Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах давления

Анискович, Евгений Валериевич

Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах давления тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Анискович, Евгений Валериевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Красноярск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2007 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах давления»

Автореферат диссертации на тему "Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах давления"

На правах рукописи

АНИСКОВИЧ Евгений Валериевич

ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ТРЕЩИНОПОДОБНЫХ ДЕФЕКТОВ В ТОНКОСТЕННЫХ СОСУДАХ ДАВЛЕНИЯ

01 02 06 - динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00305Э43Э

Красноярск - 2007

003059439

Работа выполнена в Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН

Научный руководитель. доктор технических наук,

профессор Анатолий Михайлович Лепихин

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Лев Васильевич Енджиевский

кандидат технических наук,

доцент Николай Николаевич Автономов

Ведущая организация Институт физико-технических проблем Севера

Защита состоится « 8 » июня 2007 г в 14 часов в аудитории Г 2-70 на заседании диссертационного совета Д 212.099.03 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» по адресу: 660074, г Красноярск, ул академика Киренского, 26. Тел. (8-3912), 49-79-90, факс 91-21-98.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Политехнического института ФГОУ ВПО СФУ

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, с подписью составителя, заверенный печатью организации просим выслать в адрес совета.

Автореферат разослан « 7 » мая 2007 г. и выставлен на сайте СФУ

СО РАН (г. Якутск)

http:// www.krgtu ru/science/

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

П.Н. Сильченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Тонкостенные сосуды давления из малоуглеродистых и низколегированных сталей находят широкое применение в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей, транспортной и ряде других отраслей промышленности В связи с экономическим кризисом в промышленности длительное время не происходит обновление основных фондов На этом фоне большинство сосудов выработало проектные ресурсы Продление срока их эксплуатации проводится на основе данных экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования с использованием методов неразрушающего контроля

Как показывает практика, в процессе неразрушающего контроля часто выявляются трещиноподобные дефекты сплошности металла, размеры которых выходят за установленные нормы и пределы или не регламентированы этими нормами При этом возникает задача оценки опасности выявленных дефектов в заданных условиях эксплуатации и определения возможности дальнейшей безопасной эксплуатации сосуда.

Большинство известных работ по оценке опасности дефектов основано на использовании критериев линейной механики разрушения. Для тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей в области дефектов характерно наличие развитых зон пластических деформаций В этих условиях оценка опасности дефектов по линейным критериям оказывается некорректной Более обоснованным можно считать использование критериев нелинейной механики разрушения

Недостаточная изученность опасности дефектов в сосудах из малоуглеродистых и низколегированных сталей на основе нелинейных критериев разрушения определяет актуальность исследований особенностей напряженно-деформированного состояния в области дефектов сплошности металла и разработки расчетных методик, учитывающих наличие зон пластических деформаций, определяющих критические и безопасные размеры дефектов.

Цель работы заключается в необходимости разработки методики оценки условий безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов давления из малоуглеродистых и низколегированных сталей с трещиноподобными дефектами по критериям механики разрушения.

Задачи исследования.

1 Анализ конструктивно-технологических особенностей, дефектности, условий нагружения тонкостенных сосудов и возможностей существующих

методов расчета прочности сосудов с учетом наличия трещиноподобных дефектов.

2 Разработка численной модели и исследование особенностей напряженно-деформированного состояния сосудов в области поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов

3 Определение зависимостей характеристик локального напряженно-деформированного состояния (коэффициента интенсивности напряжений и I-интеграла) от размеров дефектов и уровня нагрузки

4 Исследование опасности поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов и разработка методики расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов

Объектами исследования являются тонкостенные цилиндрические сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей, работающие под внутренним давлением.

Методы исследований. Для исследования напряженно-деформированного состояния использовались методы теории упругости, теории пластичности и механики разрушения Численное моделирование проводилось с использованием метода конечных элементов, методов Ньюмарка и Ньютона. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики Экспериментальные исследования основывались на методах неразрушающего контроля

Научная новизна и положения, выносимые на защиту:

1 Разработана методика расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов (размеров дефектов и допустимых давлений), при упругих и упругопластических локальных деформациях в области дефектов

2 Установлены зависимости между характеристиками напряженно-деформированного состояния (коэффициентами интенсивности напряжений и значениями ,1-интеграла) и размерами поверхностных и внутренних дефектов при упругом и упругопластическом деформировании металла в опасной локальной зоне.

3 Построены зависимости Х-интеграла от уровня нагрузки - «1-кривые», для поверхностных и внутренних дефектов в тонкостенных сосудах, в безразмерной форме, что позволяет определить параметры безопасной эксплуатации сосудов.

4 Определены зависимости критических размеров поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов от механических характеристик

малоуглеродистых и низколегированных сталей и внутреннего давления В сосуде при эксплуатационных температурах от минус 40 °С до плюс 75 °С.

Практическая значимость работы заключается в разработке методики оценки критических размеров трещиноподобных дефектов и рекомендаций по определению предельных давлений в тонкостенных сосудах при наличии таких дефектов

Внедрение результатов исследований осуществлено на Научно-производственном предприятии «СибЭРА» при оценках предельных состояний тонкостенных сосудов давления, а также в учебном процессе при чтении лекций для студентов специальности «Динамика и прочность машин» Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», что подтверждается актами внедрения

Достоверность полученных результатов обеспечивается методологией исследований, основанной на современных достижениях теории и методов численного анализа напряженно-деформированного состояния, механики разрушения, методов и средств технического диагностирования, а также сопоставлением полученных результатов расчетов с данными других авторов.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, сборе и обработке статистических данных, формулировке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных мероприятиях "Природно-техногенная безопасность Сибири" (Красноярск, 2001), I Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002), международной конференции "Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании" (Алматы, Казахстан, 2002), международной конференции "Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании" (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2003), Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения (Москва, 2003, 2005 гг), семинаре отдела машиноведения ИВМ СО РАН «Проблемы конструкционной и технологической прочности (2003, 2005,2006 гг)

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 12 статьях и нашло отражение в отчетах по указанным программам НИР

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 3 разделов, списка использованных источников и трех приложений Основное содержание и выводы изложены на 117 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 74 рисунка и 21 таблицу Список использованных источников включает 121 наименование

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, раскрывается актуальность выбранной темы, сформулированы цель, задачи, научная новизна исследований и их практическая значимость

В первом разделе приведены характеристики объекта исследования -тонкостенных сосудов давления, условий их эксплуатации и наиболее характерных повреждающих факторов Проведен обзор исследований, касающихся методов оценки напряженно-деформированных состояний (НДС) оболочек, содержащих трещиноподобные дефекты при упругих и упруго-пластических локальных деформациях Сформулированы задачи исследования и обоснованы методы их решения

Проведенный анализ фактических наработок показал, что большинство сосудов изготовлено и введено в эксплуатацию на рубеже 70-80-х годов прошлого века и отработали свой нормативный (проектный) ресурс Наиболее распространенными являются рулонированные тонкостенные сосуды с толщиной стенок в пределах 5-20 мм при диаметре 600-3600 мм, работающие при давлениях 0,07-5,0 МПа Для их изготовления наиболее часто применяются малоуглеродистые и низколегированные стали марок СтЗсп, 09Г2С, 16ГС и др

Нагрузки, действующие на сосуды в процессе эксплуатации, носят как статический, так и циклический характер Циклические нагрузки включают регулярную и нерегулярную составляющие, определяемые особенностями рабочей среды и условиями нагружения

Наиболее характерными дефектами сосудов являются дефекты сварки (поры, включения, подрезы, непровары), расслоения металла, надрезы и пр При этом наибольшую опасность представляют трещиноподобные дефекты (подрезы, непровары, вытянутые включения) Проведенный в работе статистический анализ позволил определить наиболее вероятные размеры таких дефектов (по глубине)' для подрезов 0,5-2,0 мм; для непроваров 0,5-3,0 мм; для вытянутых шлаковых включений 0,5-6,0 мм.

Для оценки опасности дефектов в сосудах используются два подхода Первый подход, развиваемый в работах Карзова Г.П, Николаева Г А,

Тимофеева Б.Т, Макарова И.И, Ривкина Е.Ю., Куркина С.А., Нейбера Г. и др., заключается в оценке и сравнении коэффициентов концентрации напряжений (К0, а0) Он применим, в основном, для объемных трещиноподобных дефектов.

Второй подход заключается в оценке опасности дефектов с использованием силовых и деформационных критериев механики разрушения Большой вклад в развитие этого подхода внесли Махутов Н.А, Морозов Е.М, Когаев В П, Ирвин Г.Р., Райе Дж.Э., Нотт Дж Ф и др. В качестве основной характеристики НДС используется коэффициент интенсивности напряжений К]

С учетом нелинейности деформирования металла в области дефектов более предпочтительно использование энергетической характеристики НДС -.Г-интеграла Анализ известных соотношений для расчета значений 1-интеграла показал, что в основном они применимы для оценки опасности сквозных трещин. Наиболее характерные для сосудов, поверхностные полуэллиптические и внутренние эллиптические трещиноподобные дефекты почти не охвачены в известных расчетных методиках Для оценки их опасности необходимо следующее

• Построение расчетной схемы тонкостенного сосуда с несквозной полуэллиптической и эллиптической трещинами с учетом особенностей нагруженности и упруго-пластических характеристик материала

• Исследование параметров НДС в окрестности дефектов при упругом и упругопластическом деформировании

• Определение значений 1-интеграла в заданных точках фронта трещины.

• Построение безразмерных зависимостей .1-интеграла от параметров нагружения, размеров дефектов и характеристик материала

• Определение критических и допустимых размеров трещин, предельно допустимого внутреннего давления с учетом наличия трещин

Во втором разделе обоснована расчетная схема, приведены методы и особенности анализа НДС в области трещиноподобных дефектов, произведено построение методики оценки опасности дефектов

Использовались идеализированные модели дефектов в виде, поверхностной (полуэллиптической) и внутренней (эллиптической) трещин, ориентированных в продольном направлении. Расчет значений К| и .[-интеграла выполнялся для заданных углом ф точек контура дефекта (рисунок 1)

Создание модели и ее анализ проводились с помощью программы анализа НДС конструкций с трещинами методом конечных элементов Решатель программы позволяет определить линейные и нелинейные параметры

а) 6)

а — поверхностная пол у эллиптическая; 6 — внутренняя эллиптическая Рисунок \ - Геометрические параметры трещин

механики разрушения: К| и J-интеграл. С помощью препроцессора создавалась модель, проводилось разбиение на конечные элементы и накладывались граничные условия. После этого, данные передавались в решатель, производился трехмерный нелинейный анализ характеристик НДС и результаты расчета выводились в наглядной форме в постпроцессоре.

Граничные условия задавались в соответствии с симметричными условиями по нормали к поверхности симметрии. Днище сосуда моделировалось ограничением степеней свободы всей боковой поверхности оболочки по осям. Полуавтоматическое разбиение модели на конечные элементы происходило в несколько этапов. С помощью «основного разбиения» (General Mesh Refinement) вся конструкция разбивалась на равные конечные элементы (КЭ). После этого производилось разбиение фронта трещины (Crack Mesh Control) (рисунок 2). Для обеспечения высокой точности в расчетной

модели было произведено 9-кратное автоматическое разбиение на КЭ. При разбиении фронта трещины были заданы следующие параметры разбиения: число полукругов КЭ в вершине трещины, в плоскости перпендикулярной фронту трещины; число пол у эллипсов КЭ по фронту трещины; тип КЭ и число узлов КЭ по длине и глубине трещины.

В модели использовались 2 типа КЭ. Первый, 8-ми узловой КЭ (13disop) предназначен для определения полей деформации. С учетом Р-модификации Хьюса, этот элемент хорошо показывает себя при расчете конечных деформаций. Второй, 20-ти

Рисунок 2 Разбиение фронта поверхностной полу эллиптической трещины

узловой КЭ (чЗсЦэор) обеспечивает определение полей деформаций в сингулярных зонах трещины, то есть в зонах пластического течения, с высокой точностью (рисунок 2)

Постоянные параметры расчета принимались следующими диаметр сосуда 0=2000 мм, толщина стенки сосуда 8=10 мм; длина сосуда Ь=4000 мм, материал - углеродистая сталь с параметрами, соответствующими марке СтЗсп (от=245 МПа; а„=370МПа; Е=2,1-105 МПа; 11=0,3). Переменные параметры расчета изменялись в следующих пределах: внутреннее давление Р=0,5-4,0 МПа с шагом 0,5 МПа; глубина дефекта а=1,0-6,0 мм с шагом 1 мм, параметр нагруженности сосуда <т<р=50-400 МПа с шагом 50 МПа. Размеры дефекта приняты с учетом анализа данных статистических исследований, а также с учетом результатов испытаний образцов на циклическую трещиностойкость.

Численное решение линейных задач в КЭ программе происходило по (3-методу Ньюмарка Сущность этого двухпараметрического метода заключается в определении перемещений, скоростей и ускорений в момент времени посредством увеличения величин перемещений от ^ до ^+1.

Численное решение нелинейных задач выполнялось методом Ньютона, в котором касательная жесткость определялась до получения решения в каждой итерации Итерации продолжались до тех пор, пока не был выполнен один из заданных критериев сходимости.

При расчете значений ]-интеграла использовалась деформационная теория пластического течения материала и метод виртуального роста трещины, позволяющие уменьшить затраты времени на расчет и добиться независимости 1-интеграла от контура интегрирования Кривая «напряжение-деформация» задавалась тремя участками: начальным, линейным и пластическим с помощью следующих выражений

п+1 >

(1)

е а

при — £ Ь

<*о

при Ь | < -2- < Ь 2 '

(2)

где су и £ - напряжения и деформации; сто - относительные напряжения (предел текучести материала); Ео - относительные деформации (соответствующие пределу текучести), п - коэффициент деформационного упрочнения для пластической области нагружения (степенной показатель), Ь) и Ь2 - нижний и верхний пределы напряжений при переходе из упругой в пластическую область нагружения; Емс и Стцс - центр окружности перехода в пластическую область нагружения, гЫс - радиус перехода в пластическую область нагружения.

Используя эффективное напряжение, определяемое с помощью функции текучести Мизеса, и эффективную деформацию, определяемую из отношений Прандтля-Рейса, полные компоненты напряжений в терминах полных компонент деформаций имеют вид

= 1 £kk.,§ , 2 g./gp % <J0 3(l - 2 v) е0 и 3 ее/Е0 е0

(3)

где эффективные напряжения и деформации определялись по формулам. <*.2 =4[(ff,, ~v22f +(a12-c„f +(<т„-а,1)2+6 (ct?2 + ct^+<t?J]

(е„ -е22)2 +(е22 -enf+(e13-ej +| (yf2 +y],

(4)

Далее, используя весовые функции (поля виртуальных перемещений), I-интеграл определялся из интеграла по области (двумерного) и объемного интеграла (трехмерного).

J.-c= j[j(s) q,(s)] ds = J,+J2+J3 ,

(5)

где

j _ II P d". ^ w ^JL Jl ~ Jl rJi iv av w

J' 5XK 8X1

dV„

sx J1 эх, axk

* J * /

q„ dv0

иЛ) VS^J

т , au, a2u,

SX, и dt2 ÖX„ 4k w dt 8t 8Xk

qk dv0

(6)

(7)

(8)

где Як - компонента вектора весовой функции в направлении координаты к, Я^э) - значение равнодействующей весовой функции к точке б на плоскости фронта трещины; У0 - объем области вокруг вершины трещины при 1=0, э -положение сегмента на фронте трещины.

Как перед расчетами, так и после, были выполнены тестовые задачи с целью оценки достоверности полученных результатов Варьировались типы КЭ и способы разбиения модели на КЭ. Было учтено, что при увеличении количества КЭ, на порядки увеличивается и время решения на ЭВМ, поэтому найдено и принято оптимальное разбиение, влияющее на результат в пределах заданной погрешности. Также производились тестовые расчеты и сравнения значений К[ и 1| с известными решениями В результате получена хорошая сходимость тестовых расчетов с известными решениями.

В третьем разделе обработаны и проанализированы результаты численного расчета НДС в области моделируемых дефектов при упругих и упруго-пластических локальных деформациях

Для оценки опасности и допустимости размеров трещиноподобных дефектов были обработаны результаты расчета при упругом и упругопластическом деформировании.

Оценка опасности дефектов в упругом случае производилась с помощью анализа полученных значений К[. По этим значениям построены графики зависимости К|/К[С от размеров дефектов, параметров сосуда и уровня его нагружения (рисунок 3) Также, по полученным значениям К1 определены поправочные функции формы Аа/Б)

При упругопластическом деформировании оценка опасности трещиноподобных дефектов производилась с использованием полученных значений 1-интеграла. Максимальные значения по фронту дефекта сопоставлялись с критическими значениями 1с, принятыми по результатам испытаний образцов из сталей СтЗ и 09Г2С По полученным значениям построены зависимости .ГДс от размеров дефектов, параметров сосуда и характеристик нагружения (рисунок 4)

По зависимостям, представленным на рисунках 3 и 4, определены критические значения размеров дефектов, а также, с учетом коэффициента запаса сопротивления хрупкому разрушению (прЗ.О), определены допустимые значения размеров дефектов Далее, произведено обобщение в безразмерной форме зависимости между значениями номинальной деформацией еп и размерами дефекта а. Данная зависимость, обозначаемая «1-кривой», описывалась безразмерной функцией Ф, имеющей нелинейный вид в упругой области деформирования и линейный вид при упругопластическом деформировании.

71 а:-а

где Е - модуль упругости; стт - предел текучести; а - глубина дефекта; ёп = е/бт - номинальная относительная деформация

На рисунках 5 и 6 представлены расчетные ^-кривые» для поверхностного полуэллиптического и внутреннего эллиптического дефектов и сравнение с результатами, полученными другими исследователями

|а».4»мп» |

Ki/KIC

0,2 0,3 О fi 05 00

Отношение a/S

Ki/Kfc

0,3 О fi 05 оэ

Отношение a/S

б)

a) поверхностный дефект; б) внутренний дефект Рисунок 3 - Зависимость отношения Ki/Kjc от a/S при различных уровнях

нагруженности

ЦцидЦ [с-ззомп» I |о^300МШ| 1

О 0,1 02 03 04 05 0,6 0.7 Отношение a/S

б)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Отношение a/S

а)

а) поверхностная трещина; б) внутренняя трещина Рисунок 4 - Зависимость отношения J[/Jc от a/S при различных уровнях

нагруженности

г "7 £

м £ 1"

f- Г

-у И Г -- h • J-

к Y* —g D IV

0 0,5 1 1,5 2

Е/Ст

I - расчет по рассматриваемой модели, II - по данным Y.J. Kim, J.S. Kim, Y J. Park, III - по данным Тернера К. и Плювинажа Г ; IV - по данным Москвичева В В Рисунок 5 - «J-кривые» для поверхностного полуэллиптического дефекта

О 0,2 0,4 0,6 0,8

1,2 1,4 1,6 1,6 2

б/бт

I - расчет по рассматриваемой модели;

II - по данным Y.J. Kim, J S Kim, Y J Park; III - по данным Тернера К и Плювинажа Г ; IV - по данным Москвичева В.В.

Рисунок 6 - «J-кривые» для внутреннего эллиптического дефекта

Анализ построенных «J-кривых» показал, что существующих методик оценки опасности дефектов в сосудах, основанных на использовании схемы пластины со сквозной трещиной недостаточно. Необходимо учитывать особенности геометрии сосуда и трещины, параметры нагружения и характеристики материала.

По результатам построения «J-кривых» предложены соотношения, определяющие предельное давление в сосуде с учетом размеров дефектов, уровня нагруженности сосуда и характеристик механических свойств материала

для поверхностного полуэллиптического дефекта:

J„ Е S2 - е.

(10)

для внутреннего эллиптического дефекта:

(П)

На рисунках 7 и 8 представлены характерные зависимости предельного давления от относительной глубины дефекта при R/S в диапазоне 25-150 и значении Jc=100 кН/м

С 01 02 0,3 04 09 0,0 0Î 0,8 09 1

Отношение a/S

Рисунок 7 - Зависимости предельного давления от размеров поверхностного дефекта

R/S=25

<и

а и

н я с G R/S=50 о >

,сц, R/S=75

S Ry'S=100 а.

П 05

R/S=12S.

11111 iîTTT

s=i2s: №150-, i

Jc =100 kH/M

0 01 02 0,3 04 05 0Л 07 03 0« 1

Отношение a/S Рисунок 8 - Зависимости предельного давления от размеров внутреннего дефекта

В приложении изложен расчет безопасных параметров эксплуатации тонкостенного сосуда давления по предложенной методике Основные параметры сосуда Р=1,2 МПа; Е>=2200 мм, 8=12 мм, 09Г2С; среда - водород, углекислота Расчет проводился с учетом наличия дефекта в виде подреза общей глубиной 6 мм, или 0,6 в. Расчеты показали, что полученное значение I-интеграла близко к критическому. На этом основании сделан вывод о невозможности эксплуатации сосуда на заданных рабочих параметрах Для безопасной эксплуатации сосуда необходимо снижение испытательного давления до 0,35 МПа, и рабочего давления до 0,28 МПа

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Предложена методика расчетного определения параметров (размеров дефектов и внутренних давлений) безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов давления, основанная на опасности трещиноподобных дефектов по критериям линейной и нелинейной механики разрушения

2 Определены критические и допустимые (с учетом коэффициентов запаса) размеры трещиноподобных дефектов, для случаев упругого и упругопластического деформирования металла, позволяющие оценить опасность дальнейшей эксплуатации сосудов давления.

3 Определены поправочные функции формы дефекта и получены зависимости, определяющие опасность поверхностных и внутренних дефектов при упругом и упругопластическом деформировании металла

4 Определено, что при упругом деформировании (стмакс<ат) критическими являются следующие размеры (по глубине) трещиноподобных дефектов, поверхностных свыше 0,6 и внутренних свыше 0,45 от толщины стенки Допустимыми являются значения глубин трещиноподобных дефектов-поверхностных до 0,35 и внутренних до 0,30 от толщины стенки

5 При упругопластическом деформировании (ат<амаКс^СТв) критическими являются трещиноподобные дефекты глубиной- для поверхностных - свыше 0,22 от толщины сменки, для внутренних - свыше 0,34 от толщины стенки Допустимыми являются трещиноподобные дефекты глубиной: для поверхностных - до 0,15 от толщины стенки, для внутренних - до 0,18 от толщины стенки

6 Построены «1-кривые», учитывающие размеры трещиноподобных дефектов в сосуде и уровень нагруженности, позволяющие оценить влияние

трещиноподобных дефектов на степень опасности эксплуатации сосуда с такими дефектами

7 На основе построенных «J-кривых» предложена методика оценки величины предельного внутреннего давления в сосуде, при наличии трещиноподобных дефектов, выявляемых в процессе технического диагностирования и неразрушающего контроля.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1 Анискович, Е.В. Анализ дефектов сварных сосудов давления и их влияние на прочность / ЕВ Анискович, Н.А Чернякова. // Тр. научных мероприятий "Природно-техногенная безопасность Сибири" - Красноярск КГТУ, 2001 - 4.2. - С. 141-145.

2 Анискович, Е.В. Возможности расчетной оценки опасности дефектов сварки сосудов давления /ЕВ Анискович // Тр. 1 Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата -Якутск ЯФГУ «Изд-во СО РАН», 2002 - Ч 5. - С 88-91

3 Анискович, Е.В. Статистический анализ коэффициентов интенсивности напряжений в тонкостенных сосудах давления /ЕВ Анискович // Вычислительные технологии, 2002 - Т 7. - совместный выпуск — Ч. 1 -С 270-277.

4 Анискович, Е.В. Вероятностная оценка дефектности сварных соединений тонкостенных сосудов давления / ЕВ. Анискович // Вестник КГТУ. Вып. 22. Машиностроение. / Отв. ред. Е.Г. Синенко. - Красноярск. ИПЦ КГТУ,2002 -С. 176-179

5 Анискович, Е.В. Статистический анализ эксплуатационной поврежденности тонкостенных сварных сосудов давления /ЕВ Анискович // Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Красноярск. ИПЦ КГТУ, 2003 Ч З.-С. 182-184

6 Анискович, Е.В. Оценка работоспособности и остаточного ресурса тонкостенных сварных сосудов химически опасных промышленных объектов / А А. Шаталов, М П Закревский, А М Лепихин, В.В Москвичев, Е В Анискович, А.П Черняев // Безопасность труда в промышленности Безопасность труда в промышленности - 2003. - №7. - С. 34-36

7 Анискович, Е.В. Нормирование дефектов формы вертикальных цилиндрических резервуаров / А А. Алифанов, Е В. Анискович, А М Лепихин, A.B. Тридворнов // Вычислительные технологии — 2003. - Т.7. — совместный выпуск.-Ч 1.-С. 9-15

8 Лнискович, Е.В. Оценка влияния трещиноподобных дефектов на прочность тонкостенных сосудов / ЕВ. Анискович, АМ. Лепихин, В.В Москвичев' Сб. научн тр VII Всеросс конф с участием иностр ученых «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» и III Всеросс. конф. «Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» В 3-х т. ТЗ. / Научн. ред Ю.И Шокин, H.A. Махутов, ВВ. Москвичев -Красноярск ИВМ СО РАН, 2003 -С. 5-9.

9 Анискович, Е.В. Влияние острых дефектов на напряженное состояние тонкостенных сосудов, работающих под давлением / ЕВ Анискович // Тез Юбилейной XV Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения - Москва- ИМАШ РАН, 2003 - С. 5.

10 Анискович, Е.В. Оценка предельных состояний тонкостенных сосудов давления с технологической дефектностью / Е.В Анискович, А.М Лепихин, В В Москвичев, А.П Черняев // Тр II Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата -Якутск. ЯФГУ «Изд-во РАН», 2004 - С. 126-143.

11 Анискович, Е.В. Определение упруго-пластического значения J-интеграла для тонкостенных сосудов, работающих под давлением, в двумерной постановке /ЕВ Анискович, А М. Лепихин // Тез докл VI Всероссийской конф молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям - Кемерово. - 2005 - С 28-29.

12 Анискович, Е.В, Определение значений J-интеграла при упруго-пластическом нагружении для тонкостенных сосудов, работающих под давлением, в объемной постановке / ЕВ Анискович. // Тез Ежегодной XVII Международной Интернет-конференции молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» - Москва. 2005 -С. 5

Соискатель fp^éZ- .

Подписано в печать 05 04 07 Формат бумаги 60x84 1/16 Усл. печ. л. 2 Тираж 100 экз.

Отпечатано на ризографе ИВМ СО РАН 660036, Красноярск, ИВМ СО РАН

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Анискович, Евгений Валериевич

Введение

СОДЕРЖАНИЕ

1 Особенности эксплуатации и аварийность тонкостенных цилиндрических сосудов, работающих под давлением ] q

1.1 Особенности конструктивно-технологического исполнения, условий эксплуатации и аварийности сосудов

1.2 Анализ дефектности сосудов

1.3 Методы анализа напряженно-деформированных и предельных состояний тонкостенных сосудов

1 -4 Особенности анализа предельных состояний сосудов при наличии трещиноподобных дефектов ^

1.5 Постановка задач исследования

2 Анализ особенностей напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобных дефектов

2.1 Формулировка расчетной модели, характеристик нагружения и базовых соотношений для компонент напряженно-деформированного состояния

2.2 Особенности решения задачи при упруго-пластическом деформировании

2.3 Методика расчета, значений коэффициентов интенсивности напряжений К| и J-интеграла при упругом и упруго-пластическом деформировании

2.4 Оценка достоверности расчета

3. Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах при упругом и упруго-пластическом деформировании

3.1 Исследование напряженно-деформированного состояния сосуда с трещиноподобным дефектом в упругом случае деформирования

3.2 Особенности напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобного дефекта при упруго-пластическом деформировании

3.3 Определение критических и допустимых размеров дефектов

3.4 Оценка предельных состояний и параметров безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов с дефектами

Введение диссертация по механике, на тему "Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах давления"

Актуальность работы. Тонкостенные сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей являются одним из наиболее распространенных видов оборудования промышленных объектов. Они находят применение в химической и нефтехимической промышленности, используются в аммиачных холодильных установках и установках разделения воздуха, в качестве воздушных ресиверов и пр. В связи с экономическим кризисом в промышленности длительное время не происходит обновление основных фондов. В связи с чем, большинство эксплуатирующихся сосудов выработали нормативные сроки эксплуатации или близки к этим срокам. Продление срока службы сосудов проводится на основе данных экспертизы промышленной безопасности с использованием методов технического диагностирования и неразрушающего контроля. . Неотъемлемым элементом экспертизы промышленной безопасности являются поверочные расчеты прочности и долговечности .с учетом комплекса полученной при диагностировании информации о фактическом состоянии сосудов.

Традиционные расчеты прочности тонкостенных сосудов ведутся в предположении отсутствия трещин и трещиноподобных дефектов. В тоже время данные технического диагностирования сосудов с применением методов неразрушаю щего контроля свидетельствуют о высоких вероятностях наличия таких дефектов. Они могут возникнуть как на стадии изготовления сосудов, так и в процессе их. эксплуатации в зонах повышенных напряжений и деформаций, под действием циклических нагрузок, воздействий агрессивных сред и других факторов, не учитываемых проектными расчетами. При обнаружении дефектов возникает необходимость провести расчет на прочность с учетом трещин и трещиноподобных дефектов с целью получения ответов на вопросы о критических (разрушающих) размерах трещин при заданных рабочих нагрузках, допустимых размерах дефектов и фактических коэффициентах запаса прочности и долговечности. Применительно к толстостенным сосудам такие задачи решаются на основе методов линейной механики разрушения с использованием различных критериев разрушения. Применимость этих методов определяется малыми относительными размерами зон пластических деформаций в вершинах трещин. Выбор того или иного критерия в данном случае не играет существенной роли, поскольку в силу локальности анализируемой области все линейные критерии дают совпадающий конечный результат. Положение существенно изменяется в случае протяженных пластических зон. Здесь выбор критериальных соотношений для оценки опасности трещиноподобных дефектов и трещин приобретает решающее значение.

Как показывает анализ литературных источников вопросы обоснования критериев разрушения и оценки предельных состояний проработаны в основном применительно к тонкостенным сосудам из высокопрочных сталей и сплавов. Для широко распространенных тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей четких однозначных рекомендаций до сих пор нет. В связи с чем, оценки опасности дефектов проводятся либо без достаточных обоснований критериев й моделей предельного состояния сосудов, либо не проводятся вовсе, полагаясь на заложенные в проектах коэффициенты запаса.

Наиболее предпочтительной характеристикой нелинейного напряженно-деформированного состояния в области дефектов и трещин является J-интеграл и его критериальные характеристики Jc, J)c. Пластическое деформирование металла в окрестности дефекта или трещины приводит к необходимости перехода к критериям, рассматривающим разрушение как процесс, отражающийся в развитии трещины. В связи с чем "точечные" критерии Jc, Jjc разрушения в последнее время дополняются и замещаются процессуальными (концепции R-кривой и jR-кривой). Для широкого использования этих критериев в расчетах прочности и трещиностойкости тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей необходимы исследования особенностей нелинейного напряженно-деформированного состояния в области возможных поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов, установление зависимостей нелинейных характеристик от размеров дефектов и параметров нагружения и методики оценки опасности этих дефектов.

Основанием для выполнения работы послужили:

• Федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». Подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф» проект 1.5.2 «Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий»;

• Программа отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН 3.16 «Динамика и устойчивость многокомпонентных машиностроительных систем с учетом техногенной безопасности» проект 3.16.6 «Оценка риска и моделирование механики катастроф многокомпонентных машиностроительных систем»;

• Программа СО РАН №8 «Проблемы деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред и конструкций». Подпрограмма 8.3 «Физика и механика деформирования и разрушения сплошных и структурированных твердых тел, в том числе при низких и высоких температурах» проект №8.3.6 «Теория и методы моделирования разрушений, аварийных ситуаций и риск-анализа конструкций».

Исследования по указанным программам выполнялись при непосредственном участии автора в Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН.

Задачи исследования:

1 Анализ конструктивно-технологических особенностей, дефектности, условий нагружения тонкостенных сосудов и возможностей существующих методов расчета прочности сосудов с учетом наличия трещиноподобных дефектов.

2 Разработка численной модели и исследование особенностей напряженно-деформированного состояния сосудов в области поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов.

3 Определение зависимостей характеристик локального напряженно-деформированного состояния (коэффициента интенсивности напряжений и J-интеграла) от размеров дефектов и уровня нагрузки.

4 Исследование опасности поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов и разработка методики расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов.

Объектами исследования являются тонкостенные цилиндрические сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей, работающие под внутренним давлением в диапазонах давлений 0,5-5,0 МПа и температур от минус 40 до плюс 75 °С.

Методы исследований. Для исследования напряженнодеформированного состояния использовались методы теории упругости, теории пластичности и механики разрушения. Численное моделирование проводилось с использованием метода конечных элементов, методов Ньюмарка и Ньютона. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики. Экспериментальные исследования основывались на методах неразрушающего контроля сосудов, находящихся в эксплуатации.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту

2 Установлены зависимости между характеристиками напряженно-деформированного состояния (коэффициентами интенсивности напряжений и значениями J-интеграла) и размерами поверхностных и внутренних дефектов при упругом и упругопластическом деформировании металла в опасной локальной зоне.

3 Построены зависимости J-интеграла от уровня нагрузки - «J-кривые», для поверхностных и внутренних дефектов в тонкостенных сосудах, в безразмерной форме, что позволяет определить параметры безопасной эксплуатации сосудов.

4 Определены зависимости критических размеров поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов от механических характеристик малоуглеродистых и низколегированных сталей и внутреннего давления в сосуде при эксплуатационных температурах от минус 40 °С до плюс 75 °С.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.т.н. Лепихину A.M., зав. отделом машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН, д.т.н., профессору Москвичеву В.В., и сотрудникам отдела за полезные замечания и советы по работе.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на: научных мероприятиях "Природно-техногенная безопасность Сибири" (Красноярск, 2001); I Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002); международной конференции "Вычислительные технологии и математаческое моделирование в науке, технике и образовании" (Апматы, Казахстан, 2002); международной конференции "Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании" (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2003); Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения (Москва, 2003, 2005 гг.); семинаре отдела машиноведения ИВМ СО РАН «Проблемы конструкционной и технологической прочности (2003, 2005, 2006 гг.).

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 12 статьях и нашло отражение в отчетах по указанным программам НИР.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 3 разделов, списка использованных источников и трех приложений. Основное содержание и выводы изложены на 117 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 74 рисунка и 21 таблицу. Список использованных источников включает 121 наименование.

Заключение диссертации по теме "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры"

Основные результаты и выводы

4 Определено, что при упругом деформировании (сгмакс<ат) критическими являются следующие размеры (по глубине) трещиноподобных дефектов: поверхностных свыше 0,6 и внутренних свыше 0,45 от толщины стенки. Допустимыми являются значения глубин трещиноподобных дефектов: поверхностных до 0,35 и внутренних до 0,30 от толщины стенки.

5 При упругопластическом деформировании (ат<ашкс^су„) критическими являются трещиноподобные дефекты глубиной: для поверхностных - свыше 0,22 от толщины стенки, для внутренних - свыше 0,34 от толщины стенки. Допустимыми являются трещиноподобные дефекты глубиной: для поверхностных - до 0,15 от толщины стенки, для внутренних - до 0,18 от толщины стенки.

6 Построены «J-кривые», учитывающие размеры трещиноподобных дефектов в сосуде и уровень нагруженности, позволяющие оценить влияние трещиноподобных дефектов на степень опасности эксплуатации сосуда с такими дефектами.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Анискович, Евгений Валериевич, Красноярск

1. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. М., 1989. - 59 с.

2. ПБ 03-576-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением М., 2003. - 95 с.

3. ГОСТ 380-94. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. М., 1994.-7 с.

4. ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий. М., 1989. - 22 с.

5. Хисматуллин, Е.Р. Сосуды и трубопроводы высокого давления: Справочник / Е.Р. Хисматуллин, Е.М. Королев, В.И. Лившиц и др. М.: Машиностроение, 1990.-384 е.: ил.

6. Цвик, Л.Б. Объемное напряженное состояние и прочность однослойных и многослойных сосудов давления с патрубками: Дисс. докт. техн. наук / Л.Б. Цвик. Красноярск, 2001. - 220 с.

7. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989.-525 с.

8. ГОСТ 19281-89. Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия. -М., 1989. 15 с.

9. ГОСТ 5632-61. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие и жаропрочные. Марки. М., 1961. - 41 с.

10. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Региональные проблемы безопасности. Красноярский край. М.: МГФ «Знание», 2001. - 576 с.

11. Когаев, В.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник / В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков -М.: Машиностроение, 1985. 224 е., ил.

12. Гмурман, В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб. Пособие для студентов вузов / В.Е. Гмурман. Изд. 5-е, стер. М.: Высш. шк., 2001.-400 е.: ил.

13. Хан, Г. Статистические модели в инженерных задачах: Пер. с англ. / Г. Хан, С. Шапиро М.: Мир, 1969. - 565 с.

14. Карзов, Г.П. Вопросы нормирования технологических дефектов сварных соединений сосудов высокого давления / Г.П. Карзов, Б.Т. Тимофеев, В.П. Леонов и др. ЛДНТП, 1974. - 36 е.: ил.

15. Карзов, Г.П. Толстостенные сосуды давления / Г.П. Карзов. М., 1978. -56 с.

16. Петерсон, Р. Коэффициенты концентрации напряжений / Р. Петерсон. -М.: Мир, 1977.-302 с.

17. ГОСТ 23055-78. Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля. М., 1978. - 5 с.

18. СНиП III-18-75. Металлические конструкции.-М.: 1975.-64 с.

19. Шахматов, М.В. Работоспособность и неразрушающий контроль сварных соединений с дефектами / М.В. Шахматов, В.В. Ерофеев, В.В. Коваленко. Челябинск: ЦНТИ, 2000. - 227 с.

20. ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. М., 1982. - 20 с.

21. Макаров, И.И. Работоспособность сварных соединений с технологическими отклонениями: Автореферат дисс.докт. техн. наук / И.И. Макаров -М.: Изд. МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1976. 32 с.

22. РД 26-6-87. Сосуды и аппараты стальные. Методы расчета на прочность с учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и некруглости обечаек. М., 1987. - 45 с.

23. Махутов, Н.А. Статистические закономерности малоциклового разрушения / Н.А. Махутов, В.В. Зацаринный, Ж.Л. Базарас и др. М.: Наука, 1989.-252 с.

24. Плювинаж, Г. Механика упруго-пластического разрушения: Пер. с франц. / Г. Плювинаж. М.: Мир, 1993. - 450 е.: ил.

25. Лурье, А.И. Концентрация напряжений в области отверстия на поверхности кругового цилиндра / А.И. Лурье ПММ, 1946, - Т. 10,-4. 3,-С. 397-405.

26. Venkitapathy, M.S. Die Kreiszylinderschale mit elliptischen Ausschnitt. Doct. diss. / M.S. Venkitapathy. Technische Hochschule Hannover, 1963, - 180 p.

27. Murthy, M.V.V. Stresses around an elliptic hole in a cylindrical shell / M.V.V. Murthy. NAL Techn. Note, 1967. V. 3.-48 p.

28. Murthy, M.V.V. Stresses around an axial crack in a pressurized cylindrical shell / M.V.V. Murthy, K.P. Rao, A.K. Rao. // Int. J. Fract. Mech., 1972, 8, 3. -Pp. 287-297.

29. Murthy, M.V.V. On the stress problem of large elliptical cutouts and cracks in circular cylindrical shells / M.V.V. Murthy, K.P. Rao, A.K. Rao. // Int. J. Solid and Struct., 1974, 10, 11.-Pp. 1243-1269.

30. Пирогов, И.М. Изгибные напряжения около эллиптического отверстия в цилиндрической оболочке / И.М. Пирогов. В кн.: Труды Всесоюзного заочного политехнического ин-та, 45. Харьков, -Изд. ХПИ, 1968. С. 151-156.

31. Пирогов, И.М. Концентрация напряжений возле эллиптического отверстия в цилиндрической пластинке / И.М. Пирогов. В кн.: Расчеты на прочность, 13.-М.: Машиностроение, 1968.-С. 152-157.

32. Rao, M.N.B. On the stress in the vicinity of an elliptic hole in a cylindrical shell under torsion loading / M.N.B. Rao, M.V.V. Myrthy. // Nucl. Eng. and Des., 1971,17,3,-P. 309-321.

33. Нейбер, Г. Концентрация напряжений / Г. Нейбер. М.: Гостехиздат, 1947. -204 с.

34. Irwin, L.R. Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate / L.R. Irwin, D.C. Washington. // J. Appl. Mech., 1957, 24, N 3. Pp. 361-364.

35. Irwin, G.R. Suppl.: Notes May 1961 Meeting ASTM Committee Fracture Testing High-Strength Metallic Materials / G.R. Irwin. 1961. Pp. 97-101.

36. Москвичев, B.B. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем / В.В. Москвичев, Н.А. Махутов, А.П. Черняев и др. Новосибирск: Наука, 2002. - 334 с.

37. ASME Professional Development programs. Design, Inspection and Repair of ASME section VIII, Division 1, Pressure Vessels. 1999. Houston, TX.

38. Мураками, Ю. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990,-1016 с.: ил.

39. Курочкин, В.В. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов / В.В. Курочкин, Н.А. Малюшин, О.А. Степанов, А.А. Мороз. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр». 2001. - 231 е.: ил.

40. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Металлургия, 1989. 525 с.

41. Ривкин, Е.Ю. Разработка методики определения допускаемых дефектов в металле оборудования и трубопроводов во время эксплуатации АЭС / Е.Ю. Ривкин, А.Ф. Гетман, В.М. Филатов и др. // Новости атомной энергетики. 1989.-№1.-С. 5-14.

42. Гумеров, А.Г. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов / А.Г. Гумеров, P.O. Гумеров, К.М. Гумеров. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. 310 с.

43. Броек, Д. Основы механики разрушения, пер. с англ. / Д. Броек, А. Лейден. М.: Высш. школа, 1980. - 368 е.: ил.

44. Партон, В.З. Механика упругопластического разрушения. Учеб. пос. для студ. ун-тов и втузов. 2-е изд., перераб. и доп. / В.З. Партон, Е.М. Морозов. М.: Наука. 1985. 502 с.

45. Нотт, Дж. Ф. Основы механики разрушения. Пер. с англ. / Дж. Ф. Нотт. М.: «Металлургия», 1978. 256 с.

46. Мокеева, Г.И. Численное исследование предельного внутреннего давления в трубопроводе в зависимости от величины трещины и прочностных свойств материала. / Г.И. Мокеева // Проблемы прочности и пластичности, вып. 65, 2003. С. 8-12.

47. Морозов, Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения / Е.М. Морозов, Г.П. Никишков. -М.: Наука. Главн. ред. физ.-мат. лит., 1980. -256 с.

48. Захаров, М.Н. Прочность сосудов и трубопроводов с дефектами стенок в нефтегазовых производствах / М.Н. Захаров, В.А. Лукьянов. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. - 216 с.

49. Nagtegaal, J.C. On the Implementation of Finite Strain Plasticity Equations in a Numerical Model / J.C. Nagtegaal and F.E. Veldpaus. // In Numerical Analysis of Forming Processes. New York, 1984, 351 p.

50. Pinsky, P.M. Numerical Integration of Rate Constitutive Equations in Finite Deformation Analysis / P.M. Pinsky, M. Ortiz, K.S. Pister. // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. Vol. 40, 1983. Pp. 137158.

51. Бахвалов, H.C. Численные методы / H.C. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г. М. Кобельков. М.: 1996. - 426 с.

52. Мудров, А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль / А.Е. Мудров. Томск: МП «РАСКО», 1991.-272 е.: ил.

53. Hughes, T.J. Finite Rotation Effects in Numerical Integration of Rate Constitutive Equations Arising in Large Deformation Analysis / T.J. Hughes and J. Winget. // International Journal for Numerical Methods in Engineering. Vol. 15, 1980,-Pp. 1862-1867.

54. Hill, R. The Mathematical Theory of Plasticity / R. Hill. Oxford University Press, USA, ISBN 0-19-850367-9, 1998. 386 p.

55. Малинин, H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н.Н. Малинин. М.: Машиностроение, 1968, 246 с.

56. Rice, J. A Path Independent Integral and the Approximate Analysis of Strain Concentration by Notches and Cracks / J. Rice. // Journal of Applied Mechanics Vol. 35,1968. Pp. 379-386.

57. Knowles, J. On a Class of Conservation Integrals / J. Knowles and E. Sternberg. // Archives of Rational Mechanics Analysis. 1972.-Vol. 44. Pp. 187-211.

58. Budiansky, B. Conservation Laws and Energy Release Rates / B. Budiansky and J. Rice. // Journal of Applied Mechanics. 1973. -Vol. 40. Pp. 201-203.123

59. Li, F.Z. Comparison of Methods for Calculating Energy Release Rates / F.Z. Li, C.F. Shih and A. Needleman. // Engineering Fracture Mechanics. 1985. -Vol. 21,-Pp. 405-421.

60. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. М.: Мир, 1975.-541 с.

61. Лихман, В.В. Допуски на отклонения формы в сварных криогенных сосудах и аппаратах / В. В. Лихман, Л. Н. Копысицкая, В. М. Муратов // Химическое и нефтяное машиностроение. 1994. - №8. - С. 16-20.

62. Алифанов, Л.А. Совершенствование методов оценки влияния локальных дефектов формы при диагностике резервуаров/ Алифанов Л. А., Лепихин А. М., Черняев А.П. // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 25: Транспорт. Красноярск, 2001. - С. 146-150.

63. Ориняк, I.B. Залишкова мщшсть трубопровода з дефектами форми типу вм'ятин / Ориняк I.B., Розгонюк В.В., Шлапак Л.С. // Oi3.-xiM. мех. матер!ал1в. 1999. - № 5. - С. 84-87.

64. ASTM: Е813 81. Standard test for Jic, a measure of fracture toughness, 1981. -846 p.

65. Rice, J.R. Some further results on J integral analysis and estimates / J.R. Rice, P.C. Paris, J.R. Merkle. ASTM STP 536, 1978. - 426 p.

66. Begley, J.A. The integral О as a failure criterion. Fracture Toughness / J.A. Begley, J.D. Landes. ASTM STP 514,1971 - 282 p.

67. Kanazawa, T. A preliminary study on the integral fracture criterion / T. Kanazawa, D. Machida, M. Onozuka, S. Kaneda. // Report of the University of Tokyo I.I.W.X., 1975. Pp. 779-795.

68. Read, D.T., McHenry H.I. Strain dependence of the О contour integral in tensile planes / D.T. Read, H.I. McHenry. // Advances in Fracture Research. 1981.-Vol. 4,-Pp. 127-212.

69. Kim, Yun-Jae. Elastic-plastic fracture mechanics method for finite internal axial surface cracks in cylinders / Yun-Jae. Kim, Jin-Su Kim, Young-Jae Park, Young-Jin Kim. // Engineering Fracture Mechanics. 2004. 44 p.

70. Kim, Y-J. Enhanced reference stress based J and COD estimation method for LBB analysis and comparison with GE/EPRI method. / Y-J. Kim, N-S. Huh, Y-J. Kim // Fatigue Fracture Engineering Mater Structure. 2001. 54 p.

71. Green, D. Journal of Mechanics and Physics of Solids / D. Green, B.B. Handy. 1956. Vol. 4.-Pp. 128-144.

72. Rice, J.R. The surface crack: physical problems and computational solutions. / J.R. Rice, L. Sweldow. -ASME, New York, 1972. Pp 171 -186.

73. Ford, H. Zeitschrift fur Angewandtle Matematik und Physik / H. Ford, G. Lianis. 1957. Vol. 8. Pp. 360-382.

74. Ewings, D.J.F. Jornal of Mechanics and Physics of Solids / D.J.F. Ewings, C.E. Richards. 1974, Vol. 22. Pp. 27-36.

75. Chell, G.C. Engineering Fracture Mechanics / G.C. Chell, G.M. Spink. 1977. vol. 9.-Pp. 101-121.

76. ГОСТ 5520-79. Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. -М., 1979.- 13 с.

77. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристиктрещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. -М., 1985.-49 с.

78. ПБ 03-584-03. Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных. М., 2003. - 55 с.

79. Методика расчетной оценки ресурса элементов оборудования объектов котлонадзора. М.: 1996. 46 с.

80. Государственные доклады МЧС России о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 1988-2002 г.г. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1988-2002.

81. Серенсен, С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. Учебное пособие для вузов. / С.В. Серенсен. М.: Атомиздат, 1975.- 192 с.

82. Серенсен, С.В. Прочность при малоцикловом нагружении. Основы методов расчета и испытаний / С.В. Серенсен, Н.А. Махутов, P.M. Шнейдерович, А.П. Гусенков и др. М.: Наука, 1978. - 300 с.

83. Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / В.П. Когаев, под ред. А.П. Гусенкова, 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиноведение, 1993. 364 с.

84. Гусев, А.С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках / Гусев А.С. М.: Машиностроение, 1989. - 248 е.: ил.

85. ГОСТ 25.507-85. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытаний на усталость при эксплуатационных режимах нагружения. Общие требования. М., 1985. - 49 с.

86. Гусев, А.С. Расчет конструкций при случайных воздействиях. / А.С. Гусев, В.А. Светлицкий. М.: Машиностроение, 1984. - 240 е.: ил.

87. Bueckner, H.F. ASTM, STP / H.F. Bueckner, Philadelphia, 1965. N 381. -Pp. 82-83.

88. Paris, P.C. Stress Analysis of Cracks, Fracture Toughness Testing / P.C. Paris, G.C. Sih ASTM STP-381, 1965. 30 p.

89. Гетман А.Ф. Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов давления АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1999. 258 с.

90. Lubahn, J.D. Proc. ASTM / J.D. Lubahn. 1959. Pp. 885-913.

91. Gross, B. Tech. Note, D-2395, / B. Gross, J.E. Srawley, W.F. Brawn. NASA, 1964.-Pp. 107-112.

92. Folias, E.S. An axial crack in a pressurized cylindrical shell / E.S. Folias. Int. J. Fract. Mech. 1965.№1,№2,-Pp. 104-113.

93. Folias E.S. A circumferential crack in a pressurized cylindrical shell / E.S. Folias. // Int. J. Fract. Mech. 1967. №3, Pp. 1 -11.

94. Folias, E.S. On the effect of initial curvature on cracked flat sheets / E.S. Folias. // Int. J. Fract. Mech. 1969. №5, №4, pp. 327-346.

95. Coopley, L.G. Jr. A longitudinal crack in a cylindrical shell under internal pressure / L.G. Coopley, J. L. Sanders. // Int. J. Fract. Mech. 1969. №5, №2, -Pp.75-84.

96. Андо, А. Расчет круговой цилиндрической оболочки с трещиной. / А. Андо, Ягава, Кикути. //J. Fac. Eng. Univ. Tokyo, 1970. Vol. 8, Pp. 4647.

97. Бурак, М.И. Анализ несущей способности сосудов давления при наличии сквозных трещин / М.И. Бурак, В.Б. Кайдалов// Проблемы прочности. 1989. № 11. - С. 20-24.

98. Зайнулин, Р.С. Прочность сосудов давления с трещиноподобными дефектами / Р.С. Зайнулин, К.М. Гумеров // Ресурс и прочность оборудования нефтеперерабатывающих заводов. Уфа, 1989. - С. 40-52.

99. Лащинский, А.А Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. Л., «Машиностроение», 1970.-240 с.

100. Куркин, С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением / С.А. Куркин. М.: Машиностроение, 1976. - 184 с.

101. Никольс, Р. Конструирование и технология изготовления сосудов давления / Р. Никольс. М.: Машиностроение, 1975. - 461 с.

102. Акимов, В.А. Оценка природной и техногенной опасности субъектов Сибирского региона России / В.А. Акимов, К.А. Козлов. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2000. - №5. - С. 229-241.

103. Тонкостенные оболочечные конструкции: Теория, эксперимент и проектирование / Пер. с англ. К.Г. Бомштейн, A.M. Васильев; Ред. Э.Г. Григолюк М.: Машиностроение, 1980. - 607 с.

104. Куистра, А.Ф. Натурные испытания сосудов давления и их приложение к проектированию / А.Ф. Куистра, Е.А. Ланге, А.Г. Пиккет // Труды Амер. общества инженеров-механиков. Энергетические машины и установки. 1964. - т. 86. -№4. - С. 40-51.

105. Новожилов, В.В. Теория тонких оболочек / В.В. Новожилов. Л.: Судпромгиз, 1951.-230 с.

106. Тонкостенные оболочечные конструкции: Теория, эксперимент и проектирование / Пер. с англ. Бомштейн К.Г., Васильев A.M.; Ред. Григолюк Э.Г. М.: Машиностроение, 1980. - 607 с.

107. Махненко, В.И. Расчеты на прочность сварных соединений с конструктивными особенностями трещиноподобного типа / В.И. Махненко, В.Е. Починок // Надежность и долговечность машин и сооружений. 1982.-№1.-С. 10-18.

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

109. Irwin, G.R. Fracture. / G.R. Irwin. // Handbuch der Physik. Berlin: Springer Vering. 1958. -Bd. 6. - Pp.551-590.

110. Irwin, G.R. Plastic zone near a crack and fracture toughness / G.R. Irwin. // Proc. 7th Sagamore Ardance Materials Research Conf. Syracuse: Syracuse Univ. Press. 1960. - P. IV-63-IV-78.

111. Морозов, E.M. Механика разрушения твердых тел: курс лекций / Е.М. Морозов, В.М. Пестриков СПб.: Профессия, 2002 - 320 е., ил.

112. Методические указания по диагностированию технического состояния и определению сроков последующего освидетельствования трубопроводов и сосудов, работающих под давлением, КС РАО "Газпром". 1996.-126 с.

113. Екобори, Т. Научные основы прочности и разрушения материалов / Т. Екобори. Киев: Наукова Думка, 1978. -352 с.

114. Лепихин, A.M. Прогнозирование надежности сварных соединений по критериям механики разрушения: Дисс. канд. техн. наук. / A.M. Лепихин Якутск: ИФТПС, 1987. - 128 с.