Влияние воздействия агрессивной среды на напряженно-деформированное состояние элементов конструкций тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

1. Основные способы учета воздействия агрессивной среды на конструкционные материалы и элементы конструкций

1.1. Коррозия металлических элементов конструкций

1.1.1. Основные виды коррозионного разрушения металлов и их сплавов

1.1.2. Экспериментальные данные об основных закономерностях коррозионного растрескивания металлов

1.1.3. Экспериментальная оценка влияния агрессивных водородосодержащих сред на механические свойства металлов и их сплавов

1.1.4. Основные способы учета воздействия агрессивных водородосодержащих сред

1.2. Воздействие агрессивных сред на механические свойства полимерных материалов

1.3. Коррозионное воздействие агрессивных сред на бетонные и железобетонные элементы конструкций

2. Построение моделей взаимодействия конструкционных материалов с агрессивными средами

2.1. Потенциал деформаций для изотропного разносопро-тивляющегося материала

2.2. Моделирование влияния воздействия водородосодер-жащей среды на титановые сплавы

2.3. Моделирование воздействия коррозионной среды на бетоны.

2.3.2. Моделирование повреждений железобетонных конструкций под действием хлоридсодержащей среды.

2.4. Краткие выводы по главе

3. Деформирование толстостенной цилиндрической оболочки из титановых сплавов с учетом водородного охрупчива-ния

3.1. Постановка задачи

3.2. Решение дифференциального уравнения диффузии

3.3. Расчет толстостенной цилиндрической оболочки, подверженной водородному охрупчиванию.

3.4. Анализ результатов расчета

4. Деформирование толстостенной железобетонной трубы с учетом коррозионного воздействия

4.1. Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной цилиндрической оболочки с по-лимербетонным защитным покрытием

4.1.1. Постановка задачи

4.1.2. Дополнительные технические гипотезы модели деформирования железобетонного слоя оболочки

4.1.3. Моделирование напряженно-деформированного состояния отдельных фиктивных слоев оболочки

4.1.3.1. Бетонные слои без трещин

4.1.3.2. Армированные слои без трещин

4.1.3.3. Бетонные слои с трещинами

4.1.3.4. Армированные слои с трещинами

4.1.4. Расчет железобетонной трубы с полимербе-тонным покрытием в условиях диффузии агрессивной жидкости

4.1.5. Анализ результатов расчета

4.2. Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной цилиндрической оболочки с учетом воздействия агрессивной хлоридсодержащей среды

4.2.1. Постановка задачи

4.2.2. Расчет толстостенной железобетонной цилиндрической оболочки с учетом коррозионного воздействия хлоридсодержащей среды

4.2.3. Анализ результатов расчета

Надежность и долговечность элементов конструкций во многих случаях определяется не прочностью, а их сопротивляемостью воздействию агрессивных сред, которым подвергается большинство строительных конструкций и деталей машин.

Агрессивные среды, проникая в объем конструктивных элементов, как правило, приводят к значительным изменениям механических характеристик материалов и сокращению сроков службы конструкций. Толстостенные трубы и цилиндрические оболочки являются довольно распространенными элементами конструкций, применяемыми в промышленности. В таких отраслях промышленности, как нефтеперерабатывающая, химическая, металлургическая, зачастую рабочей средой оказывается водородосодержащая, хлоридсодержащая или слабокислотная.

Титан и его сплавы используются для изготовления конструкций в авиационной, ракетной, химической и других отраслях промышленности, так как он обладает высокой коррозионной стойкостью, малым удельным весом, довольно большой прочностью и жаропрочностью и широко распространен в природе [44]. Титановые сплавы, изначально не проявляя чувствительности к виду напряженного состояния, в процессе наводороживания приобретают свойства разносопротивляемости, что приводит к охрупчи-ванию и разрушению. После того, как в США в 1952 году из-за повышенного содержания водорода разрушился ряд деталей авиационного двигателя, выполненных из титана и его сплавов, в ряде стран начали проводить исследования по выявлению причин, вызывающих водородную хрупкость, и поиску способов ее учета, контроля и устранения [44].

Влияние высокотемпературной водородной коррозии изучено достаточно подробно [16, 8, 20, 45, 131], что нельзя сказать о низкотемпературном наводороживании. Поэтому математическое моделирование низкотемпературных коррозионных процессов, происходящих под действием водорода, является вспомогательным инструментом для дальнейших исследований.

С другой стороны железобетон является широко распространенным конструкционным материалом, работающим при совместном воздействии нагрузки и агрессивной среды. Несмотря на защитные мероприятия, полностью предотвратить химические разрушения его компонентов при эксплуатации не удается, поэтому еще на стадии проектирования необходимы меры по прогнозированию оптимальной долговечности и размеров конструкций, взаимодействующих с агрессивными средами.

Исследования различных ученых свидетельствуют о том, что воздействие хлоридной среды приводит к значительным изменениям деформационно-прочностных свойств бетона и арматуры [54, 99, 59, 84, 4, 18]. По мере проникания хлоридсодержащей среды в объем конструкции снижаются защитные свойства бетона по отношению к арматуре, которая начинает корродировать. В результате коррозии уменьшается площадь поперечного сечения арматуры и нарушается ее сцепление с бетоном, что приводит к снижению несущей способности и долговечности железобетонных элементов конструкций, и во многих случаях к хрупкому разрушению конструкции на глубину коррозионного повреждения.

Теория расчета железобетонных элементов конструкций, работающих в инертной (неагрессивной) среде, в настоящее время достаточно развита и обоснована, хотя исследования в этой области продолжаются. В то же время интенсивно развивается проблема расчета конструкций, подверженных коррозионному воздействию, а существующие различные методики расчета элементов конструкций, работающих в агрессивных средах, имеют частный характер и основываются на выведенных авторами формулах с коэффициентами, определяемыми на основании опытных данных [б, 16, 20, 33, 34, 51, 72, 74 - 76].

Как отмечено выше, многие металлические и железобетонные элементы конструкций в процессе эксплуатации подвергаются коррозионному разрушению под действием различных агрессивных сред. С целью обеспечения достаточной долговечности конструкций в этих условиях применяют защитные покрытия из пластических масс и композитов на их основе (полимербетонов, армополимербетонов, углепластиков и т.п.) [7, 15, 60, 68, 80]. Однако под влиянием агрессивных сред механические свойства полимерных и композитных материалов существенно изменяются, что вызывает появление наведенной неоднородности материалов и перераспределение напряжений в элементах несущих конструкций.

Учитывая выше изложенное, отметим, что задача разработки корректных моделей сопротивления конструкций совместному воздействию внешних нагрузок и агрессивных эксплуатационных сред представляет не только теоретический, но и практический интерес, хотя и является достаточно сложной и трудоемкой.

Целью данной работы является построение теории расчета напряженно-деформированного состояния конструкций, подверженных коррозионному воздействию различных агрессивных сред, и разработка методики возможного прогнозирования сроков эксплуатации элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой, до их выбраковки.

Задачи исследования:

1. Построение модели материала, взаимодействующего с водородосодержащей средой, с учетом наведенной разно-сопротивляемости и ее апробация на примере титановых сплавов.

2. Построение математической модели расчета напряженно-деформированного состояния толстостенной трубы из титановых сплавов с учетом водородного охрупчивания. 3. Разработка модели деформирования железобетонных конструкций с защитным полимербетонным покрытием в условиях диффузного проникновения агрессивной жидкости в объем защитного слоя.

4. Построение модели деформирования железобетонных конструкций с учетом хрупкого коррозионного разрушения бетона и арматуры при действием хлоридсодержащей среды и ее апробация на примере толстостенной железобетонной трубы с оценкой возможных сроков эксплуатации конструкции до ее выбраковки.

5. Разработка пакета прикладных программ для решения поставленных технических задач.

6. Получение количественных и качественных оценок влияния частных вариантов воздействия агрессивных сред на напряженно-деформированное состояние исследуемых элементов и его изменение во времени.

Новыми научными результатами, которые выносятся на защиту, являются: а) математическая модель, учитывающая влияние водо-родосодержащей среды на напряженно-деформированное состояние толстостенной трубы, выполненной из титановых сплавов; б) новая математическая модель деформирования железобетонных конструкций с защитным полимербетонным слоем, учитывающая изменение свойств полимербетона в условиях диффузного проникновения агрессивной жидкости; в) методика аналитического решения уравнения диффузии, позволяющая использовать полученное решение для определения изменения распределения концентрации агрессивной среды в объеме элемента конструкции; г) методика расчета напряженно-деформированного состояния железобетонной цилиндрической оболочки при коррозионном разрушении защитного слоя бетона и коррозии арматуры под влиянием воздействия хлоридов; д) результаты расчета, показывающие новые количественные и качественные эффекты влияния коррозионного воздействия на напряженно-деформированное состояние элементов конструкций.

Достоверность результатов работы подтверждается хорошим соответствием данным экспериментальных исследований; строгим использованием аппарата и законов механики деформируемого твердого тела при построении математических моделей; использованием аналитических методов при решении дифференциального уравнения диффузии; применением апробированных численных и приближенных методов решения.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем: а) полученная модель влияния газонасыщения, учитывающая наведенную разносопротивляемость, может быть использована для расчетов широкого круга конструктивных элементов; б) разработанные модели, методики и программный комплекс могут быть применены при диагностике и прогнозировании напряженно-деформированного состояния и сроков службы элементов строительных конструкций и деталей машин, работающих в условиях воздействия различных агрессивных эксплуатационных сред; в) пакет прикладных программ для расчета осесиммет-ричных конструкций, контактирующих с агрессивной средой, нашел применение в проектной практике ОАО «Институт «Тульский Промстройпроект».

Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложений.

В первом разделе описываются основные схемы-взаимодействия агрессивных сред с конструкционными материалами. Приводятся результаты экспериментальных исследований влияния наводороживания на механические характеристики металлов и их сплавов и продемонстрированы применяемые варианты учета наличия водородосодержащих сред в элементах конструкций. Рассматриваются различные виды коррозионных повреждений полимербетона и железобетона и основные способы учета влияния воздействия агрессивных сред на свойства указанных материалов.

Второй раздел посвящен построению математических моделей, учитывающих изменение свойств отдельных конструкционных материалов под действием агрессивных сред: титановых сплавов, подвергающихся наводороживанию, по-лимербетонного защитного покрытия при диффузном проникновении агрессивной жидкости и хрупкого разрушения компонентов железобетона при действии хлоридов.

В третьем разделе получены разрешающие уравнения для расчета напряженно-деформированного состояния толстостенной трубы, выполненной из титановых сплавов, с учетом наведенной разносопротивляемости материала в условиях водородного охрупчивания. Модель конструкции, взаимодействующей с агрессивной средой, представлена в виде совокупности моделей: модели конструктивного элемента, модели материала, модели воздействия среды. Получено аналитическое решение уравнения диффузии с использованием интегрального преобразования Ханкеля. При проведении расчетов труба подвергалась совместному воздействию внутреннего давления, внешней растягивающей силы и агрессивной среды. Разработаны алгоритмы и методы расчета исследуемой конструкции. Расчет проводился по двум методикам: при одновременном квазистатическом росте нагрузки и воздействии водородосодержащей среды, а также при разделении расчета на два этапа - этап силового нагружения и этап развития деформации во времени с учетом воздействия водородосодержащей среды. При решении использовался метод пошаговых нагружений в сочетании с итерационной процедурой «переменных параметров упругости». Приведены результаты расчета напряженно-деформированного состояния однородной трубы. Сделаны количественные и качественные оценки процесса влияния на-водороживания на напряженно-деформированное состояние исследуемых элементов конструкций.

Четвертый раздел включает в себя построение математической модели деформирования железобетонной трубы, учитывающей коррозионные повреждения материала конструкции .

В первой части раздела рассматривается деформирование толстостенной железобетонной трубы с защитным поли-мербетонным слоем в условиях диффузии агрессивной жидкости в объем защитного покрытия. При решении использовались методы и алгоритмы расчета аналогичные рассмотренным в предыдущей задаче. Приведены результаты исследования изменения напряженно-деформированного состояния составной цилиндрической оболочки, деформирование которой происходит в условиях диффузного проникновения агрессивной жидкой среды в объем защитного полимербетон--ного слоя.

Во второй части раздела исследуется деформирование железобетонной трубы с учетом хрупкого разрушения бетона и коррозии арматуры под действием хлоридсодержащей среды. Труба нагружается внутренним давлением.

Задача решалась с учетом рассмотренных выше методик и алгоритмов расчета. Приведены результаты расчетов, отражающие количественные и качественные изменения параметров напряженно-деформированного состояния толстостенной трубы под действием агрессивной хлоридсодержащей среды, а также изменение сроков службы конструкции до выбраковки.

В заключении даны общие выводы по диссертации.

В приложениях приведен демонстрационный материал по результатам решения прикладных задач и акт внедрения.

Основные результаты исследований опубликованы в работах [29, 90 - 95, 102 -106, 110, 111, 113-123].

-482. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ С АГРЕССИВНЫМИ СРЕДАМИ

Многие конструкционные материалы, как показано в первом разделе, в ходе обработки и при эксплуатации часто подвергаются воздействию различных агрессивных сред. В частности, насыщение титановых сплавов водородом оказывает на них охрупчивающее влияние, что особенно заметно при напряженных состояниях, связанных с растяжением. Таким образом, процесс наводороживания титановых сплавов приводит к возникновению наведенной раз-носопротивляемости этих материалов.

В то же время сопротивление деформированию ряда материалов изначально зависит от вида напряженного состояния [13, 22, 57] , и эта зависимость проявляется в отсутствии процесса газонасыщения. В монографии Матчен-ко Н.М. и Трещева A.A. [62] получены достаточно универсальные определяющие соотношения для обширного класса разносопротивляющихся материалов в форме потенциала деформаций. Указанные зависимости широко апробированы для описания свойств различных конструкционных материалов и хорошо зарекомендовали себя в инженерной практике благодаря высокой точности [62, 112].

2.1. Потенциал деформаций для изотропного разносопротивляющегося материала

Как отмечено выше, некоторые материалы при коррозионном воздействии окружающей среды приобретают свойства наведенной разносопротивляемости. Поэтому для расчета элементов конструкций, выполненных из таких материалов и взаимодействующих с агрессивной средой, привлекаются модели деформирования тел, учитывающие чувствительность материалов к виду напряженного состояния.

В работе [62] предложено определять напряженное состояние в точке изотропного деформируемого тела в двух нормированных пространствах. В пространстве главных осей (рис. 2.1) напряженное состояние задается модулем вектора полного напряжения

Б = л]акак (2.1) и его направляющими косинусами ак=стк/8, (2.2) где ак - главные напряжения.

В пространстве, связанном с октаэдрической площадкой (рис. 2.2), напряженное состояние определяется модулем вектора полного напряжения на этой площадке , углом \|/, который образует вектор ¡эр с нормалью к этой площадке, и углом ср - фазой напряжений [62]

80 = л/сг2 + т2 , (2.3) где а = <Ту5у/3 - среднее напряжение или нормальное октаэдрическое; 1 = ^8^/3 - касательное октаэдрическое напряжение; Бу = сг^ — б^ст - девиатор напряжений; символ Кронекера. Для удобства при описании состояний деформируемых сред рекомендуется перейти от углов \|/ и ср к их тригонометрическим представлениям = СО5\|/ = ст/80; г| = 8т\|/ = х/80; созЗф = л/2ае1(8и)/х3; ^ = 1,2,3. (2.4) дули векторов Б и 80, то величины схк,£ и г| приобретут смысл нормированных напряжений, которые связаны условиями нормировки:

На=аксск=1; £2+г12=1. (2.5)

Рис. 2.1. Нормированное Рис. 2.2. Нормированное пространство, связанное с пространство, связанное с главными осями напряжений октаэдрической площадкой

Между характеристиками двух нормированных пространств установлены однозначные зависимости [62]:

S = a/3S0 ; 1а = л/3£; Н1а = акакак '

Ша = (З£3 + 9£г|2 + 1,5л/2г|3 cos 3ср)/л/3 ; (2.6)

При построении определяющих соотношений считается, что для пропорционального или близкого к нему нагруже-ния компоненты полной деформации e¡j складываются из упругих e¡j и пластических е» составляющих. Тогда потенциал деформаций упрочняющегося материала для случая простого нагружения представляется в виде суммы квазилинейной и нелинейной частей:

W = {Ke}[W0] + ({Kp}[W0])n, (2.7)

W = {Ye}[WI] + ({Yp}[W1])n, (2.8) где {Ке} = {Ае Ве Се Эе}, {Уе} = {А, В1 С1 Б, Е^ - константы квазилинейной части; {Кр} = {Ар Вр Ср Ор}, {Ур} = {А2 В2 С2 Т>2 В2)

- константы нелинейной части, определяемые в результате обработки стандартных опытов; 1

3 3 3 а | + а2 + а3 а,а2 +а2а3 +а3а, аха\ + + а2а3 + а2а? + а3а? + а3а2

2.9) ч

2.10)

Л созЗф

А!=3(Ае+Се); В,=3(Ае-Се/2); С1 = 7з(Ве +2Бе); 0,=л/27Ве; Е1 -Ое); А2=3(Ар+Ср); В2 =3(Ар-Ср/2); (2.11)

С2=л/з(вр + 20р); 02=л/27Ве; Е2 = ^(вр -Ор).

Применив формулы Кастильяно к потенциалу деформаций (2.7), (2.8), находим зависимости между деформациями и напряжениями: ек=[{Ке} + п({Кр}^0])п-1{Кр}]а^0]/аак, где Нт=Ует+п({Ур}[^])п-1Урт, ( т = 1, 2,.,5),

2.12) (2.13)

Л] да.

2сть сткРак ~(ак +ат +ап)] к, т, п = 1, 2, 3 ; гкк] = г[Ш,]/дс7кк, (к= 1,2,3); 2^] = ^,]/^, (У =1,2,3;

2сг/3 2(акк — ст)/3

-а)/3 + т1(т-л^акк)/3 ЛСоэЗфКа^ - ст)(2 + - тг|£]/3 + т2г! дСоБЗф/да^ О кк

5Щ]

4тц/3 -2^/3 2^(2-Л2)/3

2г|ТуСо53ф(2 + £2)/3 + т2Г1 аСовЗф/Эту 5СоБЗф/Закк = Т2[(атт - а)(стпп - акк) + (сттт - акк )(стпп - а) + х£т

-2т2п]/Зх3 -(сткк -с)СозЗф/т2 ; дСоБЗф/дт^ = 2л/2[т^к -Ту(сгкк -а)]/т3 -2туСозЗф/т2.

Константы потенциала (2.7), (2.8) определяются по методике, описанной в монографии [62], из опытов по одноосному растяжению и сжатию. При одноосном растяжении и одноосном сжатии зависимости между главными деформациями и напряжениями (2.12), (2.13) можно представить в виде ек=Рк±о?+Тк±(с?)П|/ к = 1,2, (2.14) где т = 2п-1; Р]|~,Тк - параметры, определяемые по результатам обработки экспериментальных диаграмм при простом нагружении; верхние индексы «плюс» относятся к характеристикам растяжения, а «минус» - к характеристикам сжатия .

Константы потенциала деформаций в форме (2.7) вычисляются через параметры Рк,Тк следующим образом Ае = (РГ~РГ)/4 ; Ве = (Р,+ + Р,")/4 ; Се = (Р2+ -Р2")/2;

Р2+ + Р2')/2; Ар =[(Т,+ /2п),/п +(-Т,"/2П),/п]/2 ,

Вр = [(Т,+ /2п)1/п -(-Т,-/2п)1/п]/2; (2.15)

Ср= [Т2+/(Т,+/ 2п)(п"1)/Т2-/(-Т," / 2п)("-,)/п] / 2п ;

Ор=[Т2+/(Т1+/2п)(п-,)/п+Т2-/(-Т1-/2п)(п-,)/п]/211.

Константы {Уе}, |Ур} потенциала представленного в форме (2.8), следует вычислять через коэффициенты {Ке}, |Кр| по формулам связи (2.11).

2.2. Моделирование влияния воздействия водородосодержащей среды на титановые сплавы

Проблемой расчета конструкций, деформирующихся в условиях водородосодержащих сред, занимались многие ученые [9, 37, 42, 61, 69, 73, 77, 126, 128, 132] . Однако единый подход к учету влияния газонасыщения на различные металлы и сплавы пока не найден.

Как отмечено выше, наводороживание оказывает на титановые сплавы охрупчивающее действие и приводит к изменению их механических свойств. В результате неравномерного распределения газов по толщине в этих материалах появляется наведенная и изменяющаяся во времени разносопротивляемость.

В связи с этим математическая модель деформирования титановых сплавов в условиях воздействия водородосодержащей среды может быть представлена потенциалом деформаций разносопротивляющегося материала (2.7), (2.8). Для учета воздействия газонасыщения предлагается константы {Ке}, {Уе}, {Кр|, {Ур|, а также показатель степени, функций от уровня наводороживания С . Очевидно, что функциональную зависимость констант материала следует ввести на этапе обработки экспериментальных диаграмм деформирования при одноосном растяжении и сжатии образцов с различной степенью наводороживания. В таблице 2.1 представлены значения коэффициентов Рк и Тк , а также показателя степени N при разном уровне наводороживания для титановых сплавов ВТ1-0 и ТС5.

В результате обработки экспериментальных диаграмм деформирования при испытаниях на одноосное растяжение и сжатие, приведенных на рис. 1.5 [24], установлены функциональные зависимости Pk(C), Тк(С) и п(с) для титановых сплавов ВТ1-0 и ТС5. Аппроксимация экспериментальных данных была проведена с помощью прикладной программы "ORIGIN".

Для сплава ВТ1-0 функции Pk(C), Tk(c) и п(С) представляются следующими зависимостями: к (С) = ajk + а/-кС + а£кС2 ; Рк (С) = аёк + аГк exp(-C/tk) Тк(С) = Ь±к + bfk • ехр[-2(С -qtf )2]/(ц£ • ЛТ2); (2.16) n(C) = d0 + dj exp(-C/d2) .

Для сплава ТС5 аналогичные функции имеют вид: Pk(Q = а£к + afkC + afkC2 + afkC3; Т^С) = bjk • exp(C/t£) ; n(C) = d0+d1C + d2C2+d3C3 . (2.17)

Здесь параметры Pk принимаются в [МПа]-1, а Тк - в [МПа]^2").

Значения эмпирических коэффициентов, входящих в выражения (2.16) - (2.17) приведены в таблицах 2.2 и 2.3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Многочисленные экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что воздействие водорода на ряд конструкционных материалов приводит к появлению в них наведенной неоднородности и разносопротивляемости, меняющейся во времени. В связи с этим для учета влияния воздействия агрессивных сред на свойства материалов при деформировании привлекаются уже известные и разрабатываются новые модели, описывающие напряженно-деформированное состояние тел, материал которых обладает чувствительностью к виду напряженного состояния, развивающейся с течением времени.

Учет воздействия водородосодержащей среды на механические свойства материалов моделируется как наведенная разносопротивляемость и базируется на основе нелинейных определяющих соотношений изотропных разносопро-тивляющихся сред, предложенных в работах Матченко Н.М., Толоконникова Л.А., Трещева A.A.

В диссертационной работе получили развитие теория и методы расчета элементов конструкций, подвергающихся совместному воздействию нагрузок и агрессивных сред.

В соответствии с задачами исследований получены следующие результаты:

1. Построены модель деформирования титановых сплавов с учетом наведенной разносопротивляемости в условиях газонасыщения, модель деформирования железобетонных конструкций с полимербетонным защитным покрытием с учетом диффузного проникновения агрессивной жидкости в объем защитного покрытия и модель деформирования элементов железобетонных конструкций с учетом коррозионных повреждений под действием хлоридов.

- 1242. Построена математическая модель, описывающие деформирование бесконечной толстостенной трубы, выполненной из титановых сплавов, при наводороживании с учетом разных схем нагружения оболочки и двух случаев воздействия водорода.

3. Получено аналитическое решение уравнения диффузии, позволяющее использовать закон изменения концентрации агрессивной среды в объеме элемента конструкции при исследовании изменения свойств материалов под действием агрессивных сред с течением времени.

4. Построена математическая модель деформирования бесконечной толстостенной железобетонной трубы при коррозионном разрушении бетона и арматуры и составной железобетонной трубы с защитным полимербетонным покрытием с учетом диффузии агрессивной среды.

5. Разработаны методики, алгоритмы и программный комплекс (в среде МАТЛАБ), которые позволяют исследовать напряженно-деформированное состояние рассмотренных конструкций и его изменение во времени под влиянием различных коррозионных повреждений материалов, а также предложены возможные варианты оценки срока эксплуатации конструкции до выбраковки при заданной скорости квазистатического нагружения.

6. Проведенные расчеты показали, что коррозионное воздействие вызывает значительное ухудшение деформационных характеристик рассмотренных материалов, а процесс диффузии агрессивной среды приводит к изменению величины и характера распределения по толщине трубы напряжений стэ и ст2 .

- 1257. Результаты численных экспериментов показали, что при совместном воздействии нагрузок и коррозионного повреждения срок эксплуатации железобетонных конструкций до выбраковки в определенных условиях может сократиться в два раза. Тем самым подтверждается необходимость учета характера коррозионного воздействия при расчете элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой.

- 126

1. Ажогин Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. М., Металлургия, 1974.

2. Акимов г. В. Основы учения о коррозии металлов. М.-Л., Изд-во АН СССР, 1953.

3. Акользин П. А., Герасимов В. В. Коррозия конструкционных материалов ядерных тепловых энергетических установок. М., Высшая школа, 1963.

4. Алексеев С.Н. и др. Долговечность железобетона в агрессивных средах. М., Стройиздат, 1990. 217 с.

5. Андрейкив А.Е., Панасюк В.В., Харин B.C. Теоретические аспекты кинетики водородного охрупчивания металлов // ФХММ. 1978. - № 3. - С. 3-23.

6. Армополимербетон в транспортном строительстве/ Под ред. В.И Соломатова. М. : Транспорт, 1979. - 232 с.

7. Арчаков Ю.И. Водородная коррозия стали. М.: Металлургия, 1985. - 192с.

8. Астафьев В.И., Ширяева Л.К. Накопление повреж-денности и коррозионное растрескивание металлов под напряжением. Самара: Изд-во Самарский университет, 1998. 123с.

9. Безухов Н. И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высш. школа, 1968. 512 с.

10. Белоглазов С. М. Наводороживание стали при электрохимических процессах. Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1975.

11. Березин А. В. Влияние повреждений на деформационные и прочностные характеристики твердых тел. М.: Наука, 1990. - 135 с.

12. Беркуштис Г.К., Кларк Г.Б Коррозионная устойчивость металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях. М.: Наука, 1971. - 156 с.

13. Берман Г.М., Татишвили Т.И. Коррозионно-стойкие армополимербетоны. Тбилиси: Сабчота Сакартвеле, 1980. - 140 с.

14. Вайнман А.Б., Мелехов Р.К. Водородное охрупчи-вание элементов паровых котлов высокого давления // Коррозия и защита от коррозии. 1988. - № 14. - С. 113-173.

15. Варвак П. М., Варвак Л. П. Метод сеток в задачах расчета строительных конструкций. М.: Стойиздат, 1977. - 160 с.

16. Васильев А.И. Оценка коррозионного износа рабочей арматуры в балках пролетных строений автодорожных мостов // Бетон и железобетон. № 2. - 2000. - С. 2023.- 12819. Галактионова H.A. Водород в металлах. М., Металлургия, 1967.

17. Гельд П.В., Рябов P.A. Водород в металлах и сплавах. М., Металлургия, 1974.

18. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г. А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. - 316 с.

19. Герасимов В.В., Герасимова В.В. Коррозионное растрескивание аустенитных нержавеющих сталей. М., Металлургия, 1976.

20. Гервиц Т. Я. Влияние газонасыщения на статическую прочность титановых сплавов//ФХММ. 1981. - № 2. -С. 45 - 48.

21. Глазунов С. Г., Моисеев В. Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974. - 368 с.

22. Гликман л. А. Коррозионно-механическая прочность металлов. M.-JI., Машгиз, 1955.

23. Гузеев Е.А., Леонович С.Н., Милованов А.Ф., Пи-радов К.А., Сейланов Л.А. Разрушение бетона и его долговечность. Минск, 1997. - 170 с.

24. Гусев Б.В., Степанова В.Ф., Черныщук Г.В. Модель расчета коррозионной стойкости бетона при воздействии агрессивной углекислоты воздуха // Бетон и железобетон. № 1. - 1999. - С. 27-28.- 12929. Демичев В.H., Прохорова A.B., Сергеева С.Б.,

25. Трещев A.A. Модель деформирования титановых сплавов в процессе насыщения материалов водородом// Проблемы освоения подземного пространства/ Труды Международной конференции. Тула: ТулГУ, 2000. - С. 107-108.

26. Дривинг А.Я., Федоров Е.И. К расчету стержней из нелинейно-упругого материала при больших прогибах // Строительная механика и расчет сооружений. 1972. - № 1. - С. 43-45.

27. Дубницкий В.Ю., Чернявский B.JT. Прогнозирование стойкости бетона при сложных агрессивных воздействиях на основе оценки величины коррозионного состояния // Изв. вузов. Строительство и архитектура.- 1990. № 1. - С. 122-125.

28. Дубовой В.Я., Романов В.А. Сталь, 1947, № 12, с. 727-732.

29. Журков С. Н., Томашевский Э.Е. // ЖТФ. 1955. -Т. 25. - № 1. - С. 66.

30. Извольский В.В., Сергеев H.H. Коррозионное растрескивание и водородное охрупчивание арматурных сталей железобетона повышенной и высокой прочности. Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та, 2001. - 163 с.

31. Кантор Б.Я. Нелинейные задачи теории неоднородных пологих оболочек. Киев: Наукова думка, 1971. -136 с.

32. Кириллова Л.А., Овчинников И.Г. Об идентификации нелинейных моделей деформирования разномодульных материалов. Саратов, политехи, ин-т. - Саратов, 198 9- 13 с. Рукопись деп. в ВИНИТИ 2 августа 1989 г. № 5203- В89.

33. Киселевский В.Н. Изменение механических свойств сталей и сплавов при радиационном облучении. Киев: Накова думка, 1977. - 104 с.

34. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Буханова A.A. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974. - 544 с.

35. Колачев Б. А. Водородная хрупкость металлов. -М.: Металлургия, 1985. 217 с.

36. Колотыркин Я. М. Защита Металлов, 1967, № 6, с. 668-678.

37. Коррозия: Справ. Изд./ Под ред. JI.JI. Шрайера. -Пер. С англ. М.: Металлургия, 1981. - 632 с.

38. Коррозия и защита химической аппаратуры: Справочное руководство/ Под ред. Сухотина A.M., Шрейдера А.В и Арчакова Ю.И. Т. 9. - Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. - М. : Химия, 1974. -576 с.

39. Коррозия конструкционных материалов в жидких щелочных металлах. М.: Атомиздат, 1977. - 264 с.

40. Коттерилл П. Водородная хрупкость металлов. М., Металлургиздат, 1963.

41. Кривцов A.B. Расчет прямоугольной пластины на. упругом основании с учетом воздействия хлоридсодержащих сред // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Сб. науч. трудов. Саратов: Изд-во Са-рат. ун-та, 2001. - С. 71-77.

42. Крупичка А. Г. Исследование полимербетонных конструкций с учетом влажности среды. Автореф. дис. -М.: МИИТ, 1980. - 21 с.

43. Крылов Б. С. Влияние водорода на механические свойства сплава ВТ15 и о механизме водородного охрупчивания//Изв. АН СССР. Металлы. — 1967. — № 4. -С. 147-155.

44. Лаврега Л.Я., Байза А.И., Бориславская И.В., Роусекова И., Унчик С.Я. Исследование коррозионного воздействия на цементный камень низкоконцентрированныхрастворов органических кислот // Изв. вузов. Строительство и архитектура.- 1989. № 11. С. 58-61.

45. Литвин В.В. Влияние эксплуатационных наводора-живающих сред на долговечность парогенераторных сталей при малоцикловой усталости. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. - Киев, 1981. - 16 с.

46. Лихачев Ю.И., Пупко В.Я. Прочность тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. М. : Атомиздат, 1975. - 280 с.

47. Ломакин Е. В. Нелинейная деформация материалов, сопротивление которых зависит от вида напряженного со-стояния//Изв. АН СССР. МТТ. 1980. - № 4. С. 92-99.58. Лукаш П.А. Основы нелинейной строительной механики. - М.: Стройиздат, 1978. - 208 с.

48. Мамаев Т.Л., Гузеев Е.А., Пирадов К.А. Трещино-стойкость бетона в условиях развития процессов сульфатной коррозии // Бетон и железобетон. № 2. - 1999. -С. 23.

49. Манин В.Н., Громов А.Н. Физико-химическая стойкость полимерных материалов в условиях эксплуатации. -Л.: Химия, 1980. 248 с.

50. Маричев В.А. Использование линейной механики разрушения при изучении коррозионного растрескивания высокопрочных материалов // Защита металлов. 1973. -Т. 9, № 6. - С. 650 - 665.

51. Матченко Н. М., Трещев А. А. Теория деформирования разносопротивляющихся материалов. Определяющие соотношения. Москва Тула: РААСН - ТулГУ. 2000. -14 9

52. Мелнис А.Э., Кнетс И.В. Влияние влаги на механическое поведение костной ткани // Механика композитных материалов. 1981. - № 2. - С. 305-312.

53. Мороз JI. С., Чесулин Б. В. Водородная хрупкость металлов. М., Металлургия, 1967.

54. Москвин В. М., Иванов Ф. М., Алексеев С. Н., Гузеев Е. А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.: Стройиздат, 1980. - 536 с.

55. Невзоров Б.А. Коррозия конструкционных материалов в натрии. М.: Атомиздат, 1968. - 160 с.

56. Никитин В.И. Физико-химические явления при воздействии жидких металлов на твердые. М. : Атомиздат, 1967. - 432 с.

57. Обухов A.C. Расчет на прочность конструкций из пластмасс и стеклопластиков в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. М. : Машиностроение, 1978 . - 142 с.

58. Овчинников И.Г., Кириллова J1.A. Учет влияния водородосодержащей среды на деформирование гибких круглых пластин. Саратов, 1988. - 9 с. - Рукопись представлена Сарат. политехи, ин-том. Деп. В ВИНИТИ 8 августа 1988, № 6339-888.

59. Овчинников И.Г., Гарбуз Е.В.* Влияние кинетики диффузии агрессивной жидкости на напряженное состояниетолстостенной оболочки//Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1987. № б. - С. 31-34.

60. Овчинников И.Г., Раткин В.В., Гарибов Р.Б. Работоспособность сталежелезобетонных конструкций в условиях воздействия хлоридсодержащих сред. Саратов: Изд-во СГУ, 2002. 155 с.

61. Овчинников И.Г., Инамов P.P. Влияние сульфато-содержащих сред на поведение железобетонных конструкций / Сарат. гос. ун-т.- Саратов, 1998. 2 6 с. Деп. в ВИНИТИ 18.12.98. № 3758-В98.

62. Панаскж В.В., Андрейкив А.Е., Харин В.С. Теоретический анализ роста трещин в металлах при воздействии водорода // ФХММ. 1981. - № 4. - С. 61-75.

63. Паркинс Р. Н. и др. Защита металлов, 1973, № 5, с. 515-540.

64. Писаренко Г.С., Киселевский В.Н. Прочность и пластичность материалов в радиационных потоках. Киев: Наукова думка, 1979. - 284 с.

65. Перлин С.М., Макаров В.Г. Химическое сопротивление стеклопластиков. М.: Химия, 1983. - 184 с.

66. Петров В.В., Иноземцев В.К., Овчинников И. Г. Деформирование элементов конструкций из нелинейно раз-номодульного неоднородного материала. Саратов: СГУ, 1988. - 160 с.

67. Петров В.В., Овчинников И. Г., Шихов Ю. М. Расчет элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой. Саратов: СГУ, 1987. - 288 с.

68. Пирадов К.А., Гузеев Е.А., Мамаев Т.Л., Абдул-лаев К.У. Определение критического коэффициента интенсивности напряжений бетона и железобетона при поперечном сдвиге // Бетон и железобетон. № 5. - 1995. - С. 18-20.

69. Полак А.Ф., Ратинов В.Б., Гельфан Г.Н. Коррозия железобетонных конструкций зданий нефтехимической промышленности. М., Стройиздат, 1971. 176 с.

70. Полак А. Ф., Гельфман Г. Н., Яковлев В. В. Антикоррозионная защита строительных конструкций на химических и нефтехимических предприятиях. Уфа: Башкирское кн. изд-во, 1980. - 80 с.- 13686. Попова М.В., Степанова Р.Д., Шленский О.Ф.

71. Влияние диффузии жидкости на жесткость образцов из полиформальдегида при изгибе // Механика полимеров. -1974. № 6. - С. 1124-1127.

72. Потапов Ю.Б., Соломатов В.И., Селяев В.П. Полимерные покрытия для железобетонных конструкций. М.: Стойиздат, 1973. - 129 с.

73. Похмурский В. И. и др. Влияние водорода на процессы деформирования и разрушения железа и стали. Киев, Наукова думка, 1977.

74. Прочность газопромысловых труб в условиях коррозионного износа / Гутман Э.М., Зайнуллин P.C., Шаталова Т и др. М.: Недра, 1984. - 76 с.

75. Прохорова A.B., Сергеева С.Б., Трещев A.A. Модель деформирования материалов, находящихся под действием физически активной среды// Современные проблемы прочности, пластичности и усталости/ Тезисы докладов V

76. Международного научного симпозиума. Тверь: ТверьГТУ, 2000. - С. 34.

77. Прохорова A.B., Толоконников Л.А., Трещев A.A. Влияние агрессивной среды на напряженно-деформированное состояние подземных коллекторов// Проблемы освоения подземного пространства/ Труды Международной конференции. Тула: ТулГУ, 2000. - С. 143-147.

78. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств // Под общ. ред. М.Ф. Михалева. -Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1984. 301 с.

79. Розенфельд И. Л. Коррозия и защита металлов. М., Металлургия, 1970.

80. Романов В. В. Влияние коррозионной среды на циклическую прочность металлов. М., Наука, 1969.

81. Рубецкая Т.В., Бубнова Л. С., Любарская Г.В. // Повышение коррозионной стойкости бетона и железобетонных конструкций. М., 1975. - С. 10-17.

82. Рудобашта С. П., Карташов Э. М. Диффузия в химико-технологических процессах. М. : Химия, 1993. -1993. - 208 с.

83. Рябченков А. В. Коррозионно-усталостная прочность сталей. М., Машгиз, 1953.

84. Сергеева С.Б., Сычева (Прохорова) A.B., Трещев A.A. Модель влияния газонасыщения на деформирование материалов аппаратов и машин // Известия ТулГУ. Подъемно-транспортные машины и оборудование. Тула: ТулГУ. 1999. -Вып.2. - С. 303-313.

85. Сергеева С.Б., Сычева (Прохорова) A.B./ Трещев A.A. Модель влияния газонасыщения на напряженно-деформированное состояние материалов// Изв. ; вузов. Строительство. 1999. - № 12. - С. 14-20.

86. Сетков В. Ю., Шибанова И. С., Рысева О. П. Разрушение железобетонных конструкций промышленных зданий при действии хлора// Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1989. № 11. С. 6 - 10.

87. Смяловски М. Защита металлов, 1967, № 3, с. 267-277.

88. Соколовский В.В. Теория пластичности. М. : Высшая школа, 1969. - 608 с.

89. Трещев А. А., Ковалев Д. Г., Неделин А. В. Деформирование толстостенной железобетонной трубы//Изв. ТулГУ. Технология, механика и долговечность строительных материалов, конструкций и сооружений. Москва -Тула. - 2001. - С. 143 -147.

90. Трещев A.A., Сычева (Прохорова) A.B. Аспекты повышения безопасности эксплуатации трубопроводов, наполненных агрессивными жидкостями // Энергосбережение экология и безопасность. Международная научно-техническая конференция. Тула: ТулГУ, 1999. - С. 101.

91. Трещев A.A., Прохорова A.B. Применение интегральных преобразований при исследовании процессов диффузии // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии. Сборник материалов Международной конференции. Тула: ТулГУ. - 2001. С. 80-81.

92. Трещев A.A., Прохорова A.B. Влияние агрессивной среды на НДС толстостенной составной цилиндрической оболочки // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии. Сборник материалов Международной конференции. Тула: ТулГУ. - 2001. С. 101-102.

93. Трещев A.A., Прохорова A.B., Сергеева С.Б. Модель деформирования материалов, находящихся под воздействием физически активной среды // Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. Тула: ТулГУ. - 2001. -С. 121-125.

94. Трещев A.A., Прохорова A.B., Ковалев Д.Г. Модель деформирования двухслойной цилиндрической оболочки в условиях воздействия коррозионной среды // Известия ТулГУ. Строительные материалы, конструкции и сооружения. Тула: ТулГУ. - 2003. Вып.4.-С.124-130.

95. Трещев A.A., Прохорова A.B., Ковалев Д.Г. Деформирование цилиндрической оболочки, выполненной из титановых сплавов в условиях газонасыщения // Известия ТулГУ. Строительные материалы, конструкции и сооружения. Тула: ТулГУ. - 2003. Вып.5.-С. 119-123.

96. Федорцов А.П., Потапов Ю.Б. Физико-химическая стойкость полимербетонных композитов в агрессивных средах // Композиционные материалы и конструкции для сельскохозяйственного строительства. Саранск, 1980. - С. 87-96.

97. Фрегер Г.Е., Цой Н.Г Влияние агрессивных сред на прочностные и упругие свойства стеклопластиков, • изготовленных в вакууме // Физико-химическая механика-материалов. 1974. - № 5. - С. 77-79.

98. Харин B.C. Оценка прочности металлических элементов машин и конструкций в условиях воздействия водо-родосодержащих сред // Механика конструкций, работающих-при воздействии агрессивных сред / Сарат. политехи, инт. Саратов. - 1987. - С. 20 - 24.

99. Цикерман Л. Я. Диагностика коррозии трубопроводов с применением ЭВМ. М.: Недра, 1977. - 319 с.

100. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. -М.: Наука, 1974. 640 с.

101. Чернявский В.Л. Повышение антикоррозионных свойств бетона. Киев: Буд1вельник, 1983. - 88 с.

102. Шорохов. М.Х., Мещеряков В.Н. Фазовые превращения и изменения свойств сплавов титана при сварке. -М.: Наука, 1973. 160 с.

103. Шрейдер A.B., Шпарбер И.С., Арчаков Ю.И. Влияние водорода на химическое и нефтяное оборудование. М., Машиностроение, 1976. 144 с.

104. Юрайдо Б.Ф. К расчету статической несущей способности цилиндрического элемента сосуда, находящегося под внутренним давлением водорода // Исследования по механике деформируемых сред / Иркутский политехи.■ин-т. Иркутск, 1982. - С. 136 - 139.

105. Andrade К. and oth. Cover Cracking and Amount of Rebar Corrosion. Concrete Repair, Rehabilitation and Corrosion. London 1996. pp. 263-273.

106. Bablik H. Galvanizing (Hot-Dip) London, 1950, p. 256.

107. Bastien R., Azou P. Comptes Rendus, 1950, v. 231, n. 2, p. 147-148.

108. Logan H. L. The stress corrosion of metals., N.Y., Y. Wiley, 1967.

109. Ramberg W. and Osgood W.R. Descriptions of stress-strain Curves by Three Parameters. NACA TN-902, NOW NACA, 1943.

110. Seimodaira Saburo-Corros. Eng., 1976, v. 25, n. 10, p. 627-633.

111. Sykes S., Burton H., Gregg C. Journal of the Yron and steel Institute, 1949, v. 156, p. 155-166.