Повідомлення про помилку

Warning: ini_set() [function.ini-set]: A session is active. You cannot change the session module's ini settings at this time in drupal_environment_initialize() (line 692 of /home/visnyk-nanu/www/includes/bootstrap.inc).

Вісник НАН України. 2017. № 2. С. 72-77
https://doi.org/10.15407/visn2017.02.070

ПРИХОДЬКО Руслан Павлович –
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник відділу повзучості і тривалої міцності Інституту проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України

ПРОГНОЗУВАННЯ ТРИВАЛОЇ МІЦНОСТІ ТА МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ПОВЗУЧОСТІ ЖАРОМІЦНИХ МАТЕРІАЛІВ
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 
21 грудня 2016 року

Розроблено новий метод прогнозування тривалої міцності матеріалів, що ґрунтується на концепції базових діаграм. Запропоновано прості співвідношення, що пов'язують розрахункову довговічність і відповідне їй діюче напруження, визначене за базовою діаграмою. Ефективність методу проілюстровано при розрахунках довговічності сталей SUS 316-HP (18Cr-12Ni-Mo) і JIS SCMV 4NT (2,25Cr-1Mo) для досить широких діапазонів діючих напружень і температур. Показано переваги запропонованого підходу порівняно з найпоширенішими параметричними методами Ларсона–Міллера, Орра–Шербі–Дорна, Менсона–Саккопа, Труніна та ін.

Ключові слова: повзучість, діаграми тривалої міцності, параметричні методи, конкретизація визначальних співвідношень.

У повсякденному житті ми щодня користуємося величезною кількістю технологічних розробок, які з року в рік стають усе більш досконалими і значно розширюють наші можливості. Сьогодні ми маємо змогу переміщуватися з великою швидкістю на літаках, автомобілях, кораблях, досліджувати глибини океанів, вивчати близький і далекий космос. Для досягнення своїх цілей ми використовуємо найрізноманітніші прилади і устаткування. Значна частина елементів, з яких складаються сучасні машини і механізми, перебуває під дією тривалого навантаження в умовах високих температур. Наприклад, це деталі парових і газових турбін, реактивних двигунів, технологічних установок з перегонки нафти і газу тощо. Для прогнозування залишкового ресурсу та несівної здатності елементів таких відповідальних конструкцій потрібні ефективні методи, які б враховували наявність деформацій повзучості та зміну механічних характеристик матеріалу в процесі його експлуатації. Тому проблемі прогнозування довговічності матеріалу присвячено велику кількість робіт. Зокрема, слід відзначити внесок таких науковців, як Ю.М. Работнов, І.І. Трунін, Ф. Ларсон, Дж. Міллер, Р. Орр, О. Шербі, Дж. Дорн та ін. [1–4]. Кожна із запропонованих ними моделей дає задовільну достовірну інформацію у визначених інтервалах використання, проте кожна з них має і певні обмеження.

При оцінюванні залишкового ресурсу елементів конструкцій за основу розрахунків беруть експериментальні дані з тривалої міцності та повзучості досліджуваного сплаву, які отримують при проведенні досліджень на зразках-свідках.

На рис. 1 наведено загальний вигляд діаграм тривалої міцності та кривих повзучості [5]. Можна бачити, що кожна діаграма змінює свій нахил і кривизну залежно від напруження і температури, що свідчить про різний характер поведінки матеріалу за різних умов експлуатації. Тому чим більшу експериментальну базу даних ми маємо, тим точніший результат екстраполяції отримаємо. Сьогодні надзвичайно гостро стоїть проблема обґрунтованого подовження ресурсу з гарантованою функціональною придатністю елементів конструкцій теплоенергетики до 300 тис. годин і більше, виходячи з експериментальних даних обмеженого терміну дослідження. У зв’язку з цим вивчення процесів повзучості і тривалої міцності складнолегованих жароміцних сплавів та розроблення ефективних методів прогнозування процесів повзучості і тривалої міцності є актуальним завданням інженерної практики, яке має велике наукове і прикладне значення.

Головною метою нашої роботи було встановлення закономірностей статичного тривалого деформування і міцності жароміцних сплавів та розроблення моделей прогнозування залишкового ресурсу відповідальних елементів конструкцій. Предметом дослідження були зразки з лопаток газових турбін (рис. 2).

Що стосується досліджуваних лопаток газових турбін, то одним з основних видів пошкодження таких відповідальних елементів конструкцій є необоротні процеси деформування: під час тривалої експлуатації на кінцях лопаток під дією відцентрової сили виникають статичні напруження, що спричинюють процеси повзучості і врешті-решт призводять до руйнування. 

Повний текст