Моделирование дефектности и напряженного состояния деталей и элементов машиностроительных конструкций тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ
|
Бабушкин, Андрей Владимирович
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Красноярск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2006
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.02.06
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
БАБУШКИН Андрей Владимирович
На правах рукописи
Я
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФЕКТНОСТИ И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ И ЭЛЕМЕНТОВ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
01.02.06 - динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Красноярск - 2006
?
Работа выполнена в Государственном университете цветных металлов и золота и отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН
Научный руководитель:
кандидат технических наук,
доцент Доронин Сергей Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
профессор Енджиевский Лев Васильевич
кандидат технических наук,
доцент Зырянов Игорь Александрович
Ведущая организация: ОАО СибНИИСтройдормаш им. А.Б.Суховского
Защита состоится 25 мая 2006г. в 17 часов в аудитории Г 2-22 на заседании диссертационного совета Д 212.098.01 при Красноярском государственном техническом университете по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26. Тел (8-3912) 49-79-90; 91-21-09, факс 91-21-98,43-06-90.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного технического университета
Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.
Автореферат разослан 25 апреля 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета, д. т. н., профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Многочисленные исследования причин и условий возникновения отказов, повреждений, аварий деталей машин и элементов конструкций показывают определяющую роль технологической и эксплуатационной дефектности в снижении показателей прочности и надежности. В связи с этим расчеты прочности, проводимые с учетом фактического или прогнозируемого уровня дефектности, являются актуальными для обеспечения требуемого комплекса эксплуатационных характеристик машиностроительных конструкций во всех отраслях промышленности.
В большинстве случаев прямой учет технологической и эксплуатационной дефектности в расчетных оценках показателей прочности, ресурса и безопасности необходим в силу особенностей геометрии, размеров, ориентации дефектов, характера деформирования и напряженного состояния реальных деталей и элементов конструкций. В первую очередь это относится к зонам концентрации напряжений и сварным соединениям, являющимся областями систематического возникновения дефектов и повреждений при наличии неоднородных полей напряжений. В этих условиях традиционные представления результатов исследований напряженно-деформированного состояния (НДС) в виде эпюр, изолиний или интенсивностей напряжений оказываются неполными и не дают возможностей обобщения анализа НДС с учетом наличия и влияния распределенной дефектности. Кроме того, статистическая природа технологической и эксплуатационной дефектности, характеристик механических свойств материалов и нагруженности предопределяют необходимость вероятностного анализа НДС в зонах дефектов и трещин как основных очагов разрушения. В связи с изложенным актуальной представляется разработка общих подходов и методов к расчетному
РОС НАЦИОНАЛЬНА БИБЛИОТЕКА
анализу влияния дефектности на прочность и формирование разрушений, а также получение обобщенных результатов и закономерностей для совокупности характерных дефектов. В диссертационной работе эта задача решается применительно к типовым деталям и элементам несущих машиностроительных конструкций на примере экскаваторов для открытых горных работ и кранов различного назначения.
Цель работы заключается в разработке алгоритмов моделирования и анализе параметров напряженно-деформированных состояний, а также предельных состояний деталей и элементов конструкций на стадиях развития аварийных ситуаций с учетом статистического характера распределения технологической и эксплуатационной дефектности.
Основные задачи:
1. На основе анализа статистических данных установить закономерности и функции распределения размеров технологических и эксплуатационных дефектов.
2. Выполнить взаимосвязанный статистический анализ напряженно-деформированных состояний и дефектности деталей и элементов конструкций машин в зонах локализации дефектов и потенциального разрушения.
3. Получить количественные зависимости параметров локальны^ напряженно-деформированных состояний (интенсивность напряжений, коэффициенты интенсивности напряжений) от геометрических характеристик концентраторов напряжений, сварных соединений и дефектов.
4. Сформулировать методик) оценки опасности и нормирования параметров технологических дефектов и эксплуатационных трещин типовых деталей и элементов конструкций в связи с требуемыми значениями ресурса.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту:
1. Установлено, что закономерности распределения параметров технологической дефектности деталей, получаемых литьем и ковкой, описываются распределением Вейбулла (диаметр и глубина залегания дефекта) и экспоненциальным законом (длина дефекта). Распределения размеров эксплуатационных трещин в сварных несущих металлоконструкциях подчиняются логарифмически нормальному закону. По статистическим данным неразрушающего контроля определены параметры указанных законов для вал-шестерен карьерных экскаваторов и металлоконструкций трубчато-балочных мостовых перегружателей.
2. Разработаны вероятностные параметрические модели дефектности, основанные на том, что функция распределения параметров дефектности определяет множество геометрически подобных дефектов и их местоположение. С использованием вероятностных параметрических моделей дефектности впервые получены вероятностные оценки параметров напряженного состояния и механики разрушения, учитывающие случайные характеристики дефектности.
3. Получены и обоснованы зависимости интенсивностей напряжений и коэффициентов интенсивности напряжений от геометрии и местоположения дефектов, позволяющие при наличии случайного дефекта установить с заданной вероятностью максимальные значения этих параметров.
4. Разработана методика оценки опасности дефектов и нормирования их параметров, позволяющая обосновать допустимый уровень дефектности и периодичность дефектоскопического контроля на основе моделирования напряженно-деформированных состояний и критериев разрушения в локальных зонах стохастически дефектных деталей и элементов конструкций.
Практическая значимость работы заключается в обобщении результатов неразрушающего контроля, установлении фактических закономерностей распределения параметров технологической и эксплуатационной дефектности, интенсивности напряжений и коэффициентов интенсивности напряжений типовых деталей конструкций машин, разработке методик численного моделирования элементов конструкций с эксплуатационными трещинами, оценки опасности и нормирования параметров дефектности.
Достоверность результатов работы обеспечивается использованием статистических данных неразрушающего контроля деталей и элементов конструкций, применением апробированных вычислительных пакетов, современных методов численного анализа, соответствием численных результатов аналитическим решениям тестовых задач.
Личный вклад автора заключается в постановке и реализации цели и задач исследования, сборе и обработке статистических данных по дефектности, разработке вероятностных моделей, алгоритмов, программного обеспечения задач анализа параметров напряженного состояния и механики разрушения, проведении серии вычислительных экспериментов, анализе, обобщении и внедрении полученных результатов.
Публикации. Содержание работы отражено в 23 публикациях, в том числе в центральных журналах, материалах всероссийских и международных конференций, сборниках научных трудов, двух учебных пособиях.
Внедрение результатов осуществлено в отделе главного конструктора ЗАО "Сибтяжмаш" при проектных расчетах металлоконструкций кранов и ленточных конвейеров, в отделе главного конструктора ОАО "Красноярский завод тяжелых экскаваторов" при разработке рекомендаций по оценке опасности дефектов в вал-шестернях главных приводов тяжелых экскаваторов, а также в учебном процессе для
студентов специальностей "Динамика и прочность машин", "Металлургические машины и оборудование", "Горные машины и оборудование" Красноярского государственного технического университета и Государственного университета цветных металлов и золота, что подтверждается соответствующими актами внедрения.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Международной конференции "Физико-технические проблемы Севера" (Якутск, 2000), Международной научно-технической конференции "Интерстроймех-2001" (Санкт-Петербург, 2001), IV Международной конференции "Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения" (Санкт-Петербург, 2001), I и II конференциях пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 2001, 2002), IV Всероссийской научной internet-конференции (Тамбов, 2002), Международной конференции "Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании" (Алматы, 2002), V научной конференции "Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" (Красноярск, 2003), Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2004), научных семинарах Отдела машиноведения ИВМ СО РАН, кафедры "Горные машины и комплексы" ГУЦМиЗ, кафедр "Динамика и прочность машин", "Диагностика и безопасность технических систем" КГТУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных результатов и выводов, приложений. Основное содержание и выводы изложены на 127 страницах. Работа содержит 56 рисунков и 10 таблиц. Список использованных источников включает в себя 177 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
В первом разделе выполнен обзор причин и условий трещинообразования и разрушения конструкций машин и оборудования в различных отраслях техники, преимущественно подъемно-транспортных машин. Вопросам прочности и разрушения крановых конструкций посвящено большое количество исследований. Основные результаты в этой области получены в работах Богинского К.С., Богуславского П.Е., Брауде В.И., Винокурского Х.А., Гохберга М.М., Казака С.А., Концевого Е.М., Короткого А.А., Котельникова B.C., Петухова П.З., Пустового В.Н., Соболева В.А., Соколова С.А., Спициной И.О., Юшкевича Б.Н. и др. авторов.
Главное внимание в работе уделено анализу повреждений несущих конструкций трубчато-балочных мостовых перегружателей, по отказам и разрушениям которых собрана уникальная статистическая информация. Типичными повреждениями несущих конструкций перегружателей являются усталостные трещины. Обобщение статистических данных позволило сформировать общую картину типичных зон трещинообразования и разрушения. В результате выполненного анализа установлена определяющая роль начальной дефектности в формировании эксплуатационных повреждений и разрушений, обоснованы используемые в дальнейших расчетах модели дефектности: линейная трещина и полость сферической и эллипсоидной формы.
Во втором разделе выполнен статистический анализ технологической дефектности типовых вал-шестерен, изготавливаемых из поковок и применяемых в главных приводах карьерных экскаваторов производства ОАО "Красноярский завод тяжелых экскаваторов" и
эксплуатационной дефектности металлоконструкций мостовых перегружателей ОАО "Сибтяжмаш".
Анализу и нормированию технологической и эксплуатационной дефектности и ее влияния на конструкционную прочность посвящены работы Васильченко Г.С., Волченко В.Н., Карзова Г.П., Копельмана JI.A., Лепихина A.M., Махутова Н.А., Москвичева В.В., Овчинникова А.В., Попова А.А., Шахматова М.В. и др. На базе этих работ проанализированы классические модели дефектности и методы их схематизации, в том числе в вероятностном аспекте.
В результате статистической обработки параметров дефектности по различным сечениям вал-шестерен построены гистограммы распределения глубины залегания дефекта, его длины и диаметра. Проверка эмпирических распределений глубины залегания и диаметра дефекта по критериям согласия показала, что данная статистика может быть удовлетворительно описана трехпараметрическим законом Вейбулла.
Совместное рассмотрение вероятностных распределений глубины залегания, длины и диаметра дефекта представляется как вероятностная модель технологической дефектности конструкций определенного класса (в данном случае кованых вал-шестерен). Математически эта модель может быть представлена с использованием распределения Вейбулла и экспоненциального закона следующим образом
F(l) = 1 - exp(-l J b)
(1)
где F(h), F(l), F(d) - интегральные функции распределения вероятностей соответственно глубины залегания h, длины / и диаметра d; 6„, р„, иА, b, , Vj - параметры распределений, значения которых получены по статистическим данным.
Основой для анализа эксплуатационной дефектности и построения ее вероятностных моделей является статистика, накопленная в результате диагностирования трубчато-балочных перегружателей. Статистический анализ длин трещин / в элементах конструкций перегружателей позволил обосновать логарифмически нормальный закон распределения с интегральной функцией
р/л 1 fl Г [In(и//я)]2Ь
В качестве основных параметров трещин получены количественные оценки математического ожидания /, среднеквадратического отклонения Ô, параметров логнормального распределения та а длины трещин.
Для вал-шестерен экскаваторов и металлоконструкций перегружателей построены вероятностные параметрические модели дефектности, основная идея которых заключается в следующем. Для произвольного размера дефекта I* функция распределения F{f) есть вероятность того, что случайный дефект имеет размер /, не превышающий /*. При увеличении размера дефекта /*, с одной стороны, увеличиваются параметры напряженного состояния и разрушения, обусловленные наличием дефекта, с другой - растет вероятность того, что реальные дефекты будут иметь размер / < /*, и, следовательно, дефект размера /* является самым опасным. Таким образом, интегральная функция F(l') может быть интерпретирована как надежность результата, т.е. вероятность того, что при наличии случайного дефекта опасность разрушения не выше,
чем при наличии дефекта размером Г. Это дает возможность говорить о вероятностной параметризации дефектности, то есть иметь дело с множеством геометрически подобных дефектов, в качестве масштабного фактора которых рассматривается уровень надежности получаемых результатов.
Принимаемый уровень вероятности в соответствии с математическими моделями (1) и (2) определяет как размеры и местоположение дефекта (рисунки 1 и 2), так и уровень напряжений, обусловленных наличием этого дефекта (рисунок 3).
I----- СГ
г
сг <1
Рисунок 1 - Вероятностная параметризация объемного технологического
дефекта вал-шестерни
200
-в--*-
<ч
0.80
0,90
0,99
«о
г
I 132,32
147,82
Ь*323
Вероятность
Рисунок 2 - Параметрическая модель технологической дефектности сечения 2 вал-шестерни
I, мм а, МПа
области отверстия ригеля в кране-перегружателе
Третий раздел посвящен моделированию параметров напряженного состояния и механики разрушения в области дефектов. Вопросы численного моделирования напряженного состояния и критериев механики разрушения в связи с трещиноподобными дефектами рассмотрены в трудах Кацаги Т.Я., Кокшарова И.И., Крауча С., Круза Т., Морозова Е.М., Никишкова Г.П., Партона В.З., Сиратори М. и др. авторов.
С использованием методов конечных (МКЭ) и граничных (МГЭ) элементов исследованы поля напряжений крупногабаритных вал-шестерен, крановых конструкций и типовых сварных соединений, соответствующих стандарту предприятия по производству крановых конструкций (28 типовых стыковых, угловых, тавровых и нахлесточных соединений). Объектом анализа являлись зоны конструктивной концентрации, содержащие технологические дефекты и эксплуатационные трещины. При этом определялись как коэффициенты концентрации напряжений, обусловленные геометрическими особенностями узла, так и эффективные коэффициенты концентрации, связанные с наличием дефектов. Эффективные коэффициенты определялись как отношение максимальной интенсивности напряжений в области дефекта к уровню напряжений с учетом конструктивной концентрации. Установлено, что в силу сложного перераспределения силовых потоков в области дефектов интенсивность напряжений в них в некоторых случаях оказывается меньше уровня, обусловленного конструктивной концентрацией.
Для визуализации результатов гранично-элементного моделирования НДС в области дефекта предложен и программно реализован следующий подход. Из исходной расчетной точки (например, вершины трещины) на плоскости, ограниченной осями X и У проводится с заданным угловым шагом ряд лучей, вдоль которых с некоторым линейным шагом определяется положение системы расчетных точек, в которых вычисляются и выводятся компоненты напряжений и деформаций. Общая картина НДС дается одновременной визуализацией двух главных напряжений (деформаций), причем первое главное определяется цветом, а второе - диаметром расчетной точки (рисунок 4).
Рисунок 4 - Визуализация плоского напряженного состояния
Выполнено исследование напряженного состояния в области объемных технологических дефектов крупногабаритных вал-шестерен приводов карьерных экскаваторов. Проведено исследование совместного влияния диаметра, длины и глубины залегания дефекта на уровень напряжений в соответствующей локальной зоне. Моделирование выполнено для каждого характерного сечения вал-шестерен. В качестве результатов рассматривалась как абсолютная величина интенсивности напряжений в зоне дефекта о*, так и разница напряжений в сравнении с бездефектной зоной о". Наилучшим образом полученные результаты аппроксимированы линейными зависимостями вида о = ао + аФ + а+ а3/, где ао, а,, а2, а3 - коэффициенты аппроксимации (таблица 1). Кроме того,
построены трехмерные поверхности, показывающие зависимость увеличения напряжений в области дефекта от его геометрических параметров (рисунок 5). Такие результаты получены для всех характерных сечений вал-шестерен при варьировании геометрических характеристик дефектности.
Таблица 1 - Зависимости интенсивности напряжений от параметров дефектности
Вал-шестерня Участок Аппроксимирующее уравнение интенсивности напряжений, МПа
Абсолютное значение а* Прирост из-за дефекта а«*
3537.11.01.008 . 210 . 5« а* = 3,68526 + + 0,00782533-/г + + 0,0230409 •</ + + 0,213682 / о** = 1,26962+ + 0,0537702-/г --0,119208+ + 0,0734742-/
о 00 в
Аналогичные зависимости получены для всех участков вал-шестерен главных приводов карьерных экскаваторов
Рисунок 5 - Поверхность распределения прироста напряжений в области дефекта в зависимости от параметров его расположения для вала-шестерни, сечение 1, диаметр дефекта 3 мм
Аналогичные результаты получены для типовых стыковых, тавровых, угловых и нахлесточных сварных соединений. В этом случае ограничились исследованиями влияния двух типов дефектов (сферического и эллиптического) на уровень концентрации напряжений в
швах в условиях растяжения и изгиба.
Исследовано напряженное состояние в области эксплуатационных трещин в конструкциях трубчато-балочных мостовых перегружателей при двух постановках задачи. В первом случае рассматривались условные усредненные трещины, длины которых определялись как средние значения длин трещин, наблюдавшихся в данном конструктивном варианте, а локализация и ориентация в пространстве принималась характерной для большинства трещин в данной зоне. Вторая постановка предполагала индивидуальное моделирование реальных трещин и выявление закономерностей параметров напряженного состояния и разрушения в области вершины трещины от ее длины. При этом рассматривались две расчетные схемы. Первая (для оценки параметров механики разрушения) представлена острой трещиной с нулевым расстоянием между берегами. Вторая - трещиноподобным дефектом, у которого отношение расстояния между берегами трещины а к ее длине / принимается равной постоянной величине. Для второй расчетной схемы выполняется серия расчетов с варьированием отношения all и экстраполяцией результатов при all —* const.
Для реально наблюдаемых эксплуатационных трещин в элементах конструкций мостовых перегружателей получены зависимости параметров напряженного состояния и разрушения от длины трещины (рисунок 6). Анализ показал наличие тенденции к росту этих параметров с увеличением длины трещины. Однако эта тенденция более четко выражена в элементах конструкции с более или менее однородным полем напряжений. В случае перехода вершины растущей трещины в зону с существенно отличным напряженным состоянием указанная тенденция нарушается.
Рисунок 6 - Зависимость интенсивности напряжений и коэффициента интенсивности напряжений от длины трещины в сварном шве приварки
диафрагмы ригеля
В четвертом разделе выполнена постановка и приведены решения задач оценки опасности и нормирования дефектности, в основу которых положен полудетерминированный подход, заключающийся в применении детерминированных алгоритмов и исходных данных, обоснованных с вероятностных позиций. Этот подход базируется на вероятностных параметрических моделях дефектности и полученных расчетных зависимостях параметров дефектности, напряженного состояния и разрушения. Процедура построения методики оценки опасности и нормирования дефектов представлена в таблице 2.
Таблица 2 - Построение методики оценки опасности и нормирования дефектов
Шаг Содержание Результат
1 Исследование статистических характеристик дефектности Законы и параметры распределения геометрических параметров дефектов
2 Построение вероятностных параметрических моделей дефектности Зависимости геометрических параметров дефектов от уровня вероятности (надежности) обеспеченности результата
3 Учет в явном виде наличия дефектов сплошности материала Конечно-элементные и гранично-элементные модели локальных зон, содержащих технологические и эксплуатационные дефекты
4 Исследование количественных взаимосвязей параметров дефектности, напряженного состояния и разрушения Зависимости параметров напряженного состояния и разрушения от геометрических параметров дефектов
7
Алгоритм применения данной методики в задачах оценки опасности дефектов сводится к следующим шагам.
1. При отсутствии результатов неразрушающего контроля выполняется обоснование и выбор требуемой надежности (уровня вероятности) обеспечения результатов. В соответствии с вероятностными параметрическими моделями дефектности определяется комплекс геометрических параметров дефектности.
2. При наличии результатов неразрушающего контроля геометрические параметры дефектности определяются следующим образом. Если дефект характеризуется одним геометрическим параметром (длина трещины), выполняется установление в соответствии с вероятностными параметрическими моделями дефектности соответствующего уровня вероятности. Если дефект характеризуется несколькими геометрическими параметрами (длина, диаметр, глубина залегания...), для каждого из них устанавливается соответствующий уровень вероятности. Из полученных уровней вероятностей выбирается большее значение и принимается соответствующим всем геометрическим параметрам. При этом все они корректируются в соответствии с этой вероятностью. В результате параметризованный дефект оказывается более опасным и обеспечивает результаты оценки в запас прочности.
3. Оценка компонент напряжений и критериев механики разрушения по зависимостям параметров напряженного состояния и разрушения от геометрических параметров дефектности.
4. Сравнение расчетных значений параметров напряженного состояния и разрушения с критическими значениями, оценка опасности возникновения предельных состояний.
5. Моделирование кинетики развития дефекта, прогноз наступления предельных состояний и оценка остаточного ресурса.
По результатам оценки опасности дефектов нормирование их геометрических параметров выполняется в следующей последовательности.
1. Сравнение прогнозных оценок остаточного ресурса с требуемыми значениями. При неудовлетворительных результатах в итерационном режиме осуществляются пп. 2-6 до обеспечения требуемого ресурса.
2. Уменьшение требуемой надежности (уровня вероятности) обеспечения результатов.
3. Корректировка в меньшую сторону геометрических параметров дефектности.
4. Оценка компонент напряжений и критериев механики разрушения по зависимостям параметров напряженного состояния и разрушения от геометрических параметров дефектности.
5. Сравнение расчетных значений параметров напряженного состояния и разрушения с критическими значениями, оценка опасности возникновения предельных состояний.
6. Моделирование кинетики развития дефекта, прогноз наступления предельных состояний и оценка остаточного ресурса.
7. Принимается окончательное решение либо о приемлемости полученной надежности (вероятности) результатов, либо о необходимости снижения номинального уровня напряженного состояния.
С использованием предлагаемой методики для всех сечений рассматриваемых вал-шестерен с использованием кривых усталости построены зависимости долговечности в связи с концентрацией напряжений из-за наличия технологических дефектов того или иного размера (рисунок 7) и получены допускаемые параметры дефектности для различных уровней надежности результата (таблица 3).
Для конструкций кранов-перегружателей безопасные размеры дефектов [/] могут быть установлены через критические размеры /с путем
введения коэффициентов запаса по длине трещины щ, причем эти коэффициенты предлагается устанавливать дифференцированно в зависимости от уровня интенсивности напряжений в области усредненной эксплуатационной трещины. Для содержащих трещины конструктивных зон вводятся три группы нагруженности: I - напряжения невелики и не превышают допускаемых для неповрежденного металла; II - напряжения приближаются к пределу текучести или несколько превышают его; III -расчетные напряжения значительно превышают предел текучести.
Рисунок 7 - Усталостная долговечность сечения 1 вал-шестерни 008 в связи с наличием технологических дефектов
Таблица 3 - Допускаемые параметры дефектности в сечении вал-шестерни
Надежность результата /, мм А, мм d, мм
0,85 110 62 3,7
0,90 135 70 3,9
0,96 188 86 4,3
0,99 270 110 4,8
Выполнена оценка опасности эксплуатационной дефектности, позволившая установить, что выявляемые после 12-летней эксплуатации трещины оказываются соизмеримы с критическими даже при напряжениях, не превышающих допускаемый уровень. Это дает возможность обосновать периодичность обязательного технического диагностирования конструкций этого типа. При этом периодичность
диагностирования не должна превышать 4 лет. В условиях интенсивной работы кранов-перегружателей для наиболее нагруженных узлов периодичность может быть снижена до 2 лет.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. Установлена применимость распределения Вейбулла и экспоненциального закона для описания статистических характеристик технологической дефектности, логарифмически нормального распределения - для эксплуатационных трещин. Для дефектов вал-шестерен приводов экскаваторов параметр масштаба, характеризующий среднее значение размера дефекта, заключен в диапазоне 40... 147 для глубины залегания и 2,2...4,2 для диаметра дефекта, среднее значение длины дефекта заключено в диапазоне 56... 105 мм. Средняя длина эксплуатационных трещин в конструкциях перегружателей находится в диапазоне 65...215 мм.
2. Применение предложенных параметрических вероятностных моделей дефектности позволяет связать параметры геометрии, местоположения дефекта и интенсивность напряжений с уровнем вероятности (надежности результатов). При этом повышение надежности результатов требует увеличения геометрических параметров дефектов, что для технологических дефектов вал-шестерен приводит к устойчивому росту интенсивности напряжений, для эксплуатационных трещин в перегружателях в связи со сложностью напряженного состояния установлена лишь тенденция к росту интенсивности напряжений.
3. Разработаны алгоритм и программное обеспечение визуализации результатов гранично-элементного моделирования плоских элементов конструкций с концентраторами напряжений позволяющие в детерминированной и вероятностной постановках исследовать совместное изменение двух выбранных параметров НДС и разрушения (компонент
напряжений, деформаций, коэффициентов интенсивности напряжений).
4. Установлены области эффективного применения МГЭ для анализа НДС и параметров разрушения в области технологической и эксплуатационной дефектности. МГЭ в форме метода фиктивных нагрузок более эффективен для моделирования дефектов в виде полостей с малой остротой. Метод разрывных смещений, напротив, дает более точные результаты для дефектов, приближающихся по форме к острой трещине.
5. Предложена методика моделирования эксплуатационных трещин, заключающаяся в варьировании расстояния а между берегами трещины длиной /, оценке коэффициента интенсивности напряжений при а = 0 и интенсивности напряжений при all = const t 0, оценке чувствительности конструктивных зон к наличию трещины.
6. Выполнено исследование параметров напряженного состояния и разрушения деталей и элементов конструкций с технологическими и эксплуатационными дефектами. Для вал-шестерен получены зависимости параметров напряженного состояния от размеров и мест расположения технологических дефектов. Для типичных зон трещинообразования перегружателей определены зависимости параметров напряженного состояния и разрушения от длины трещины. В большинстве случаев эти зависимости близки к линейным.
7. Разработана методика оценки опасности и нормирования технологических и эксплуатационных дефектов, основанные на совместном использовании кривых усталости и вероятностных параметрических моделей дефектности. Разработаны практические рекомендации по допустимому уровню дефектности вал-шестерен и периодичности дефектоскопического контроля металлоконструкций перегружателей. Для уровней надежности результатов 0,85...0,99 и требуемого ресурса 106 циклов для всех участков вал-шестерен установлены предельные значения параметров дефектности.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ:
1. Бабушкин, А. В. Вероятностные модели технологической дефектности кованых деталей / С. В. Доронин, А. В. Бабушкин / Труды Международной конф. "Физико-технические проблемы Севера", ч. 2. Якутск. 2000. С. 253-261.
2. Бабушкин, А. В. Моделирование напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобного дефекта / А. В. Бабушкин / Решетневские чтения: Тезисы докладов 4-й Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов. Красноярск: CAA. 2000. С. 210-211.
3. Бабушкин, А. В. Моделирование эксплуатационной дефектности несущих конструкций перегружателей / С. В. Доронин, А. В. Бабушкин / Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения: Тр. 4-й Междунар. конф-и. СПб.: Нестор. 2001. С. 108-110.
4. Бабушкин, А. В. Статистическое моделирование напряженного состояния с использованием пакета ANSYS / С. В. Доронин, А. В. Бабушкин / Сб. тр. первой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 25-26 апреля 2001 г.) / Под ред. А.С.Шадского. Москва. 2002. С. 326-329.
5. Бабушкин, А. В. Исследование напряженного состояния в области технологической дефектности / С. В. Доронин, А. В. Бабушкин / Сб. тр. первой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 25-26 апреля 2001 г.) / Под ред. А.С.Шадского. Москва. 2002. С. 330-333.
6. Бабушкин, А. В. Моделирование параметров напряженного состояния в области трещиноподобного дефекта / С. В. Доронин, А. В. Бабушкин / Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках. Вып. 15: Четвертая Всероссийская научная internet-конференция. Тамбов: ТГУ. 2002. С. 19-20.
7. Бабушкин, А. В. Вероятностное моделирование полей параметров
напряженно-деформированного состояния в области вершины трещины / С. В. Доронин, А. В. Бабушкин // Вычислительные технологии. 2002. Т. 7. Вестник КазНУ. 2002. № 4 (32) (Совместный выпуск по материалам Междунар. конф. "Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании" ВТММ-2002. Ч. 2.). Новосибирск-Алматы. 2002. С. 256-257.
8. Бабушкин, А. В. Нормирование безопасного уровня технологической дефектности при проектировании несущих конструкций / А. В. Бабушкин / Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: Сб. науч. тр. Вып. 8 / Под общ. ред. В.В.Стацуры. Красноярск: ГАЦМиЗ. 2002. С. 303-304.
9. Бабушкин, А. В. Моделирование параметров напряженного состояния и разрушения в области трещиноподобных дефектов произвольной конфигурации / А. В. Бабушкин, С. В. Доронин / Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: В 3 т. Т. 2.: Тр. научных конференций / Красноярск: ИВМ СО РАН. 2003. С. 25-28.
10. Бабушкин, А. В. Вероятностные модели эксплуатационной дефектности и обоснование периодичности дефектоскопического контроля трубчато-балочных мостовых перегружателей / А. М. Лепихин, С. В. Доронин, А. В. Бабушкин / Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: В 3 т. Т. 2: Тр. научных конференций / Красноярск: ИВМ СО РАН. 2003. С. 178-186.
11. Бабушкин, А. В. Напряженное состояние крупногабаритных вал-шестерен с технологическими дефектами / А. В. Бабушкин / Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: В 3 т. Т. 2: Тр. научных
конференций / Красноярск: ИВМ СО РАН. 2003. С. 19-22.
12. Бабушкин, А. В. Нормирование технологической дефектности крупногабаритных вал-шестерен / А. В. Бабушкин / Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: В 3 т. Т. 2.: Тр. научных конференций / Красноярск: ИВМ СО РАН. 2003. С. 22-25.
13. Бабушкин, А. В. Алгоритмы нормирования технологической и эксплуатационной дефектности / А. В. Бабушкин, С. В. Доронин / Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: В 3 т. Т. 3: Тр. научных конференций / Красноярск: ИВМ СО РАН. 2003. С. 10-13.
14. Бабушкин, А. В. Задачи анализа концентрации напряжений в рамках теории безопасности технических систем / А. В. Бабушкин, Т. А. Чурсина, С. В. Доронин / Вестник КГТУ. Вып. 32. Машиностроение / Отв. ред. Е.Г.Синенко. Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2003. С. 152-157.
15. Бабушкин, А. В. Параметрическое моделирование стохастически дефектных элементов конструкций и деталей / А. В. Бабушкин, С. В. Доронин // Тр. II евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата Е1ЖА8ТКЕМС01Л)-2004: Ч. 1. Проблемы физики прочности, надежности и ресурса материалов и конструкций в условиях холодного климата. Якутск: ЯФГУ «Изд-во СО РАН». 2004. С. 114-119.
16. Бабушкин, А. В. Проектирование конструкций барабанов ленточных конвейеров / С. В. Доронин, Ю. А. Плютов, А. В. Бабушкин // Вестник машиностроения. 2005. № 5. С. 12-14.
17. Бабушкин, А. В. Моделирование параметров и нормирование технологической дефектности крупногабаритных вал-шестерен приводов карьерных экскаваторов / С. В. Доронин, А. В. Бабушкин // Горное оборудование и электромеханика. 2005. № 3. С. 17-21.
Подписано в печать 18 апреля 2006 г. Формат 60х84'16 Усл. псч. л. 1. Тираж 120 экз. Отпечатано на ризографе ИВМ СО РАН 660036. Красноярск, ИВМ СО РАН
/
• - 89 7 7 &37V
Введение
1. Конструкционная прочность и дефектность деталей и элементов несущих конструкций
1.1 Эксплуатационные разрушения машин и конструкций
1.2 Физическая природа и модели дефектности конструкционных материалов
1.3 Модели и методы анализа напряженного состояния в связи с наличием дефектов
2. Вероятностное моделирование дефектности деталей и элементов конструкций
2.1 Статистические исследования параметров дефектности
2.1.1 Вероятностные модели технологической дефектности крупногабаритных кованых деталей
2.1.2 Вероятностные модели эксплуатационной дефектности несущих конструкций трубчато-балочных перегружателей
2.2 Вероятностные параметрические модели дефектности ^
3. Моделирование параметров напряженного состояния и разрушения в области дефектов
3.1 Особенности моделирования напряженного состояния в локальных зонах
3.2 Исследование напряженного состояния в области технологических дефектов
3.2.1 Напряженное состояние сварных соединений
3.2.2 Напряженное состояние вал-шестерен ^д
3.3 Исследование напряженного состояния в области эксплуатаци- ^ онных трещин
3.4 Моделирование параметров разрушения
4. Вероятностные задачи оценки опасности и нормирования дефектности
4.1 Вероятностные постановки задач моделирования дефектности ^
4.2 Методика оценки опасности и нормирования дефектности ^
4.3 Оценка опасности и нормирование технологической дефектности
4.4 Обоснование периодичности дефектоскопического контроля при наличии трещин 100 Выводы ^
Актуальность работы. Многочисленные исследования причин и условий возникновения отказов, повреждений, аварий деталей машин и элементов конструкций показывают определяющую роль технологической и эксплуатационной дефектности в снижении показателей прочности и надежности. В связи с этим расчеты прочности, проводимые с учетом фактического или прогнозируемого уровня дефектности, являются актуальными для обеспечения требуемого комплекса эксплуатационных характеристик машиностроительных конструкций во всех отраслях промышленности.
В большинстве случаев прямой учет технологической и эксплуатационной дефектности в расчетных оценках показателей прочности, ресурса и безопасности необходим в силу особенностей геометрии, размеров, ориентации дефектов, характера деформирования и напряженного состояния реальных деталей и элементов конструкций. В первую очередь это относится к зонам концентрации напряжений и сварным соединениям, являющимся областями систематического возникновения дефектов и повреждений при наличии неоднородных полей напряжений. В этих условиях традиционные представления результатов исследований напряженно-деформированного состояния (НДС) в виде эпюр, изолиний или интенсивностей напряжений оказываются неполными и не дают возможностей обобщения анализа НДС с учетом наличия и влияния распределенной дефектности. Кроме того, статистическая природа технологической и эксплуатационной дефектности, характеристик механических свойств материалов и нагруженности предопределяют необходимость вероятностного анализа НДС в зонах дефектов и трещин как основных очагов разрушения. В связи с изложенным актуальной представляется разработка общих подходов и методов к расчетному анализу влияния дефектности на прочность и формирование разрушений, а также получение обобщенных результатов и закономерностей для совокупности характерных дефектов. В диссертационной работе эта задача решается применительно к типовым деталям и элементам несущих машиностроительных конструкций на примере экскаваторов для открытых горных работ и кранов различного назначения.
Цель работы заключается в разработке алгоритмов моделирования и анализе параметров напряженно-деформированных состояний, а также предельных состояний деталей и элементов конструкций на стадиях развития аварийных ситуаций с учетом статистического характера распределения технологической и эксплуатационной дефектности.
Основные задачи:
1. На основе анализа статистических данных установить закономерности и функции распределения размеров технологических и эксплуатационных дефектов.
2. Выполнить взаимосвязанный статистический анализ напряженно-деформированных состояний и дефектности деталей и элементов конструкций машин в зонах локализации дефектов и потенциального разрушения.
3. Получить количественные зависимости параметров локальных напряженно-деформированных состояний (интенсивность напряжений, коэффициенты интенсивности напряжений) от геометрических характеристик концентраторов напряжений, сварных соединений и дефектов.
4. Сформулировать методику оценки опасности и нормирования параметров технологических дефектов и эксплуатационных трещин типовых деталей и элементов конструкций в связи с требуемыми значениями ресурса.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту:
1. Установлено, что закономерности распределения параметров технологической дефектности деталей, получаемых литьем и ковкой, описываются распределением Вейбулла (диаметр и глубина залегания дефекта) и экспоненциальным законом (длина дефекта). Распределения размеров эксплуатационных трещин в сварных несущих металлоконструкциях подчиняются логарифмически нормальному закону. По статистическим данным неразру-шающего контроля определены параметры указанных законов для вал-шестерен карьерных экскаваторов и металлоконструкций трубчато-балочных мостовых перегружателей.
2. Разработаны вероятностные параметрические модели дефектности, основанные на том, что функция распределения параметров дефектности определяет множество геометрически подобных дефектов и их местоположение. С использованием вероятностных параметрических моделей дефектности впервые получены вероятностные оценки параметров напряженного состояния и механики разрушения, учитывающие случайные характеристики дефектности.
3. Получены и обоснованы зависимости интенсивностей напряжений и коэффициентов интенсивности напряжений от геометрии и местоположения дефектов, позволяющие при наличии случайного дефекта установить с заданной вероятностью максимальные значения этих параметров.
4. Разработана методика оценки опасности дефектов и нормирования их параметров, позволяющая обосновать допустимый уровень дефектности и периодичность дефектоскопического контроля на основе моделирования напряженно-деформированных состояний и критериев разрушения в локальных зонах стохастически дефектных деталей и элементов конструкций.
Практическая значимость работы заключается в обобщении результатов неразрушающего контроля, установлении фактических закономерностей распределения параметров технологической и эксплуатационной дефектности, интенсивности напряжений и коэффициентов интенсивности напряжений типовых деталей конструкций машин, разработке методик численного моделирования элементов конструкций с эксплуатационными трещинами, оценки опасности и нормирования параметров дефектности.
Достоверность результатов работы обеспечивается использованием статистических данных неразрушающего контроля деталей и элементов конструкций, применением апробированных вычислительных пакетов, современных методов численного анализа, соответствием численных результатов аналитическим решениям тестовых задач.
Личный вклад автора заключается в постановке и реализации цели и задач исследования, сборе и обработке статистических данных по дефектности, разработке вероятностных моделей, алгоритмов, программного обеспечения задач анализа параметров напряженного состояния и механики разрушения, проведении серии вычислительных экспериментов, анализе, обобщении и внедрении полученных результатов.
Публикации. Содержание работы отражено в 23 публикациях, в том числе в центральных журналах, материалах всероссийских и международных конференций, сборниках научных трудов, двух учебных пособиях.
Внедрение результатов осуществлено в отделе главного конструктора ЗАО "Сибтяжмаш" при проектных расчетах металлоконструкций кранов и ленточных конвейеров, в отделе главного конструктора ОАО "Красноярский завод тяжелых экскаваторов" при разработке рекомендаций по оценке опасности дефектов в вал-шестернях главных приводов тяжелых экскаваторов, а также в учебном процессе для студентов специальностей "Динамика и прочность машин", "Металлургические машины и оборудование", "Горные машины и оборудование" Красноярского государственного технического университета и Государственного университета цветных металлов и золота, что подтверждается соответствующими актами внедрения.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Международной конференции "Физико-технические проблемы Севера" (Якутск, 2000), Международной научно-технической конференции "Интерстроймех-2001" (Санкт-Петербург, 2001), IV Международной конференции "Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения" (Санкт-Петербург, 2001), I и II конференциях пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 2001, 2002), IV Всероссийской научной internet-конференции (Тамбов, 2002), Международной конференции "Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании" (Алматы, 2002), V научной конференции "Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" (Красноярск, 2003), Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2004), научных семинарах Отдела машиноведения ИВМ СО РАН, кафедры "Горные машины и комплексы" ГУЦМиЗ, кафедр "Динамика и прочность машин", "Диагностика и безопасность технических систем" КГТУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных результатов и выводов, приложений. Основное содержание и выводы изложены на 127 страницах. Работа содержит 56 рисунков и 10 таблиц. Список использованных источников включает в себя 177 наименований.
Выводы
1. Установлена применимость распределения Вейбулла и экспоненциального закона для описания статистических характеристик технологической дефектности, логарифмически нормального распределения - для эксплуатационных трещин. Для дефектов вал-шестерен приводов экскаваторов параметр масштаба, характеризующий среднее значение размера дефекта, заключен в диапазоне 40. 147 для глубины залегания и 2,2.4,2 для диаметра дефекта, среднее значение длины дефекта заключено в диапазоне 56. 105 мм. Средняя длина эксплуатационных трещин в конструкциях перегружателей находится в диапазоне 65.215 мм.
2. Применение предложенных параметрических вероятностных моделей дефектности позволяет связать параметры геометрии, местоположения дефекта и интенсивность напряжений с уровнем вероятности (надежности результатов). При этом повышение надежности результатов требует увеличения геометрических параметров дефектов, что для технологических дефектов вал-шестерен приводит к устойчивому росту интенсивности напряжений, для эксплуатационных трещин в перегружателях в связи со сложностью напряженного состояния установлена лишь тенденция к росту интенсивности напряжений.
3. Разработаны алгоритм и программное обеспечение визуализации результатов гранично-элементного моделирования плоских элементов конструкций с концентраторами напряжений позволяющие в детерминированной и вероятностной постановках исследовать совместное изменение двух выбранных параметров НДС и разрушения (компонент напряжений, деформаций, коэффициентов интенсивности напряжений).
4. Установлены области эффективного применения МГЭ для анализа НДС и параметров разрушения в области технологической и эксплуатационной дефектности. МГЭ в форме метода фиктивных нагрузок более эффективен для моделирования дефектов в виде полостей с малой остротой. Метод разрывных смещений, напротив, дает более точные результаты для дефектов, приближающихся по форме к острой трещине.
5. Предложена методика моделирования эксплуатационных трещин, заключающаяся в варьировании расстояния а между берегами трещины длиной /, оценке коэффициента интенсивности напряжений при а = 0 и интенсивности напряжений при all = const Ф 0, оценке чувствительности конструктивных зон к наличию трещины.
6. Выполнено исследование параметров напряженного состояния и разрушения деталей и элементов конструкций с технологическими и эксплуатационными дефектами. Для вал-шестерен получены зависимости параметров напряженного состояния от размеров и мест расположения технологических дефектов. Для типичных зон трещинообразования перегружателей определены зависимости параметров напряженного состояния и разрушения от длины трещины. В большинстве случаев эти зависимости близки к линейным.
7. Разработана методика оценки опасности и нормирования технологических и эксплуатационных дефектов, основанные на совместном использовании кривых усталости и вероятностных параметрических моделей дефектности. Разработаны практические рекомендации по допустимому уровню дефектности вал-шестерен и * периодичности дефектоскопического контроля металлоконструкций перегружателей. Для уровней надежности результатов 0,85.0,99 и требуемого ресурса 106 циклов для всех участков вал-шестерен установлены предельные значения параметров дефектности.
1. Киселев В.А. Рациональные формы арок и подвесных систем. -М.: Стройиздат, 1955. 356 с.
2. Папкович П.Ф. Труды по прочности корабля. Л.: Судпромгиз, 1956.-680 с.
3. Хьюз О.Ф. Проектирование судовых корпусных конструкций. -Л.: Судостроение, 1988. 360 с.
4. Прочность ракетных конструкций / В.И.Моссаковский, А.Г.Макаренков, П.И.Никитин и др. М.: Высш. шк., 1990. - 359 с.
5. Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин / Н.Н.Живейнов, Г.Н.Карасев, И.Ю.Цвей. М.: Машиностроение, 1988.-280 с.
6. Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1994. - 384 с.
7. Тимошенко С.П. Прочность и колебания элементов конструкций. -М.: Наука, 1975.-704 с.
8. Бойд Дж.М. Практические примеры проектирования конструкций судов с учетом сопротивления хрупкому разрушению // Разрушение. В 7-ми т. Т. 5. Расчет конструкций на хрупкую прочность. М.: Машиностроение, 1977.-С. 343-422.
9. Мюнзе У.Х. Хрупкие разрушения в сварных соединениях // Разрушение. В 7-ми т. Т. 4. Исследование разрушения для инженерных расчетов. М.: Машиностроение, 1977. - С. 333-390.
10. Кун П. Расчет летательных аппаратов на хрупкую прочность // Разрушение. В 7-ми т. Т. 5. Расчет конструкций на хрупкую прочность. -М.: Машиностроение, 1977. С. 423-451.
11. Ларионов В.П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении. Новосибирск: Наука, 1986. - 256 с.
12. Махно Д.Е., Шадрин А.И. Эксплуатация и ремонт механических лопат в условиях Севера. М.: Недра, 1992. - 127 с.
13. Доронин C.B. Расчеты на прочность и прогнозирование надежности элементов металлоконструкций карьерных экскаваторов. Дисс. . канд. техн. наук. Красноярск: ВЦ СО РАН, 1993. - 163 с.
14. Концевой Е.М., Розенштейн Б.М. Ремонт крановых металлоконструкций. М.: Машиностроение, 1979. - 206 с.
15. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов.- К.: Наукова думка, 1978. 352 с.
16. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов.- М.: Мир, 1970.-444 с.
17. Косевич A.M. Дислокации в теории упругости (влияние дислокаций на механические свойства кристаллов). К.: Наук, думка, 1978. - 220 с.
18. Финкель В.М. Физика разрушения. М.: Металлургия, 1970.376 с.
19. Талыпов Г.Б. Сварочные деформации и напряжения. JL: Машиностроение, 1973.-280 с.
20. Махненко В.И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций. К.: Наук, думка, 1976. - 320 с.
21. Сварка в СССР. Том 2. Теоретические основы сварки, прочности и проектирования. Сварочное производство. -М.: Наука, 1981. -494 с.
22. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т. Т. 3 / Под ред. В.А.Винокурова. -М.: Машиностроение, 1979. 567 с.
23. Когут Н.С., Шахматов М.В., Ерофеев В.В. Несущая способность сварных соединений. Львов: Свит, 1991. - 184 с.
24. Починок В.Е. Совершенствование методов расчета прочности сварных соединений с предусмотренными несплошностями трещинообраз-ной формы: Автореф. дис. . канд. техн. наук. К., 1987. - 16 с.
25. Конструкционная прочность и механика разрушения сварных соединений: Материалы научно-технического семинара 12-13 июня 1986 г. -Л.: ЛДНТП, 1986.-116 с.
26. Березин A.B. Влияние повреждений на деформационные и прочностные характеристики твердых тел. — М.: Наука, 1990. — 135 с.
27. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А.,Якушев A.M. Общая металлургия. М.: Металлургия, 1998. - 768 с.
28. Литвинова Т. И. Пирожкова В. П., Петров А. К. Петрография неметаллических включений. -М.: Металлургия, 1971. 184 с.
29. Куслицкий А. Б. Неметаллические включения и усталость стали -К.: Техшка, 1976.-128 с.
30. Дефекты стали: Справ, изд./ Под ред. Новокрещеновой С. М. -М.: Металлургия, 1984. 199 с.
31. Шпис Х.И. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации. М.: Металлургия, 1971. - 125 с.
32. Гольденблат И.И., Копнов В.А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. -М.: Машиностроение, 1968. 192 с.
33. Чечин Э.В. Расчет конструкций на прочность с учетом ресурсов пластичности и упрочняемости металлов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1999. - № 2. - С. 41 - 52.
34. Хуан K.JI. О критериях прочности для ортотропного хрупкого материала // Ракетная техника и космонавтика. 1976. - № 3. - С. 132-134.
35. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. - 272 с.
36. Плювинаж Г. Механика упругопластического разрушения. М.: Мир, 1993.-450 с.
37. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения // Разрушение. В 7-ми т. Т. 2. Математические основы теории разрушения. М.: Мир, 1975. - С. 336-520.
38. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1985. - 504 с.
39. Кокшаров И.И. Двухпараметрический подход механики разрушения силовой интегральный критерий / Препринт ВЦ СО АН СССР № 4. -Красноярск, 1988.- 15 с.
40. Поше Д., Плювинаж Г. О некоторых критериях нелинейной механики разрушения // Проблемы прочности. 1988. - № 11. - С. 14-23.
41. Гринберг Н.М. Физическая трактовка механических критериев циклической трещиностойкости и влияния на них низкой температуры // Проблемы прочности. 1988. - № 11. - С. 23-26.
42. Повышение прочности и долговечности горных машин / А.В.Докукин, П.В.Семенча, Е.Е.Гольдбухт и др. М.: Машиностроение, 1982.-224 с.
43. Москвичев В.В. Методы и критерии механики разрушения при определении живучести и надежности металлоконструкций карьерных экскаваторов: Автореф. . дисс. докт. техн. наук. Челябинск, 1993. - 39 с.
44. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета на трещино-стойкость металлоконструкций мостовых кранов при статическом и циклическом нагружении / Руководящий технический материал. Красноярск: Ассоциация КОДАС, 1990. - 60 с.
45. Дмитриев В.П. Стохастическая механика. М.: Высшая школа, 1990.-63 с.
46. Конторова Т.А., Френкель Я.И. Статистическая теория хрупкой прочности реальных кристаллов // Журнал теоретической физики. 1941. -Т. 11, вып. 3. - С. 173-183.
47. Афанасьев H.H. Статистическая теория усталостной прочности // Журнал теоретической физики. 1940.-Т. 10, вып. 19.-С. 1553-1564.
48. Волков С.Д. Статистическая теория прочности. М.: Машгиз, 1960.- 176 с.
49. Ломакин В.А. Статистические задачи механики твердых деформируемых тел. М.: Наука, 1970. - 139 с.
50. Статистические закономерности малоциклового разрушения / Н.А.Махутов, В.В.Зацаринный, Ж.Л.Базарас и др. М.: Наука, 1989. - 252 с.
51. Механическая усталость в статистическом аспекте / Сб. науч. тр. ИМАШ М. : Наука, 1969. - 174 с.
52. Фрейденталь A.M. Статистический подход к хрупкому разрушению / Разрушение. В 7-ми т. Т. 2. Математические основы теории разрушения.-М.: Мир, 1975.-С. 616-645.
53. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.
54. Костенко H.A. Прогнозирование надежности транспортных машин. М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.
55. Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог / А.Н.Савоськин, Г.П.Бурчак, А.П.Матвеевичев и др. М.: Машиностроение, 1990.-288 с.
56. Брауде В.И., Семенов Л.Н. Надежность подъемно-транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1986. - 183 с.
57. Пустовой В.Н. Металлоконструкции грузоподъемных машин: Разрушение и прогнозирование остаточного ресурса. М.: Транспорт, 1992.-256 с.
58. Махно Д.Е. Эксплуатация и ремонт карьерных экскаваторов в условиях Севера. М.: Недра, 1984. - 134 с.
59. Анализ отказов механического оборудования и металлоконструкций экскаваторов / Москвичев В.В., Доронин C.B., Утехин С.А., Эбич В.Р. Препринт ВЦ СО АН СССР № 7. Красноярск, 1989. - 33 с.
60. Ветров Ю.А. Вариация сил механического разрушения грунтов резанием и нагрузки от них на рабочие органы землеройных машин. Всб.: Вопросы механизации открытых горных и земляных работ. М.: Гос-гортехиздат, 1961.-С. 72-84.
61. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1971.-360 с.
62. Гаевская К.С. Статистическое исследование нагрузок на рабочее оборудование и механизмы карьерных экскаваторов. В сб.: Вопросы механизации открытых горных и земляных работ. - М.: Госгортехиздат, 1961. -С. 190-197.
63. Федоров Д.И., Бондарович Б.А., Перепонов В.И. Надежность металлоконструкций землеройных машин. М.: Машиностроение, 1971. -256 с.
64. Стрелецкий Н.С. Основы статистического учета коэффициента запаса прочности сооружений. М.: Госстройиздат, 1947. - 95 с.
65. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. М.: Стройиздат, 1978. - 239 с.
66. Биргер И.А. Запасы прочности и вероятности разрушения / Динамика и прочность машин и конструкций. Межвуз. сб. науч. тр. Днепропетровск: ДГУ, 1988. - С. 71-79.
67. Прочность ракетных конструкций / В.И.Моссаковский, А.Г.Макаренков, П.И.Никитин и др. М.: Высшая школа, 1990. - 359 с.
68. Саргсян А.Е., Кучерявый В.И., Чарков В.Д. Численное определение вероятностных характеристик напряжений в деталях машин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1999. - № 3. - С. 38-42.
69. Руфин А.К., Самос Д.Р., Боллард Р.Дж.Х. Статистические модели разрушения хрупких материалов // Аэрокосмическая техника. 1984. - Т. 2, №9. -С. 12-19.
70. Игнатович С.Р., Сото Ф.Н. Стохастическая модель формирования неоднородности размеров рассеянных трещин. Сообщение 1. Стационарный рост трещин // Проблемы прочности. 1999. - № 3. - С. 104-113.
71. Griffith A.A. The phenomenon of rupture and flow in solids // Philos. Trans. Roy. Soc. London. Ser. A. 1920. -p. 163-198.
72. Kirsch G. Die Theorie der Elastizität und die Bedurfnisse der Festigkeitslehre. Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1898, Bd. 42, № 29. -ss. 797-807.
73. Колосов Г.В. Об одном приложении теории функций комплексного переменного к плоской задаче математической теории упругости. — Юрьев, 1909.
74. Inglis С.Е. Stresses in а plate due to the presence of cracks and sharp corners. Trans. Inst. Naval Architects London, v. LV, 1913. -p. 219-230.
75. Нейбер Г. Концентрация напряжений. -M.-JI.: Гостехиздат, 1947. 204 с.
76. Савин Г.Н. Концентрация напряжений около отверстий. М.: Гостехиздат, 1951. - 496 с.
77. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений: Графики и формулы для расчета конструктивных элементов на прочность. М.: Мир, 1977.-304 с.
78. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. - 708 с.
79. Партон В.З., Перлин П.И. Методы математической теории упругости.-М.: Наука, 1981.-688 с.
80. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974.-640 с.
81. Шокин Ю.И., Москвичев В.В., Лепихин A.M. Вероятностные модели технологической дефектности сварных соединений: Препринт ВЦ СО АН СССР № 8. Красноярск, 1988. - 20 с.
82. Витвицкий П.М., Попина С.Ю. Прочность и критерии хрупкого разрушения стохастически дефектных тел. К.: Наук, думка, 1980. - 187 с.
83. Баренблатт Г.И. О равновесных трещинах, образующихся при хрупком разрушении // Прикладная математика и механика. 1959. - т. 23, № 3-5.
84. Dugdale D.S. Yielding of steel sheets containing slits // Journal of Mechanics and Physics of Solids. 1960, 8, 100-104.
85. Витвицкий П.М., Леонов М.Я. Про руйнування пластинки з щшиною // Прикладна мехашка. 1961. - т. 7, вип. 5.
86. Bilby В.А., Cottrell А.Н., Swinden R.H. Proc. Roy. Soc. A, 1963, p. 272-304.
87. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1993. - 364 с.
88. Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений. М.: Мир, 1989. - 344 с.
89. Березин A.B. Влияние повреждений на деформационные и прочностные характеристики твердых тел. -М.: Наука, 1990. 135 с.
90. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.-448 с.
91. Быков С.П., Чемрукова P.P. Оценка реальной площади дефекта по результатам ультразвукового контроля / Сборник научных трудов к 50-летию ОАО "ИркутскНИИхиммаш". Иркутск, 1999. - С. 200-201.
92. МР 108.7-86. Оборудование энергетическое. Расчеты и испытания на прочность. Расчет коэффициентов интенсивности напряжений. М.: ЦНИИТМАШ, 1986. - 29 с.
93. Винокурский Х.А. Расчет пространственных крановых мостов. -Свердловск: Машгиз, 1948. 123 с.
94. Громенко С. И., Гагин О. Д. распределение нагрузки между плоскими фермами пролетных строений кранов, мостового типа // Грузоподъемные краны /тр. Вузов Российской федерации. Свердловск: УПИ, 1976. -С. 108-112.
95. Горохов Е. В. Карпенко Н. Т. Повышение долговечности металлических конструкций мостовых кранов Киев: Высшая школа, 1986. -147 с.
96. Павлов М. Е., Розинштейн Б. М. К вопросу о расчетной оценке прочности и жескости пролетных балок серийных мостовых кранов // исследование крановых механизмов и металлоконструкций. М.: ВНИИПТМАШ, 1983.-С. 87-96.
97. Соколов С. А. Местные напряжения в верхнем поясе крановой коробчатой балки с рельсом посередине. // Металлические конструкции кранов. Исследование конвейеров / Тр. ЛПИ JL: ЛПИ, 1975. - №347. - С. 36-44.
98. Гранков Е. С. К расчету рам тележек мостовых кранов большой грузоподъемности // Вопросы теории и работы подъемно-транспортных машин / Тр. УПИ. Свердловск: УПИ, 1961. - №104. - С. 79118
99. Соболев Э. М. О расчете рам крановых тележек // Пути технологического развития крановых металлоконструкций / Сб. докл. науч.-техн. совещ. по крановым металлоконструкциям. М., 1966 - С. 228-235.
100. Прусаков Г.М. Математические модели и методы в расчетах на ЭВМ. М.: Физматлит, 1993.- 144 с.
101. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. -М.: Наука, 1981.-356 с.
102. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. -М.: Мир, 1986.-318 с.
103. Ливсли Р. Матричные методы строительной механики. — М.: Стройиздат, 1980. 224 с.
104. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. М.: Недра, 1974.
105. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. -М.: Мир, 1976.
106. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. -М.: Мир, 1981.-304 с.
107. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / В.И.Мяченков, В.П.Мальцев, В.П.Майборода и др. М.: Машиностроение, 1989. - 520 с.
108. Метод конечных элементов в проектировании транспортных сооружений / А.С.Городецкий, В.И.Зоворицкий, А.И.Лантух-Ляшенко и др. -М.: Транспорт, 1981.- 143 с.
109. Метод конечных элементов в статике сооружений / Я.Шмельтер, М.Дацко, С.Доброчинский и др. М.: Стройиздат, 1986. - 220 с.
110. Шабров H.H. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. JL: Машиностроение, 1983.
111. Постнов В.А., Хархурин И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. JL: Судостроение, 1974.
112. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980. - 256 с.
113. Вычислительные методы в механике разрушения / Под ред. С.Атлури. М.: Мир, 1990. - 392 с.
114. Сиратори М., Миеси Т., Мацусита X. Вычислительная механика разрушения. М.: Мир, 1986. - 334 с.
115. Р 50-54-42-88. Расчеты и испытания на прочность. Метод конечных элементов и программы расчеты на ЭВМ пространственных элементов конструкций в упругопластической области деформирования (Рекомендации). М.: ВНИИНМАШ, 1988. - 148 с.
116. Метод граничных интегральных уравнений: Вычислительные аспекты и приложения в механике / Под ред. Р.В.Гольдштейна. М.: Мир, 1978.-210 с.
117. Громадка II Т., Лей Ч. Комплексный метод граничных элементов в инженерных задачах. М.: Мир, 1990. - 303 с.
118. Угодчиков А.Г., Хуторянский Н.М. Метод граничных элементов в механике деформируемого твердого тела. — Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1986.-296 с.
119. Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел JI. Методы граничных элементов. М.: Мир, 1987. - 524 с.
120. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках. М.: Мир, 1984. - 494 с.
121. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела. М.: Мир, 1987. - 1987.
122. Сборник трудов Первой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 25-26 апреля 2001 г.). / Под ред. А.С.Шадского. М.: Изд-во Барс, 2002. - 558 с.
123. Сборник трудов Второй конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 17-18 апреля 2002 г.). / Под ред. А.С.Шадского. М.: Изд-во Барс, 2002. - 372 с.
124. Вершинский A.B., Берадзе A.A. Расчет крановых металлоконструкций методом конечных элементов // Расчет и конструирование подъемно-транспортных средств. Тула: ТулПИ, 1988. - С. 5-12.
125. Статический расчет стальных конструкций козловых кранов с использованием ЭВМ / Куклева Л.Н., Крыхановский В.П., Микитаренко М.А., Постоян Ю.А. // Исследование крановых механизмов и металлоконструкций. М.: ВНИИПТМАШ, 1983. - С. 58-70.
126. Расчет крановых конструкций методом конечных элементов / В.Г.Пискунов, И.М.Бузун, А.С.Городецкий и др. М.: Машиностроение, 1991.-240 с.
127. Кокшаров И.И., Буров А.Е. Сравнительный анализ несущей способности узлов металлоконструкций с использованием автоматизированной системы расчета на прочность, трещиностойкость // Проблемы прочности. 1994. -№ 4. С. 84-88.
128. Савельев В.Д. Анализ резервов несущей способности элементов металлоконструкций портала крана "Сокол" с учетом коррозионного износа // Вопросы портовых, гидротехнических и механизации перегрузочных работ. Одесса: ОИИМФ, 1990. - С. 53-55.
129. Панасенко H.H., Муслинов Е.В. Актуальные задачи развития теоретических основ инженерных расчетов грузоподъемных кранов атомных станций // Исследование крановых механизмов и металлоконструкций. М.: ВНИИПТМАШ, 1989. - С. 65-70.
130. Москвичева Л.Ф. Исследования несущей способности металлоконструкций мостовых кранов повышенной грузоподъемности // Вычислительные технологии. -2001. Т. 6. - Спец. вып. -Ч. 2. - С. 310-317.
131. Доронин C.B., Москвичева Л.Ф., Гостяев В.И. Особенности анализа напряженно-деформированного состояния металлоконструкций мостовых кранов // Вестник КГТУ. Машиностроение. 2001. - Вып. 2. - С. 116-127.
132. Доронин C.B. Численный анализ напряженно-деформированного состояния гусеничной рамы карьерного экскаватора // Горный журнал. Известия ВУЗов. 2000 г. № 6, 73 - 78 с.
133. Доронин C.B. Особенности напряженно-деформированного состояния и проектные расчеты сварных конструкций экскаваторов. // Горный журнал. Известия ВУЗов. 1998 г. № 11 - 12.
134. Доронин C.B. Напряженно-деформированное состояние металлоконструкций надстройки и рабочего оборудования карьерных экскаваторов
135. Маслов Л.Б. Конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния стрелы экскаватора // Сборник трудов первой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH 25 26 апреля 2001 г., 2002. - С99 - 103.
136. Горбунов В.П. Методика расчета напряженно-деформированного состояния шатуна // Сб. тр. Первой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH (Москва, 25-26 апреля 2001 г.). / Под ред. А.С.Шадского. М.: Изд-во Барс, 2002. - С. 77-87.
137. Безунер Ф.М., Сноу Д.У. Применение двумерного метода граничных интегральных уравнений для решения инженерных задач / Метод граничных интегральных уравнений. -М.: Мир, 1978. С. 129-151.
138. Круз Т. Метод граничных интегральных уравнений в механике разрушения / Метод граничных интегральных уравнений. М.: Мир, 1978. -С. 46-67.
139. Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев; Отв. ред. Писаренко Г.С. Киев: Наукова думка, 1988.-736 с.
140. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И.А.Биргер, Б.Ф.Шорр, Г.Б.Иосилевич. М.: Машиностроение, 1993. - 640 с.
141. Шалыгин А. С., Палагин Ю. И. Прикладные методы статистического моделирования. Л.: Машиностроение, 1986. - 320 с.
142. Ермаков С. М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. М.: Наука, 1976. 320 с.
143. Решение краевых задач методом Монте-Карло / Елепов Б. С., Корнберг А. А., Михайлов Г. А., Сабельфельд К. К. Новосибирск: Наука, 1980.- 176.
144. Сабельфелд К. К. Методы Монте-Карло в краевых задачах. -Новосибирск: Наука, 1989. 280 с.
145. Ермаков С. М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы. -М.'Наука, 1975.-472 с.
146. Методы Монте-Карло в вычислительной математике и математической физике / сб. науч. тр. под ред. Г. И. Марчука. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1974.-296 с.
147. Исследование усталости гребных валов с бронзовыми и двухслойными облицовками / И. В. Кудрявцева, Н. М. Савина, н.С. Высокоро-дов, Н. Н. Плишкин. // Повышение прочности и долговечности деталей машин. М.: Машиностроение, 1969. - с. 239-246.
148. Усталостная прочность крупных стальных валов, направленных алюминиевой бронзой / И. В. Кудрявцева, Н. М. Савина, И. И. Джега-вага, Г. М. Иващенко // Повышение прочности и долговечности деталей машин. М.: Машиностроение, 1969. - с. 247-255.
149. Н. М. Савина. Усталостная прочность стали 34ХМ применительно к работе гребных валов // Повышение прочности и долговечности деталей машин. -М.: Машиностроение, 1969. с. 256-260.
150. Биргер И. А. Принципы построения норм прочности и надежности в машиностроении // Вестник машиностроения. 1988 - №7 -с. 3-5.
151. Селихов А. Ф., Райхер В. Л., Стучалкин Ю. А. Принципы построения норм прочности и надежности в машиностроении // Машиноведение, 1989.-№2.-с. 5-10.
152. Казимиров А. А. Основные принципы построения современных норм и правил проектирования метталических конструкций / Препринт ИЭС-80-4. Киев, 1980. - 32 с.
