поведения материала; реальной геометрии, особенности конструкции, условий эксплуатации и технологической наследственности.

2. Разработана методика сбора данных по нагрузкам шлюзовых двустворчатых ворот (затворов) и методы схематизации основных нагружающих факторов. Показано, что основным нагружающим фактором, определяющим в значительной, степени их несущую способность, является гидростатическое давление. Выявлено, что воздействия основных нагружающих факторов на несущие элементы шлюзовых ворот носят явно выраженный циклический характер.

3. В результате проведенных исследований установлено, что разрушения конструкций элементов водонапорной обшивки гидротехнических сооружений в эксплуатационных условиях вызываются циклическим действием нагрузок. При этом число циклов нагружения до момента потери несущей способности (возникновения усталостных трещин), помимо истории нагружения, определяется также показателями сопротивления малоцикловому деформированию (кривые циклического упругопластического деформирования с учетом кинетики механических свойств материала) и- разрушению, (кривые малоцикловой усталости), а также реальной геометрией, условиями эксплуатации и .технологической наследственностью.

4. Выполненный анализ причин возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации шлюзовых ворот (затворов) показал, что большинство их связано с возникновением и распространением трещиноподобных дефектов, являющихся следствием воздействия малоциклового нагружения.

5. Разработана методика, оснастка, аппаратура и проведено экспериментальное; исследование полей циклических упругопластических деформаций элементов шлюзовых ворот в реальных условиях эксплуатации: Исследование выполнено с использованием порядка 160 малобазных тензодатчиков, установленных в 5 наиболее-нагруженных зонах: вереялыше и створные столбы, нижний пояс; нижнего ригеля, диафрагма и обшивка ворот в районе 2-го и 3-го ригеля: При этом, преобладали изгибные эффекты в рассматриваемых местах конструкции. Как показали эксперименты, изменения циклических деформаций от цикла к циклу не; наблюдается, а материал ворот шлюза в эксплуатационных условиях в-, максимально^ напряженных местах работает за пределами пропорциональности: ' • ,

6. Разработана, методика; оснастка, аппаратура; получены образцы характерных зон материала шлюзовых ворот и выполнены экспериментальные исследования с целью установления характеристик сопротивления зон основного металла, зон термического влияния и; зон сварных швов* основных конструкционных, материалов шлюзовых ворот статическому и циклическому упругопластическому деформированию1 и разрушению. Эксперименты выполнены на растяжение-сжатие на образцах сталей М16С, Ст. Зсп, 09Г2С, 10ХСНД, 16Г2АФ и др. Всего было испытано более 100 образцов. Для этих материаловшолучены данные по? циклическим диаграммам деформирования с учетом их кинетики и кривым усталости: Эти данные показали, что испытанные конструкционные материалы можно; отнести к классу циклически стабилизирующихся. Показано; также, что наиболее оптимальным уравнением для описания сопротивления; испытанных материалов малоцикловому деформированию является; уравнения; обобщенного принципа Мазинга, а для описания их сопротивления малоцикловому разрушению является; уравнение деформационно-кинетического критерия, малоцикловой прочности. Для указанных условий испытаний предложены новые варианты этих уравнений и определенны соответствующие константы материалов.

7. Выполнены лабораторные исследования малоцикловой прочности с регистрацией деформаций модельных элементов шлюзовых ворот с различным конструктивным исполнением сварных соединений. В качестве модельных элементов использовались шпации, геометрически подобные натурным. Эксперименты показали, что:

- максимальные деформации в моделях обнаружены в направлении меньшей оси прямоугольной пластины водонапорной обшивки. Имеется значительный градиент в этом направлении деформаций по мере удаления от основания сварного шва;

- измеряемая вторая компонента деформации на поверхности в направлении большей оси прямоугольной пластины, оказывается меньше, чем первая в 3-4 раза. По мере приближения к центру пластины в зоне местного увеличения деформаций начинается рост компоненты деформаций в направлении большей из осей.

Установлено, что при распространении усталостных трещин на моделях, характерным было их развитие в длину до 250-300 мм, после чего разрушение начинало развиваться по основному металлу, отходя- от зоны сварного соединения. Период развития трещин до окончательного разрушения составлял 5-10 тысяч циклов. В отличие от моделей у плоских образцов после образования поверхностных макротрещин разрушение интенсивно распространялось по длине и толщине сечения, причем период от момента образования трещины до окончательного разрушения составлял по числу циклов порядка 500 циклов.

8. С использованием разработанного в деформационной постановке численного метода выполнено исследование полей деформаций и напряжений в зонах сварных швов натурных конструкций и модельных элементов шлюзовых ворот с учетом физической нелинейности и дефектности сварных соединений. Расчетные данные показывали, что величины максимальных деформаций в зоне шпаций, непосредственно прилегающих к дефектам сварки типа подрезы, могут отличаться от соответствующих значений в шпациях без подрезов в 2 и более раз.

9. На базе разработанных экспериментально - расчетных методов выполнено исследование малоцикловой прочности шпаций с различными видами сварных соединений, имеющими место в реальной конструкции шлюзовых ворот: нахлесточных сварных швов с газосварочным оплавлением, нахлесточных сварных швов без оплавления и подреза, сварных швов встык со сварным валиком, сварных швов встык со снятием сварного валика, нахлесточных сварных швов второго ремонта без снятия сварного валика, нахлесточных сварных швов второго ремонта со снятием сварного валика с напорной стороны, сварных швов встык с оплавлением сварного валика с напорной стороны, сварных швов встык после первого ремонта без оплавления, сварных швов встык после второго ремонта с оплавлением сварного валика с напорной и ненапорной стороны.

Полученные данные показали, что наибольшим ресурсом обладают шпации с нахлесточными сварными швами после газосварочной обработки. Наименьший ресурс показали шпации с нахлесточными сварными швами второго ремонта без снятия сварного валика. При том же значении циклического перемещения ресурс такой1 шпации составил всего 2-10 циклов. Таким образом, установлено, что вид сварного соединения оказывает весьма сильное влияние на ресурс рассматриваемых элементов шлюзовых ворот. Снижение ресурса, при этом может составлять два порядка и больше по числу циклов нагружения.

10. Показано, что для оценки малоцикловой прочности элементов шлюзовых ворот при проектировании, эксплуатации и после выполненных плановых и внеплановых ремонтов, возможно применение деформационно-кинетического критерия в форме, не учитывающей накопление квазистатических повреждений. При этом оценка прочности должна производиться производилась в инвариантных к типу напряженного состояния величинах, в качестве которых используется интенсивность циклических упругопластических деформаций. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений малоцикловой прочности позволило сделать вывод о полной адекватности данного подхода.

11. Выполненные экспериментально - расчетные исследования позволили выработать практические рекомендации по увеличению ресурса высоконагруженных элементов шлюзовых ворот путем применения конструкций с использованием стыковых сварных швов. При этом удается достигать ресурса порядка 4000-5000 циклов повторения нагрузок при эксплуатационных прогибах. С учетом числа срабатывания слитых призм за навигацию повышение ресурса за счет использования стыковых сварных соединений обеспечивает без ремонта 5-6 лет эксплуатации.

Применение предложенной эффективной технологии упрочняющей обработки сварных соединений элементов водонапорной обшивки с использованием ацетиленокислородного оплавления обеспечивает работоспособность конструкции в течение дополнительных 3-4 навигаций за счет снижения геометрической концентрации напряжений и улучшения механических свойств материала зоны сварки.

12. Результаты настоящего исследования, разработанные методы экспериментально - расчетного исследования НДС и малоцикловой прочности, созданные пакеты прикладных программ, сделанные рекомендации внедрены на 5 предприятиях, что подтверждено соответствующими актами внедрения. Экономическая эффективность исследования определяется широким применением их в организациях для повышения ресурса элементов шлюзовых ворот, научного обоснования выбора новых конструкций и технологий производства, уменьшения сроков освоения новых типоразмеров шлюзовых ворот.

Результаты диссертационной работы использованы при подготовке 2-й редакции методических рекомендаций по оценке технического состояния и безопасности судоходных гидротехнических сооружений Министерства транспорта РФ, утвержденных руководителем Росморречфлота в 2010 г.

Полученные в диссертации научные и практические результаты можно квалифицировать как решение крупной научной проблемы малоцикловой прочности и продления ресурса элементов шлюзовых ворот, что позволило выработать научно обоснованные технические и технологические рекомендации по их модернизации, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики и техногенной безопасности гидротехнических сооружений страны.

1. Внутренние водные пути России: федеральная целевая программа на 1996-2000 гг. / Министерство транспорта РФ. М., 1998.

2. Обеспечение технической безопасности объектов инфраструктуры внутреннего водного транспорта системы канала им. Москвы: целевая программа ведомства / Министерство транспорта РФ, МТ 2006 / ВЦП-02.

3. Нормы и правила проектирования механического оборудования технических сооружений / трест «Гидромонтаж». М., 1965.

4. СН и П 11-23-81: Нормы проектирования, стальные конструкции / Госстрой СССР М.:, 1991г.

5. СН и П II В, 3 - 72: Стальные конструкции, нормы проектирования. -М., 1974.-34 с.

6. Правила технической эксплуатации судоходных гидротехнических сооружений. -М.: Транспорт, 1966.

7. Инструкция по наблюдениям и исследованиям на судоходных гидротехнических сооружениях. Л.: Речной транспорт, 1960.

8. Ларионов В.В. Оценка долговечности сварных стальных конструкций, подверженных малоцикловому нагружению // Сб. «Исследования надежности металлических конструкций». М., 1979. *

9. Ларионов В.В., Николаев В.В., Голубев A.A., Евдокимов В.В. Влияние технологических факторов на малоцикловую и усталостную прочность стыковых соединений стали 10ХСНД // Автоматическая сварка. 1975. №12.

10. Лэнджер Б.Ф. Расчет сосудов давления на малоцикловую долговечность // Труды американского общества инженеров-механиков, серия Д.- 1962. №31.

11. Мюнзе В.Х. Усталостная прочность сварных стальных конструкций. -М., 1968.

12. Окерблом Н.О. Расчет выносливости сварных конструкций с учетом напряжений, возникающих при сварке // Труды ЛПИ. Л., 1953. №199.

13. Окерблом Н.О., Навроцкий Д.И. Влияние остаточных напряжений на вибрационную прочность сварных конструкций // Сварочное производство. -1960. №3.

14. Абросимов В.Г. Оценка работоспособности сварных соединений элементов водонапорной обшивки металлоконструкций шлюзовых двустворчатых ворот при циклическом нагружении: Дисс. канд. техн. наук. -М., 1991.

15. Гусенков А.П., Аистов A.C. Исследование малоцикловой■ прочности труб большого диаметра магистральных газо- и нефтепроводов // Машиноведение 1975. №3.

16. Кудрявцев И.В., Щур Д.М., Чудковский А. Д. Исследование закономерностей разрушения сварных резервуаров в условиях малоциклового нагружения внутренним давлением // Сб. «Прочность при малом числе циклов нагружения».-М., 1969.

17. Гусенков А.П., Москвитин Г.В., Хорошилов В.Н. Малоцикловая прочность оболочечных конструкций. М.: Наука, 1989. - 254 с.

18. Гусенков А.П.,. Москвитин Г.В., Фокин М.В. и др. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния и малоцикловой прочности самокомпенсирующихся труб // Машиноведение — 1988. №1. С. 27-34.

19. Гусенков А.П., Москвитин Г.В., Лось А.О. и др. Экспериментальное исследование малоцикловой- прочности элементов тепловых сетей из самокомпенсирующих труб // Машиноведение 1989. №5. - С. 35.

20. Сопротивление деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения. М.: Наука1, 1967. - 179 с.

21. Филатов Э.Я., Павловский В.Э., Белокуров В.Н. A.C. 1078277 (СССР). Машина для испытаний на усталость образцов и деталей при изгибе с кручением. Опубл. в Б.И., 1984. № 9.

22. Филатов М.Я., Воробей В.В., Белокуров,В.Н., Кравчонок B.JL, Рудой В.Д. A.C. 102904Г (СССР). Машина, для, испытания материалов на усталость при чистом изгибе. Опубл. в Б.И., 1983. № 26.

23. Буцерога В.П., Павловский В.Э., Синайский Б.Н. A.C. 1021979 (СССР). Устройство для контроля числа циклов нагружения. Опубл. в Б.И., 1983. №21.

24. Буцерога В.П. Локальная система автоматизации эксперимента для испытаний на усталость при кинематическом возбуждении: в кн. Тез. докл. II Всесоюзн. съезда по теории машин и механизмов (сент. 1982, г. Одесса). -Киев: Наук, думка, 1982. С. 76.

25. Буцерога В.П., Балаковский О.Б. Анализ динамики регулирования кривошипного возбудителя перемещений. — Прикл. механика, 1982, 18. № 11. -С. 126-129.

26. Буцерога В.П. Автоматизация машин для испытаний на усталость при кинематическом возбуждении. -Пробл. прочности, 1983. № 4. С. 110-114.

27. Буцерога В.П. Автоматизация управления экспериментом при испытаниях на усталость: в кн.: Тез. докл. IV Всесоюзн. симпозиума «Малоцикловая усталость». 1983. - Вып 2. - С. 55.

28. Даунис М.А., Игнатов В.А., Карзов М.П., Тимофеев Б.Т. Влияние технологических дефектов сварки на долговечность сварных соединений при упругопластическом деформировании // Сб. «Сварка»,- Л.: Судостроение, 1971. №4.

29. Якубовский В.В., Волков В.В., Панин В.Н., Бурснов H.A. Влияние технологии сварки на закономерности малоциклового деформирования и разрушения стыковых соединений стали 1ЗГМФ // Гидротехническое строительство 1985. №22. - С. 28-31.

30. Абросимов В.Г. Усталостная трещина, как причина концентрации напряжений // Морской сборник. М., 2004. №197.

31. Семанов H.A. и др. Судоходные каналы, шлюзы и судоподъемники. -М.: Транспорт, 1970. 352 с.

32. Денерт Г. Шлюзы и судоподъемники (перевод с немецкого) // Речной транспорт. 1961. - 388 с.

33. Ярустовский A.A. Механическое оборудование шлюзов. М.: Транспорт, 1967. - 224 с.

34. Мельниченко К.И. Монтаж оборудования шлюза. M.-JL: Госэнергоиздат, 1955. - 208 с.

35. Ярустовский A.A., Светлов М.Ф. Эксплуатация механического и электрического оборудования шлюзов. М.: Речиздат, 1952. - 212 с.

36. Инструкция по наблюдениям и исследованиям на судоходных гидротехнических сооружениях. JL: Транспорт, 1969. - 104 с.

37. Абросимов В.Г. Повышение ремонтопригодности оборудования транспортных гидросооружений // Передовой опыт и новая техника. 1977. №12.

38. Воронцов В.М., Кривошей В.А., Разгуляев А.Б., Савенко В.И. Внутренние водные пути России. М., 2003.

39. Перехвальский B.C. Расчет судоходного шлюза. М.: Транспорт, 1965. - 156 с.

40. Буцерога В.П., Синайский В.Н. Об автоматизации испытаний на циклическую прочность при воздействии малоцикловой и многоцикловой усталости: в кн.: Тез, докл. IV Всесоюзн. симпозиума «Малоцикловая усталость». 1983. - Вып 2. - С. 56.

41. Полевой В.А., Буцерога В.П. Система для программных испытаний на малоцикловую усталость: в кн.: Тез. докл. IV Всесоюзн. симпозиума «Малоцикловая усталость». 1983. - Вып 2. - С. 59

42. Случайные колебания / Под ред.С. Кренделла. М.: изд-во Мир, 1967.

43. Буцерога В.П. Автоматизация машин для испытаний на усталость с динамическим возбуждением и регулируемой асимметрией цикла // Пробл. прочности. 1984. № 9. - С. 101-105.

44. Буцерога В.П. Аппаратура для автоматизации испытаний на усталость при двуосном нагружении. Киев: изд-во ИПП АН УССР, 1984, часть 1. - С. 23-24.

45. Буцерога В.П., Балаковский О.Б. Об определении коэффициентов передачи нагружаемых устройств в машинах с кинематическим возбуждением//Прикл. механика.- 1983. №5.-С. 113-116.

46. Борщ В.И., Буцерога В.П. Эквивалентное преобразование структуры релейных систем: в кн.: «Кибернетика и вычислительная техника». Киев: Наук, думка, 1983. - Вып. № 50. - С. 78-82.

47. Буцерога В.П. Датчик импульсов для контроля процесса нагружения при программных- испытаниях на усталость образцов материалов и элементов конструкций. Завод, лаб., 1982, 48. № 8. - С. 67-68.

48. Буцерога В.П. Устройство для программирования процесса нагружения при испытаниях на усталость. — Завод, лаб., 1984, 49. № 1. С. 8082.

49. Полонский Г.А. Механическое оборудование гидротехнических сооружений. М. — JL: Госэнергоиздат, 1959. - 128 с.

50. Залькиндсон Е.И., Нефедов Е.С. Сегментные стальные затворы гидротехнических сооружений. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1958. - 168 с.

51. Самойлович П.А., Скоморовский Р.В. Техническая эксплуатация и монтаж портовых подъемно-транспортных машин. М.: Транспорт, 1968. - 335 с.

52. Абросимов В.Г. Проблема усталости элементов шлюзовых ворот транспортных гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. 1981. №12.

53. Жданов B.C. и др. Эксплуатация гидротехнических сооружений. М.: Речной транспорт, 1961. - 290 с.

54. Положение о планово-предупредительном ремонте судоходных гидротехнических сооружений. Л.: ЛИВТ, 1966. - 154 с.

55. Правила технической эксплуатации судоходных гидротехнических сооружений. М.: Транспорт, 1968. - 56 с.

56. Онохов П.П. и др. Улучшение условий створения ворот Куйбышевских шлюзов // Труды ЛИВТа. М.: Транспорт, 1964. - Вып. 76. - С. 58-66.

57. Демидов В.М. Совместный расчет судна и судовозной тележки // Труды ЛИВТа. Л.: Транспорт, 1972. - Вып. 140. - С. 88-96.

58. Абросимов В.Г. Оценка уровня напряженности элементов шлюзовых ворот транспортных гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство, 1982. №6.

59. Онохов П'.П. Механическое оборудование шлюзов и судоподъемников. М.: Транспорт, 1973.

60. Онохов П.П., Динамические нагрузки в канатно-секторном механизме двустворчатых ворот//Труды ЛИВ Та. 1962. - Вып. XXXI. - С. 41-46.

61. Науменко. В-С., Онохов П.П. Натурные исследования механизмов Камского шлюза // Труды.ЛИВТа. 1963. - Вып. XII. - С. 76-80.

62. Линенко-Мёльников Ю:П., Кубяк РФ. Оптические методы исследования эксплуатационных повреждений! микроучастков: рабочей поверхности алмазного инструмента, в процессе работы. Депонированные научные работы. - М.: ВИНИТИ, 1983. № 4. - С; 46, (Деп. 638 а).

63. Кубяк Р.Ф. Приборы и устройства. контроля усталостных трещин в деталях машин: в; кн.: Механическая усталость металлов; — Киев: Наук, думка, 1983: С. 302-308;

64. Кубяк Р:Ф. Световоды в народном хозяйстве. Киев: Изд-во «Знание», 1984. -23 с.

65. Балаковскии О.Б. Влияние: режима термической обработки и алмазного шлифования на: статистические характеристики выносливости стали ЗОХГОА: в кн.: Технология и автоматизация машиностроения. Киев: Техника, 1982.-Вып. 30;-С. 3-9.

66. Нормы, и правила- проектирования- механического оборудования технических сооружений. М.: трест «Гидромонтаж», 1965.

67. Борисевич С.П. Двустворчатые ворота шлюзов; Госэнергоиздат, 196Г.

68. Абросимов В.Г. Оценка долговечности при циклическом нагружении элементов ворот шлюзов // Гидротехническое строительство. 1985. №3;

69. Технический отчет 2Д0112 / МПКК «Гидростальпроект». 1963.

70. Испытания затворов СГТС Боткинского шлюза // Технический отчет 2Д0133 / МПКК «Гидростальпроект». 1964.

71. Технический отчет 2Д0144 / МПКК «Гидростальпроект». 1964.

72. Оценка условий появления кавитации затворов Боткинского шлюза. Технический отчет 2Д0173 / МПКК «Гидростальпроект». 1966.

73. Абросимов В.Г. Устройство для усталостных испытаний модельных конструкций ворот // Морской сборник. М., 2004.

74. Технический отчет ЗД0053, часть 1 / МПКК «Гидростальпроект», Запорожский филиал. 1971.

75. Технический отчет ЗД0073, часть II / СКБ «Мосгидросталь», Запорожский филиал. 1971.

76. Акт обследования затворов от 27.12.1968г.

77. Акт обследования состояния опорно-ходовых частей реконструированных затворов от 28.04.1964г.

78. Акт обследования затворов от 23.07.1964г.

79. Абросимов В.Г. Напряженное состояние при ассиметричном цикле нагружения // Морской сборник. М., 2004.

80. Акт обследования состояния опорно-ходовых частей от 31.07.1964г.

81. Акт освидетельствования «Гидростальконструкция» от 03.08.1964г.

82. Акт осмотра узлов затвора от 03.08.1964г.

83. Акт на осмотр и ремонт затворов от 15.08.1964г.

84. Акт на реконструкцию элементов ворот от 21.08.1964г.

85. Абросимов В.Г. Исследование кинетики усталостного разрушения металлов // Морской сборник. М., 2004.

86. Акт на осмотр двустворчатых ворот шлюзов.УКиМА.

87. Акт обследования затворов от 31.12.1964г.

88. Протокол технического совещания при заместителе председателя технического совета по вопросу о затворах от 14.03.1966г.

89. Акт обследования механического оборудования и затворов Волгоградских шлюзов от 24.11.1971г.

90. Акт осмотра закладных частей, металлической облицовки затворов от 29.11.1966г.

91. Абросимов В.Г. Методика, и результаты анализа нестационарной напряженности деталей гидротехнического оборудования (СГС) // Морской сборник М., 2004.

92. Протокол технического совещания при главном инженере ЧРГС по вопросу осмотра основных затворов и конструкций затворов Боткинского шлюза от 17.12.1967г.

93. Акт обследования подводной части затворов Боткинского шлюза от 15.12.1967г.

94. Акт обследования реконструированного затвора № 6 от 27.11.1970г.

95. Абросимов В.Г. Теория прочности при плоском напряженном состоянии // Морской сборник. М., 2004.

96. Акт обследования затворов шлюзов Чайковского РГС от 02.02.1978г.

97. Служебная записка г.к.п. СКБ «Мосгидросталь» по проверке технического состояния шлюзов от 18.06.1979г.

98. Акт обследования гидротехнических Боткинского ГЭС РАО «ЕЭС России» от 10-14 августа 1998г.

99. Исследование работоспособности и остаточного ресурса затворов верхнего бьефа Саратовской ГЭС: Технический отчет ОАО «Трест Гидромонтаж». 2001.

100. Механическое оборудование гидротехнических сооружений СТП. Основные положения проектирования 031000-5000-83.

101. Абросимов В.Г. Влияние концентрации напряжений ан циклическую прочность и ползучесть металлов при циклическом нагружении // Морской сборник. М., 2004.

102. СНиП 11-23-81. Нормы проектирования, стальные конструкции / Госстрой СССР. М., 1991.

103. Инструкция по наблюдениям и исследованиям на СГТС, часть II // Механическое оборудование гидротехнических сооружений / Минречфлот РСФСР. М.: Транспорт, 1982.

104. Обшивка затворов. Указания по расчету. Стандарт предприятия СТП 031000-507-86. М.: Гидромонтаж, 1982.

105. Инструментальное обследование, испытания и расчет металлоконструкций ворот и затворов верхней головы Чайковского шлюза 2Д1080. -М.,2001.

106. Копельман JI.A. Сопротивляемость сварных узлов хрупкомуVразрушению. Л.: Машиностроение, 1978. - С. 9.

107. Абросимов В.Г. Условия прочности металлических конструкций при определении их надежности // Морской сборник. М., 2004.

108. Махов А.П. Характеристики сопротивления развитию трещин сталей и зон сварных соединений строительных конструкций при малоцикловом нагружении. АКД. М.: МИСИ, 1977.

109. СНиП П-В, 3-72. Стальные конструкции. Нормы проектирования. -М., 1974. 34 с.

110. Терпокольский A.A. и др. Прочность узлов высоких башен из труб // Промышленное строительство. 1971. № 10. - С. 39-41.

111. Ужик Г.В. Прочность и пластичность металлов при низких температурах. М.: АН СССР, 1957.

112. Жеверницкий В.В. Проектирование сварных конструкций, работающих при низких температурах // В сб.: Проектирование сварных конструкций. Киев: Наукова Думка, 1965.

113. Абросимов В.Г. Прочность металлов при концентрации напряжений в условиях несимметричных циклов переменных нагрузок // Морской сборник. М, 2004.

114. Shank М.Е. «А Critical Survey of Brittle Failure in Carbon Plate Steel Structures Other Than Ships», Welding Research Council of the Engineering Foundation, January 1954, pp. 4-48, № 17.

115. Абен X.K. Интегральная фотоупругость. Таллин: Валгус, 1975.-218с.

116. Кукса JI.B., Богданов Е.П., Овчарук С.П. и др. Автоматизированный метод исследования, деформированного состояния с помощью делительныхсеток // Заводская лаборатория. 1979. № 7. - С.653-655.

117. Финк К., Рорбах К. Измерение напряжений и деформаций: Пер. с нем. М.: Машгиз, 1961. - 535 с.

118. Испытание материалов: Справочник: Пер. с нем./Под ред. X. Блюменауера. М.: Металлургия, 1979. - 447 с.

119. Абросимов В.Г. О чувствительности материалов к концентраторам // Морской сборник. М., 2004.

120. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. - 272 с.I

121. Исследование напряжений и прочности корпуса реактора/Под ред. C.B. Серенсена, Я. Немеца, Н.И. Пригоровского. М.: Атомиздат, 1968. - 280 с.

122. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных воIвремени. М.: Машиностроение, 1977. - 232 с.

123. Напряжения и деформации в деталях и узлах машин/Под ред. Н.И. Пригоровского. М.: Машгиз, 1961. - 564 с.

124. Дайчик Л.И., Михалев Ю.К, Пригоровский Н.И. и др. Тензометричеекие исследования натурной конструкции корпуса реактора // В кн.: Исследование и расчет напряжений в деталях машин и конструкциях. М.: Наука, 1966. - С.56-92.

125. Абросимов В.Г. Повышение выносливости сварных соединений обшивки двустворчатых ворот шлюза // Морской сборник. М., 2004.

126. Тензометрия в машиностроенииб справочное пособие/Под ред. М. А. Макарова. М.: Машиностроение, 1975. - 287 с.

127. Шушкевич В.А. Основы электротензометрии. Минск; Вышэйшая школа, 1975. - 351 с.

128. Глаговский Б.А., Пивеи И.Д. Электротензометры сопротивления. -Л.: Энергия, 1972. 87 с.

129. Пери К.К., Лисснер Г.Р. Основы тензометрирования: Пер. с англ. -М.: ИЛ, 1957.-324 с.

130. Пригоровский Н.И., Хуршудов. Г.Х, Дайчик М.Л. и др. Температурные напряжения в корпусах ЦВД и ЦСД паровой турбины мощностью 200 МВт // Теплоэнергетика. 1976. № 4. - С. 43-48.

131. Абросимов В.Г. Влияние статистических нагрузок на циклическую долговечность конструкционных материалов // Морской сборник. М., 2002.

132. Серьезнов А.Н. Измерения при испытаниях авиационных конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1979. - 224 с.

133. Электронная измерительная техника. Под ред. А. Г. Филлипова. М.:

134. Атомиздат, 1978. Вып. 1. - 159 с.

135. Исследование напряжений в конструкциях. М.: Наука, 1980. -119 с.

136. Абросимов В.Г. Некоторые вопросы оценки прочности материалов при переменных нагружениях // Морской сборник. М., 2002.

137. Махутов H.A., Работнов Ю.Н., Серенсен С.В. и др. Развитие исследований по механике деформирования и разрушения Машиностроение, 1977. № 5. - С.66-85.

138. Экспериментальные исследования и расчет напряжений в конструкциях. М.: Наука, 1975. - 163 с.

139. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений в конструкциях. М.: Наука, 1977. - 149 с.

140. Методы исследования напряжения в конструкциях. М.: Наука, 1976.- 131 с.

141. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. М.: Машиностроение, 1977. - 168 с.

142. Васильченко И.П., Пелех Б.Я. Основы электромагнитного метода исследования напряжений в анизотропных средах. Киев: Наукова думка, 1980.- 113 с.

143. Абросимов В.Г. Статистический анализ сгруппированных экспериментальных данных о режиме нагружения для оценки усталостного ресурса. М.: Морской сборник, 2002.

144. Отчет по научно исследовательской работе. Тема 73 - 759. - ЛИВТ.

145. Полонский Г.А. Механическое оборудование и металлические конструкции гидроэлектростанций. 1971 — 1975, 2.2. «Энергетическое строительство», 1971. №10-11.

146. Махутов» H.A., Казанцев А.Г. и др. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении. М.: Издательство «Наука», 1983.

147. Олейник Н.В. Несущая способность элементов конструкций при циклическом нагружении. Киев, Наукова*думка. 1985. - 237 с. \

148. Кудрявцев И.В., Шур A.M., Чудновский A.A. Исследование закономерностей разрушения сварных резервуаров в условиях малоциклового нагружения внутренним давлением. Сб. «Прочность при малом числе циклов нагружения». - М.: Наука, 1969.

149. Кудрявцев И.В., Наумченков Н.Е. Усталость сварных конструкций. -М.: Машиностроение, 1976. 269 с.

150. Абросимов В.Г. Разработка оборудования для испытаний на усталость // Морской сборник. М., 2002.

151. Макаров И.И., Шишкин A.B. и др. Исследование прочности сварных сферических резервуаров из низколегированной стали при малоцикловом нагружении // Труды МВТУ. М.: Машиностроение, 1969. №133.

152. Пригоровский Н.Г., Прейсс А.К. и др. Модели из нового оптически активного материала- ЭД6-М для поляризационно-оптического метода исследования напряжений. Изд. ВИНИТИ, 1958.

153. Соколов С.И., Щеголевская H.A. Оптически активный материал «эпоксифтамал» // Заводская лаборатория. 1958. №4.

154. Соколов С.И., Пригоровский Н.Г. Разномодульные оптически активные материалы поляризационно-оптического метода исследования напряжений //изв. Высшей школы. Машиностроение, 1958. — Вып. 4.

155. Бородин H.A. Метод нанесения прецизионных делительных сеток // Заводская лаборатория. 1963. №1. - С. 96-99.

156. Абросимов В.Г. Методика моделирования нестационарных режимов изменения напряжений при испытаниях на усталость // Морской сборник. М., 2002.

157. Левин O.A., Новопашин М.Д. Измерение полей деформаций методом* делительных сеток. Прочность, устойчивость, колебания авиационных конструкций. тр. РИГА (Рижский ин-т гражданской авиации), 1971. - Вып. 211.-С. 18-26.

158. Абросимов В.Г. Испытания на усталость плоских образцов с концентратором // Морской сборник. М., 2002.

159. Harringx I.A. Новый магнитно-электрический способ исследования сварных швов. «A.D.», 1935 № 12.

160. Савкин Н.М. Динамические расчеты прочности судовых конструкций. Л., «Судостроение», 1974, 336 с.

161. Колесников Ю.М. О ходе разработки концепции ЕИДС контроля состояния СГТС. Доклады и сообщения на научно-практической конференции «Обеспечение безопасности и надежности судоходных гидротехнических сооружений». Ростов-на-Дону, 2008 г, с. 64 — 71.

162. Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов. Изд. 2-е перераб. - М.: Наука, 1981.-392 с.

163. Абросимов В.Г. Механическое упрочнение // Морской сборник. М.,2002.

164. Гусенков А.П., Москвитин Г.В., Хорошилов В.Н. Малоцикловая прочность оболочечных конструкций. — М.: Наука, 1989. 254 с.

165. Макошин Н.Г. Замена аварийных ворот № 104 на Канале им. Москвы в 2007-2008 гг. Доклады и сообщения на научно-практической конференции «Обеспечение безопасности и надежности судоходных гидротехнических сооружений». Ростов-на-Дону, 2008 г, с. 1-15.

166. Кузмицкий М.Л. Техническое состояние механических приводов ворот и затворов СГТС, Доклады и сообщения на научно-практической конференции «Обеспечение безопасности и надежности судоходных гидротехнических сооружений». 1- 3 октября 2008 г., с. 155 160.

167. Отсчет о научно-исследовательской работе II 02.03. Натурные испытания, математическое моделирование равнопрочной конструкции для проектирования и изготовления новых двухстворчатых ворот нижней головы Чайковского шлюза. -М.: Мосгидросталь, 1999-41 с.

168. Абросимов В.Г. Усталостная долговечность в свете общей теории процессов наработки // Морской сборник. М., 2002.

169. Кривошей В.А. Гидродинамические нагрузки, действующие на ворота шлюзов. Санкт-Петербург, СПГВУК, 2000, 100с.

170. Шестаков С.С. Результаты экспериментально-теоретических исследований прочности шлюзовых ворот Волгоградского гидроузла и анализ их состояния. // «Речной транспорт», 2004, № 6, С. 58-61.

171. Коблев И.Н. Ликвидация последствий аварии на Константиновском шлюзе. // «Речной транспорт», 2004, № 6, С. 44-45.

172. Фомина О.В. Уникальная техника для ремонта гидросооружений. // «Речной транспорт», 2004, № 6, С. 46.

173. Васильев П. Удар был серьезным. // Свирские огни.

174. Абросимов В.Г. Запасы прочности при статических и переменных нагрузках // Морской сборник. М., 2003.

175. Морозов Е.М. Расчет на прочность при наличии трещин. В кн.: Прочность материалов и конструкций. - Киев: Наукова думка, 1975, с. 323 -333.

176. Морозов Е.М. Метод расчета статической траектории трещины. В кн.: Физика и механика деформации и разрушения конструкционных материалов. Вып. 5. - М.: Атомиздат 1978, с. 67 - 75.

177. Морозов Е.М. Расчет прочности конструкционных материалов с трещинами. М.: Машиностроение, 1982. 48с.

178. Metallbalge. HYDRA: Taschenbuch. Änderungen vorbehalten/ Witzenmann GMBH.- 1979.-22l.pp.

179. Metallschlauche. HYDRA: Taschenbuch. Änderungen vorbehalten/ Witzenrnann GMBH.- 1981.- 543. pp.

180. Абросимов В.Г. Расчет конструкций на ресурс длительной прочности при усталостном разрушение // Морской сборник. М., 2003.192." Броек Д. Основы механики разрушения. / Пер. с англ. М.: Высшая школа, 1980. - 368с.

181. Лиходед А.И. Практическое применение механики разрушения для оценки прочности конструкций. М., Наука, 1974. - 146 с.

182. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ.изломов при оценке надежности материалов. М., Машиностроение, 1978. - 200с.

183. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1979. - 295с.

184. Дроздовский Б.А., Фридман Я.Б. Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей. М.: Металлург, 1960. — 260 с.

185. Абросимов В.Г. К теории роста усталостных трещин // Морской сборник.-М., 2003.

186. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике. / Пер. с англ. -М.: Мир, 1975.-541 с.

187. Паничкин Н.Г. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975.-455с.

188. Канторович J1.B., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. М.: Физмагиз, 1962. - 708 с.

189. Качанов JT.M. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974. -312 с.

190. Коцаньда. Усталостное разрушение металлов. Пер с польск. М.: Металлургия, 1976. - 455с.

191. Абросимов В.Г. Исследование накоплений повреждений при кручении и при растяжении-сжатии // Морской сборник. М., 2003.

192. Куркин С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением. М.: Машиностроение, 1976. - 279с.

193. Микляев П.Г., Нешпор Г.С., Кудряшев В.Г. Кинетика разрушения. М.: Металлургия, 1979. 279с.

194. Мажбиц Г.Д. Планирование экспериментов в судостроении. — JL: Судостроение, 1976. 159с.

195. Новые методы оценки сопротивления металлов хрупкому разрушению. / Пер. с англ. М.: Мир, 1972. - 439 с.

196. Абросимов В.Г. Метод граничных элементов при расчете пространственных конструкций // Морской сборник. М., 2003.

197. Нотт Дж. Основы механики разрушения. / Пер. с англ. М.: Металлургия, 1978. - 256с.

198. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. / Пер. с англ. -М.: Мир, 1976. 464с.

199. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упруго-пластического разрушения. М.: Наука, 1974. - 416с.

200. Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. — Л.: Судостроение, 1977.-280с.

201. Постнов В.А., Хархурин И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974. - 344с.

202. Абросимов В.Г. Два подхода к установлению срока службы конструкции // Морской сборник. — М., 2003.

203. Прикладные вопросы вязкости разрушения. / Пер. с англ. М.: Мир, 1968.-552с.

204. Прочность при малоцикловом разрушении. Основы метода расчета и испытаний. М.: Наука, 1975. - 284с.

205. Разрушение / Под ред. Либовица Г./ т. 2 — Математические основы теории разрушения. / Пер. с англ. М.: Мир, 1975. - 746с.

206. Разрушение / Под ред. Либовица Г./ т. 4 Исследование разрушения для инженерных расчетов. / Пер. с англ. - Mv.: Машиностроение, 1977. - 400с.

207. Абросимов В.Г. Основные закономерности распространения усталостных трещин в элементах конструкций // Морской сборник. М., 2003.

208. Ренский А.Б., Баранов Д.С., Макаров P.A. Тензометрирование строительных конструкций и'материалов. М.: Стройиздат, 1977. - 239с.

209. Розин Л. А. Метод конечных элементов в применении к'упругим системам. М.: Стройиздат, 1977. - 129с.

210. Савенко В.И. Неразрушающие методы контроля сварных соединений. М.: Машиностроение, 1976. - 335с.

211. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. / Пер. с англ. -М.: Мир, 1979.-392с.

212. Абросимов В.Г. Исследования напряженного состояния прочности при упруго-пластическом циклическом деформировании' // Математическое моделирование и проблемы окружающей среды. Сборник научных статей. — Архангельск, Изд-во АГТУ, 2005. С. 7-18.

213. Стрижало В.А. Циклическая прочность и ползучесть металлов при малоцикловом нагружении в условиях низких и высоких температур. К.: Наукова думка, 1978. - 238с.

214. Тонкостенные оболочечные конструкции. Теория, эксперимент и проектирование. / Пер. с англ. / под ред. Григолюка Э.И. — М.: Машиностроение, 1980.-607с.

215. Хеккель К. Техническое применение механики разрушения. Пер. с нем. -М.: Металлургия, 1974. 64с.

216. Холл У.Ф. и др. Хрупкие разрушения сварных конструкций. / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1974. - 320с.

217. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. Пер. с англ. М.: Мир, 1973.-381с.

218. Абросимов В.Г. Методы оценки предельного' состояния при совместном циклическом и статическом нагружениях // Математическое моделирование и проблемы окружающей среды. Сборник научных статей. -Архангельск, Изд-во АГТУ, 2005. С. 19-23.

219. Школьник JI.M. Скорость роста трещин и живучесть металла. — М.: Металлургия, 1973. -216с.1

220. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1976. - 158с.

221. Burk О., Frandsen J.D., Но C.L., Markus H.L. The effects of gaseous environments on the Plastic zone at crack tips. Proc. 3-rd Inter. Conf. on the strength of metals and iron and steel. 1973. - 462p.

222. SihG.B. Play and shell with cracks. 3 no. Mechanics of fracture, 1977.302p.

223. Smith F. W. Stress intensity factors for a seme-elliptical surface flaw. Structural Development Research Memorandum, No. 17., The Boeing Company, 1966.-36p.

224. Абросимов В.Г. Вопросы усталостного разрушения металлоконструкций двустворчатых ворот (затворов). М.: Изд - во «Альтаир» МГАВТ, 2004.

225. Бандин O.JI. Исследование работы малообразных фольговых тензорезисторов в условиях циклического упруго-пластического деформирования: в кн. Малоцикловая усталость сварных конструкций. Материалы семинара. -JI.: ЛДНТП, 1973. С. 38-44.

226. Гуревич С.Е., Едидович Л.Д. О скорости-распространения трещины и1.1пороговых значениях коэффициента интенсивности напряжений в процессе усталостного разрушения: в кн. Усталость и вязкость разрушения металлов. -М.: Наука, 1974. С. 36-78.

227. Абросимов В.Г. Планирование усталостных испытаний // Вестник машиностроения. 1981. №2. - С. 11-15.

228. Гусенков А.П. Сопротивление деформированию в связи с условиями малоциклового нагружения: в кн. Прочность при малом числе циклов нагружения. М.: Наука, 1969. - С. 50-67.

229. Джоллес М., Макгован Дж., Смит С. Экспериментальное определение влияния боковых створок на величину коэффициентов интенсивности напряжений для поверхностных трещин // Тр. АОИМ. Теор. основы инжен. расчетов. 1975. №1. - С. 537-60.

230. Долгополов В.В., Шилов С.Е. Определение коэффициента интенсивности напряжений в конструкциях с трещинами методом фотоупругости // Проблемы прочности. 1975. №2. - С. 108-110.

231. Абросимов В.Г. Некоторые вопросы математического обеспечения автоматизированных систем управления нагружением при прочностном эксперименте // Проблемы прочности. 1983. №11. - С. 120-124.

232. Ерофеев В.и., Кочетов В.Т., Яблонко В.Я. Определение длины трещины при малоцикловых испытаниях методом регистрации падения напряжения // Заводская лаборатория. 1974. №4. - С. 1387-1389.

233. Злочевский А.Б., Бондарович Л.А., Шувалов А.Н. Определение коэффициента интенсивности напряжений тензометрическим методом // Проблемы прочности. 1979. №6. - С. 44-47.

234. Ирвин Д. Сила, вызывающая распространение несквозной трещины в пластине // Тр. АОИМ. Прикладная механика. 1962. №4. - С. 53-57.

235. Киблер, Роберте Влияние двухосности напряжений на усталость и разрушение // Тр. АОИМ. Констр. и технол. машиностроения. 1970. №4. - С. 10-18.

236. Кларк Ил. Механика разрушения и неразрушающий контроль конструкций // Тр. АОИМ. Констр. и технол. машиностроения. 1972. №2. - С. 293-301.

237. Абросимов В.Г. Сварка при ремонте ворот. М.: Транспорт, 1986.1. С. 39.

238. Куолс А., Джонсон Р., Попп Н. Испытание на растяжение образцов с поверхностной трещиной в исследованиях циклической долговечности // Тр. АОИМ. Теорет. основы инженерных расчетов. 1976. №4. - С. 16-27.

239. Коффин М., Тавернелли и др. Экспериментальное подтверждение обобщенного уравнения для оценки усталости при малом числе циклов // Тр. АОИМ. Техническая механика. 1962. №4. - С. 145.

240. Кривошей В.А. Определение вязкости разрушения на образцах с поверхностной трещиной // Физ.-хим. механика материалов. 1976. №6. - С. 21-23.

241. Кузгинов В.И., Кудряшев В.Г., Микляев П.Г. Зависимость формы поверхностной трещины от различных факторов при циклическом нагружении // Проблемы прочности. 1975. №4. - С. 95-97.

242. Абросимов В.Г. Исследование долговечности и повреждений шлюзовых ворот при капитальном ремонте в навигационный период: В сб. Повышение эффективности и качества ремонта транспорта. М.: МГАВТ, 1980. - С. 70-76.

243. Куллгнер, Смит, Бэйконг. Трещина в форме четверти эллипса, развивающаяся из отверстия в пластине // Тр. АОИМ. Теорет. основы инженерных расчетов. 1978. №2. - С. 35-40.

244. Куркин С.А., Кулик Э.И. Закономерности развития трещин от поверхностных надрезов при повторно-статическом нагружении высокопрочной стали//Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1974. №3.-С. 21-24.

245. Ларионов B.B. Расчет на прочность сварных сосудов давления из малоуглеродистых и низколегированных сталей при малом числе циклов нагружения // Химич. и нефтен. машиностроение. 1977. №2. - С. 12-14.

246. Макклинток Ф.А., Ирвин Дж.Р. Вопросы пластичности в механике разрушения: В кн. Прикладные вопросы механики разрушения в машиностроении. М.: Мир, 1968.-С. 143-186.

247. Абросимов В.Г. Статистический анализ измерений случайной нагруженности для оценки накопления усталостного повреждения // Вестник машиностроения. 1986. № 10. - С. 5-9.

248. Маркочев В.М., Бобринский А.П., Кийко В.М. Новый метод измерения длины трещины при постоянном значении размаха коэффициента интенсивности напряжений // Заводская лаборатория. 1979. №9. - С. 861-862.

249. Маркочев В.М., Краев А.Т. Методика исследования роста усталостных трещин при постоянном значении размаха коэффициента интенсивности напряжений // Заводская лаборатория. 1976. №4. - С. 469-473.

250. Паничкин Н.Г. Закономерности развития формы поверхностных трещин при одноосном растяжении // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1979. №9.-С. 14-17.

251. Махутов H.A. Кинетика развития трещин при циклическом разупрочнении: В кн. Прочность при малом числе циклов нагружения. М.: Наука, 1969.-С. 102-109.

252. Морозов Е.М. Расчет на прочность сосудов давления при наличии трещин // Проблемы прочности. 1971. №9. - С. 7-11.

253. Абросимов В.Г. Определение долговечности образцов и конструкций при случайном нагружении с помощью безразмерных кривых повреждаемости // Проблемы прочности. 1985. №11. - С. 24-28.

254. Нисимура А. Коэффициенты интенсивности напряжений для полуэллиптической трещины на внутренней поверхности сосуда, нагруженного внутренним давлением. Нихон кикай гаккай ромбусю, 1977, т. 43. №373. - С. 3192-3199 (ВЦП № Б-7508).

255. Отобэ X. К вопросу о точности решения программ, использующих метод конечных элементов для анализа напряжений в осесимметричных оболочках. Хитати дзосэн, 1975, т. 36. №4. - С. 33-39 (ВЦП № Б-7506).

256. Парис. П, Си Дж. Анализ напряженного состояния около трещин: В кн. Прикладные вопросы вязкости разрушения / Пер. с англ. М.: Мир, 1968. — С. 64-143.

257. Абросимов В.Г. Определение долговечности образцов и конструкций при случайном нагружении с помощью безразмерных кривых повреждаемости // Проблемы прочности. 1985. №11. - С. 24-28.

258. Подгорный А.Н., Гузь И.С. Определение координат развивающихся дефектов на поверхности изделий сферической формы методом акустической эмиссии // Проблемы прочности. 1977. №3. - С. 33-37.

259. Раймонд Э.Д. Разрушение высокопрочных сварных конструкций а начальными трещинами / Проблемы прочности. 1973. №1. - С. 95-98.

260. Рейс, Леви Несквозная поверхностная трещина в упругой пластине // Тр. АОИМ. Прикладная механика. 1972. №3. - С. 224-232. . '

261. Романов А.Н. Энергетические критерии разрушения при циклическом нагружении // Проблемы прочности. 1971. №3. - С. 3-9.

262. Абросимов В.Г. Автоматизация управления экспериментом при испытаниях на усталость: В кн. Тез доклад IV Всесоюзн. симпозиума «Малоцикловая усталость». 1983. - Вып.2. - С. 55.

263. Романов А.Н. Энергетические критерии разрушения при малоцикловом нагружении // Проблемы прочности. 1974. №3. - С. 3-18.

264. Сапунов Б.Т., Морозов Е.М. Анализ напряженного состояния в сферической оболочке с трещиной: в кн. Прочность и деформация материала в неравномерных физических полях / под ред. Фридмана Я.Б. М.: Атомиздат, 1968.-Вып. И.-С. 260-271.

265. Си Д., Хагендорф Г. Новая теория сферических оболочек с трещинами: в кн. Тонкостенные оболочечные конструкции. Теория, эксперимент и проектирование. / Пер. с англ. — М.: Машиностроение, 19080. — С. 500-533.

266. Серенсен C.B., Махутов H.A. Условия возникновения и развития малоцикловых усталостных трещин в зонах концентрации напряжений: Докл. на 3-м Международном конгрессе по разрушению. Мюнхен /3-13 апреля 1973/, реф.-334.-С. 1-5.

267. Абросимов В.Г. Устройство для программирования процесса нагружения при испытаниях на усталость // Заводская лаборатория. 1984, 49. № 1. - С. 80-82.

268. Серенсен C.B., Махутов H.A., Шнейдерович P.M. К основам расчета на прочность при малоцикловом нагружении // Машиноведение. 1972. №5. -С. 56-67.

269. Соин В.Ю., Новосильцева Н.И., Морозов В.Н. Влияние кривизны элемента на скорость роста трещины при циклическом двухосном растяжении. М.: Атомиздат, 1979. - Вып. 6. - С. 98-103.

270. Тиффани К., Мастеро Дж. Прикладные вопросы вязкости разрушения. / Пер. с англ. М.: Мир, 1968. - С. 349-383.

271. Трешер, Смит. Коэффициенты интенсивности напряжений для поверхностной трещины в ограниченном теле. // Тр. АОИМ. Прикладная механика. 1972. №3. - С. 232-236.

272. Уэй Р.П. Применение методов механики разрушения при проектировочных расчетах на усталость. // Тр. Теорет. основы инженерных расчетов. 1078. №2. - С. 1-10.

273. Абросимов В.Г. Контроль повреждений обшивки ворот в эксплуатационных условиях на основе волоконной оптики: в кн. Тез. Докл. II Всесоюзн. съезда по теории машин и механизмов (сен. 1982, г. Одесса). Киев: Наук, думка, 1982, ч. 1,с. 101.

274. Фолиас Е.С. Разрушение сосудов высокого давления: в кн.ь

275. Тонкостенные оболочечные конструкции. Теория, эксперимент и проектирование. / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1980. - С. 481-499.

276. Халманов X., Черепанов Г.П. Анализ экспериментальных данных по развитию усталостных трещин // Прикладная механика и техническая физика. -1970. №6.-С. 18-22.

277. Хослем. Усталость цилиндрических сосудов при пульсирующем нагружении внутренним давлением // Тр. АОИМ. Констр. и технол. машиностроения. 1972. №2. - С. 286-292.

278. Шнейдерович P.M. Сопротивление малоцикловому деформированию и разрушению // Проблемы прочности. 1971. №2. - С. 21-27.

279. A critical evaluation of numerical solution to the "Benchmark" surface flaw problem. / Edited by McGowan I.I. Experimental Mechanica, 1980. №8. - P. 253-264.

280. Albrecht P., Yamada К. Rapid calculation of stress intensity factors. -Journ. of the Structural Division. 1977, v. 103, №ST2, p. 377-389.

281. Anderson D.M. Fracture toughness parameters and elastic-plastic analysis of none-moderate fracture conditions using finite element methods. Engin. Fract. Mechanics, 1973, v. 5, №2. - P. 223-240.

282. Ayres D. A numeral procedure for calculating stress and deformation. -Engin. Fract. Mechanics, 1970, v. 2. P. 87-106.

283. Batdorf S.Bi, Heinish Ir. H.L. Fracture statistical of brittele materials with surface cracks. Engin. Fract. Mechanics, 1978, v. 10, №4. - P. 831-841.

284. Besuner P.M., Cohen L. M., McLean I. The effects of location, thermal stress and residual stress on corner cracks in nozzles with cladding. Trans. 4-th Intern. Conf. on Stractural Mechanics in Reactor Technology, San-Francisco, 1977, v. 6.-P. 945-950.

285. Бондарович JI.А. Влияние низких температур на ресурс сосудов давления. Дисс. канд. техн. наук. М., 1975. - 194 с.

286. Кузгинов В.И. Методы оценки прочности и долговечности листовых материалов, содержащих поверхностные трещины. Дисс. . канд. техн. наук. -М., 1978.- 147с.

287. Абросимов В.Г. Приборы и устройства контроля усталостных трещин в элементах конструкций: в кн. Механическая усталость металлов. -Киев: Наук, думка, 1983. С. 302-306.

288. Гусенков А.П. Закономерности малоциклового И длительного циклического деформирования и разрушения. Автореф. Дисс. докт. техн. наук. М., 1976. - 50с.

289. Коргин A.B. Оценка несущей способности листовых конструкций, содержащих трещины. Автореф. Дисс.канд. техн. наук. М., 1977. -20с.

290. Ларионов В.В. Исследование работы стальных строительных конструкций в условиях малоциклового нагружения. Автореф. Дисс.докт. техн. наук. М., 1979. - 40с.

291. Маркочев В.М. Методика и исследование кинетики макроразрушения листовых материалов при однократном и повторном нагружении. Автореф. Дисс .канд. техн. наук. М., 1966. - 23 с.

292. Абросимов В.Г. Влияние технологических факторов на малоцикловую прочность стыковых соединений стали 15ХС4Д // Автоматическая сварка. 1989. №12.

293. Махутов H.A. Деформационные критерии малоциклового и хрупкого разрушения. Автореф. Дисс.докт. техн. наук. М., 1973. - 48 с.

294. Норны американского общества инженеров механиков для котлов к сосудов высокого давления. - М.: ЦНИИатомиформ, 1974. - Вып. 4., разд. 3. -225 с.

295. Нормы расчета на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электростанций, опытных и научно-исследовательских ядерных реакторов и установок. М.: Металлургия, 1973. -406 с.

296. РТМ 42 62. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность узлов и деталей. - М.: Изд. Гос. ком. Стандартов, мер и измерительных приборов СССР, 1964. - Вып. 1.

297. Тензорезисторы и измерительно-регистрационная аппаратура. Проспект. М.: МИСИ, 1975. - 33 с.

298. Иванова B.C., Шанявский A.A. Методика. Фрактографический метод определения длительности роста усталостных трещин в образцах и деталях в условиях плоской деформации. Препринт. ИМЕТ АН СССР, ГосНИИ ЭР AT ГА. М., 1977.-47 с.

299. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости, 2-ое-ИЗД. М.: Наука. 1979. -560 с.

300. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979,392 с.

301. Иванов-Дятлов В.И. Применение метода конечных элементов для расчета коленчатого вала: В сб. Расчеты на прочность и жесткость. / Моск. станкостроительный институт. Вып.З. - 1979. - С. 125-135.

302. Инструкция к программе расчета комбинированных систем методом конечного элемента (СПРИНТ ). М.: ЦНИИпроект, 1982. - 140 с. (Межотраслевой фонд алгоритмов в программ автоматизированных систем в строительстве. - Вып. I, 250).

303. Финк К, Рорбах X. Измерение напряжений и деформаций. М.: Машгиз, 1961, стр.437.

304. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. -М.: Энергия, 1976. стр. 437.

305. Исследование остаточных напряжений в автомобильных деталях после индукционной закалки в поверхностного упрочнения обкаткой. Отчет по НИР, Завод-втуз при ЗИЛ. 1981.

306. Ренский А.Б, Баранов Д.С., Макаров P.A. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. М.: Стройиздат, 1977, стр.380.

307. Абросимов В.Г. О повышении несущей способности и долговечности сварных конструкций // Автоматическая сварка. 1989. №2. - с. 1-6.

308. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость / Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1974.

309. Новожилов В.В. О перспективах феноменологического подхода к проблеме разрушения: в кн. Механика деформируемых тел и конструкций. -М.: Машиностроение, 1975. С. 349-359.

310. Manson S.S., Hirachreig М. Fatigue An Interdisciplinary Approach, Ed J.J. Burko a, I Suracuse univ. Press, 1964, p. 133.

311. Ленджер В.Ф. Расчет сосудов давления на малоцикловую усталость: в кн. Теоретические основы инженерных расчетов: русский перевод. -М.: Мир, 1962. №3.-С. С. 97-112.

312. Москвитин В.В. Обобщенная диаграмма циклического деформирования при асимметричном цикле нагружения // Машиноведение. — 1967. №3. С. 55-62.

313. Москвитин В.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Атомиздат, 1975. - С. 192.336. . Москвитин В.В. Циклические нагружения элементов конструкций. -М.: Наука, 1981.-С. 314.

314. Когаев В.П. Условия усталостной прочности при сложном нагруженном состоянии: в кн. прочность авиадвигателей. М., 1952. №7. - С. 7-12.

315. Когаев В.П. Усталость и неупругость металлов. Киев: Наукова думка, 1971.-С. 314.

316. Когаев В.П. Критерии малоциклового усталостного разрушения при двухосном напряженном состоянии: в кн. Теоретические основы инженерных расчетов: русский перевод. М.: Мир, 1981. № 1. - С. 1-6.

317. Мельников Н.П., Винклер О.Н., Ларионов В.В., Махутов H.A. Исследование сопротивления деформированию и разрушению стали 09Г2С дляциклически нагружаемых конструкций. Сб. «Материалы по металлическим конструкциям», вып. 17, М., Стройиздат, 1973 г.

318. Муханов К.К., Ларионов В.В., Тарасов В.М., Ханухов Х.М. Исследование малоцикловой прочности различных зон сварных соединений строительных сталей. Известие ВУЗов, Строительство и архитектура, № 6, 1974 г.

319. Троицкий П.Н., Левитанский И.В., Ларионов В.В. Работа сварных узлов разрезанных балок при переменных нагрузках. Промышленное строительство, № 7, 1975 г.

320. Ларионов В.В. и др. Влияние технологических факторов на малоцикловую и усталостную прочность стыковых соединений из стали 10ХСНД. Автоматическая сварка, № 12, 1975 г.

321. Муханов К.К., Ларионов В.В., Ханухов Х.М. Метод оценки несущей способности сварных стальных конструкций при малоцикловом нагружении. Сб. «Расчеты на прочность», Вып. 17, М., Машиностроение 1975 г.

322. Ларионов В.В., Евдокимов В.В. Малоцикловая прочность сварных соединений при изгибе. Автоматическая сварка, № 12, 1976 г.

323. Навроцкий Д.И. Прочность сварных соединений. М. Л., Мамгиз, 1961 г.

324. Навроцкий Д.И. Исследование прочность сварных соединений и разработка метода расчета в них местных напряжений. Киев, НЭС АН УССР, 1965 г.

325. Навроцкий Д.И., Савельев В.Н. Исследование напряженного состояния сварных соединений впритык. Л., 1963 (Труды ЛННЖТ. Вып. 208).

326. Ф.З. от 21.07.21997 г. № 106 ФЗ с изменениями (2000, 2003, 2004,2005)

327. Гаврилов М.П. Установка для проведения испытаний на циклическое растяжение — сжатие с кручением при малом числе циклов нагружения. -Заводская лаборатория, № 4, 1974.

328. Гаврилов М.П., Гусенков А.П. Сопротивление деформированию при некоторых режимах сложного малоциклового нагружения. Машиноведение, 1975, № 1.

329. Гецов JI.Б. Деформированный критерий разрушений материалов при циклически изменяющихся напряжениях и температурах. Энергомашиностроение, 1972, № 10.

330. Гецов Л.Б. О критерии разрушения материалов при сложной программе нагружения. Мастер. Всесоюз. Рабочего сипоз. По вопросам малоцикловой усталости. Каунас, 1971.

331. Зайцев Г.З., Пономарев В.Я. масштабный фактор в усталостной прочности сталей и сварных соединений крупных гидротурбин. М.: ЦНИИ тяжелого машиностроения, 1970.

332. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975.

333. Изаксон В.Ю. масштабный эффект при усталостном разрушении как результат искажения подобия. Завод, лаб., 1965, № 7.

334. Калмуцкий B.C. Критерии усталостного разрушения деталей с покрытиями. — Пробл. прочности, 1983, № 12.

335. Когаев В.П., Серенсен C.B. статистическая методика оценки влияния концентрации напряжений и абсолютных размеров на сопротивление усталости. Завод, лаб., 1962, №1.

336. Когаев В.П. Влияние концентрации напряжений и масштабного фактора на сопротивление усталости в статическом аспекте. В кн.: Вопросы механической усталости. М.: Машиностроение, 1964.

337. Кармишин A.B., Лясковец В.А., Меченков В.И., Фролов А.Н. Статика и динамика оболочных тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1975.

338. Ломакин В.А. Теория упругости неоднородных тел. Изд-во МГУ,1976.

339. Быков ДЛ. Шачнев В.А. Об одном обобщении метода упругих решений. ПММ, 33, вып. 2, 1969.

340. Бригер И.А. Некоторые общие методы решения задач теории пластичности. ПММ, 15, выт 6, 1951.

341. Биргер И.А. Круглые пластинки и оболочки вращения. М.: Оборонгиз, 1961.

342. Угодничков А.Г., Коротких Ю.Г. Некоторые методы решения на ЭЦВМ физически нелинейных задач теории пластин и оболочек. Киев, «Наукова думка», 1971.

343. Биргер И.А. Круглые пластинки и оболочки вращения. — М.: Оборонгиз, 1961.

344. Кузнецов В.Н. Численный метод решения задач теории пластичности. В кн. «Упругость и неупругость», вып. 4, МГУ, 1976.

345. Шендерович P.M. Прочность при статическом и повторно-статическом нагружении. М.: «Машиностроение», 1968.

346. Быков Д.Л. О некоторых методах решении задач теории пластичности. В кн. «Упругость и неупругость», вып. 4, МГУ, 1975.

347. Прохоренко И.В. Осесиметрическое упругопластическое напряженное состояние оболочек вращения при неизотермических процессах нагружения. Автореферат канд. диссерт., Киев, 1975.

348. Капустин С.А., Коротких Ю.Г. О применении метода последовательных нагружений и сходимости переменных параметров при решении упругопластических задач. Методы решения задач упругости и пластичности. Уч.зап.Горьк.ун-та, вып. 89, 1969.

349. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. Наука, 1973.

350. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. «Наука», 1970.

351. Альберг Дж., Нильсон Э., Уолш Дж. Теория сплайнов и ее приложения. М.: «Мир», 1972.

352. Berghaus D.G., Cannon J.P. Obtaining Derivatives from experiments data. Experimental Mechanics, January, 1973.

353. Годунов C.K. Метод ортогональной прогонки для решения систем разностных уравнений. Ж. вичислит. матем. и матем физ. 2, № 6, 1961.

354. Григоренко Я.М. Изотропные и анизотропные слоистые оболочки вращения. Киев, «Наукова думка», 1973.

355. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ГТНАЭ Г-7-002-86) / Госатомэнергонадзор СССР. М.: Энергоатомиздат, 1989, 525 с.

356. Партон В.З, Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. — М.: Главная редакция физико-математической литературы, 1974, 416 с.

357. Партон В.З, Морозов Е.М.Механика упругопластического разрушения. М.: ЛКИ, 2008, 352 с.1. ФГУП «Канал имени Москвы»

358. Г"! Столичная ДJj Судоходная! Шм Компания

359. ЛмЁЁвЁШI ОСНОВАНА В 1933г.1/!СХ.№-Ш2 2 ДЕК 2004 ВХ.№

360. ОАО «Пассажирский порт» Москва, 115432, Нагатинская пойма, Проектируемый проезд 4062, д.6

361. Тел.: (095) 101-35-80 Факс: 783-05-61

362. В ходе устранения повреждений группа внедрила новый технологический процесс при ремонте трещин, образованных от усталости металла, испытывающего знакопеременные нагрузки в районе: кронштейна гребного вала и на плоскостях крыльев.

363. Выявленные трещины (от 20 до. 100мм) разделывались по руководящему техническому материалу РТМ-23-65, ч.П МРФ РСФСР.

364. Швы выполнялись сваркой по стали Х18Н10Т с подогревом до 1000°С. На них накладывали приспособление с домкратами (500 тонн) и сжимали сварочные швы до выравнивания с основным металлом.

365. Ремонт скоростных судов «Ракета 185; 191; 235» по указанной технологии обеспечил увеличение межремонтного периода с одной до трех навигаций.

366. Исследовательские работы на скоростных судах проводились в период с 1995 по 2002 год.1. Главный и

367. Открытое Акционерное Общество

368. СПРАВКА-ВНЕДРЕНИЯ результатов научных исследований

369. Выявленную трещину по концам засверлнвали сверлом с с!=8 мм на всю толщину листа' стали Х18Н10Т и ОХ17Н6Т, после чего проводилась разделка кромок под углом 60°. Подготовленный под сварку участок защищали механическим путем с наклепом краев трещины.

370. Проведенный указанным способом ремонт выше перечисленных элементов скоростных судов по указанной технологии обеспечивал увеличение межремонтного периода с одной навигации до трех четырех навигаций.

371. Исследование работ проводилось в период с 1992 по 2000 год.

372. Ю.И. Меньшиков Ю.В. Иванов

373. Генеральный директор ОАО «Череповец кий па:

374. Технический директор ОАО "Череповецкий по

375. В программе задействован определенный набор функций, позволяющей поднять точность расчетов и повысить эффективность работы пользоваетля.

376. Экономическая эффективность созданного В.Г. Абросимовым пакета прикладных технологических программ определяются его широким внедрением в ФГУ Волжское ГБУВПиС.1. V "

377. Результаты расчета и прогноз ожидаемой долговечности модернизированных марок шпаций показали хорошую сходимость с экспериментальными данными в 3 раза.