Отзыв научного руководителя (Исследование и оптимизация высокоградиентных термонапряженных состояний сочлененных оболочечных оболочечных конструкций в технологических процессах энергетического машиностроения)

отзывнаучного консультанта на диссертационную работу Мироновой ЛюбовиИвановны«Исследованиеиоптимизациявысокоградиентныхтермонапряженных состояний сочлененных оболочечных конструкций втехнологическихпроцессахэнергетическогомашиностроения»,представленную на соискание ученой степени доктора технических наук поспециальности 01.02.04 - «Механика деформируемого твердого тела»Работа Л.И. Мироновой посвящена исследованию термонапряженныхсостояний элементов конструкций энергетического машиностроения,возникающих под воздействием высокоградиентных температурных полей,присущих технологиям изготовления, таким как сварка, термообработка ипрочим подобным технологическим операциям.

Разработанные адекватныерасчетные модели, адаптированные к реальным условиям технологическихпроцессов энергетического машиностроения, позволили в дальнейшемпровести оптимизацию высокоградиентных термонапряженных состоянийсложных оболочечных конструкций по температурным напряжениям иминимизировать упругопластические деформации в зоне технологическоговлияния.Необходимость постановки и проведения данной работы обусловленавостребованностью научного обоснования прочности и надежностиэнергетических установок на разных этапах жизненного цикла, внедренияконструкторских и технологических достижений в создании отечественнойконкурентоспособной техники.

Возникающая при этом задача обеспечениядолговечности и безопасности энергетических объектов с повышеннымиэксплуатационными свойствами имеет важное хозяйственное значение.Отсюда непосредственно вытекает актуальность темы диссертационнойработы.В диссертационной работе автором исследованы термонапряженныесостояния наиболее распространенных конструкций энергетическогомашиностроения оболочечного типа. Среди них: сосуды высокого давленияэнергетических аппаратов, элементы корпусных конструкций энергетическихустановок, детали и узлы технологической оснастки металлургическогопроизводства.

Технологическим процессам их изготовления характернылокальное неоднородное высокоградиентное термонагружение, объемнаядеформация металла в зоне технологического влияния, концентрацияупругопластических напряжений в окрестностях сварного соединения,способствующих образованию технологических дефектов в виде трещин иусадочной пористости. Сочетание подобных негативных факторов вопределенных эксплуатационных условиях может привести к снижениюработоспособности и возможному последующему разрушению конструкции.В настоящее время прослеживаются две тенденции развитияэнергетическойотрасли,заключающихсякаквмодернизациисуществующего оборудования, так и в разработке новых конструкций изперспективных материалов с повышенными эксплуатационными свойствами.Во многих случаях, когда ресурсы оптимального проектирования исчерпаны,первостепенное значение в создании высококачественного энергетическогооборудования приобретают технологии изготовления, которым свойственновозникновение в конструкциях упругопластических деформаций.Научно обоснованные мероприятия, связанные со снижением опасныхуровней температурных напряжений и деформаций, требуют разработкисоответствующихметодовисследованияиопределяютцельдиссертационной работы Мироновой Л.И, которая заключается в разработкерасчетно-экспериментальных методов исследования и практическойреализации адекватных моделей в оптимизации высокоградиентныхтермонапряженных состояний сочлененных конструкций оболочечного типа,обусловленных особенностями технологических процессов энергетическогомашиностроения.Примечателен тот факт, что в решении ряда важных технологическихпроблем, связанных с производством высококачественной продукции, авторприводиттеоретическоеобоснованиевозможностейполученияответственных элементов конструкций с наименьшим остаточнымдеформированным состоянием в процессе изготовления на основе теориитермоупругости и методов механики деформируемого твердого тела.Диссертант весьма подробно рассмотрел особенности сложныхоболочечных конструкций энергетического машиностроения и условия ихизготовления.

Большое внимание уделено сварочному производствуответственных элементов, прочностная надежность которых существеннозависит от остаточного напряженного состояния. Жесткие требования,предъявляемые к подобным конструкциям, включают в числе прочихвопросыобеспеченияминимальныхповеличинетемпературныхдеформаций, размерной стабильности и точности изготовления основныхнесущих элементов.Для исследования и оценки предельного состояния сочлененныхоболочечных конструкций, обусловленных действием высоких температур идавлений, диссертант предложил расчетно- феноменологический метод ифеноменологическую модель, в которых принимается, что переходномупроцессу из упругого в упругопластическое состояние конструкциисоответствуем минимум энергии упругой деформации оболочки.

Такаяпостановка вопроса успешно реализована в развитии уточненного методаоценки предельных состояний ответственных элементов конструкций.На основе многочисленных собственных научных публикацийдиссертант предложил универсальный подход к определению экстремальныхтемпературных полей на основе минимизации функционала упругой энергиидеформации оболочки в энергетическом пространстве, позволяющийприменить единую методику решения температурной задачи. Разработаныадекватные модели и расчетно-экспериментальные методы исследования иоптимизациивысокоградиентныхтермонапряженныхсостоянийсочлененных оболочечных конструкций в технологических процессахэнергетическогомашиностроения,основанныенаиспользованииэнергетических методов термоупругости, теории экстремальных задач ивариационных принципов механики деформируемого твердого тела.Развитию теоретических основ оптимизации напряженного состояниятонких оболочек за счет выбора градиентности температурных полей в зонелокального нагрева при достаточно общего вида ограничениях надопустимые функции посвящены многие работы исследователей, в том числетаких известных авторов, как Э.И.Григолюк, Я.С.Подстригач, Я.И.Бурак.Отличительной особенностью диссертационной работы Мироновой Л.И.

отпредыдущихисследованийявляетсятообстоятельство,чтооптимизационные моделистроятсяне на выбореоптимальныхтемпературных полей в процессе нагрева оболочечных конструкций (чтоисключено в сварочном производстве), а на минимизации температурныхдеформаций за счет выбора оптимальной конструктивной формы ипараметров режимов сварки. Такой подход является новым в развитииприкладных методов механики деформируемого твердого тела.В то же время, в связи с многочисленными приложениями (зональныйотпуск, предварительный и сопутствующий подогрев в процессе сварки идр.) в работе приведено решение задач локального нагрева тонких оболочекдвижущимся источником тепла с учетом ассиметрии и неоднородноститолщины стенки при сочленении структурных элементов оболочки спластиной. Разработанные ранее методики в рассмотрении таких вопросовприводят к довольно громоздким исходным соотношениям задачтермоупругости и пластичности.

Получение их решения по известным влитературе методикам, основанным на аналитических методах, связано созначительнымиматематическимитрудностями.Поэтомуавторразрабатываетэффективнуюметодикучисленногорешениярассматриваемого класса экстремальных задач методом конечных элементов,используя современные программные пакеты LAB VIEW и ANSYS.Проведенная на этой основе оптимизация термонапряженного состоянияпозволилазначительноснизитьдеформативностьиразмернуюнестабильность натурной сварной конструкции. Диссертант в полной меревладеет навыками компьютерных технологий для их применения в решениитакого класса задач механики деформируемого твердого тела.Разработанные оптимизационные модели диссертант строит на основепредложенных алгоритмов оптимизации, позволяющие оценивать, как самикритерии, так и выстроенные взаимоотношения между ними.

Одним из путейтакого подхода является введение априорных весовых коэффициентов длякаждого из критериев на основе поиска общности закономерностей, вкачестве которого диссертант предлагает принять уравнение механикисплошнойнеоднороднойизотропнойсредывперемещениях.Оригинальность таких предложений, безусловно, способствует развитиютеоретических методов оптимизации.Авторуспешноосуществилэкспериментальнуюреализациюпредложенных математических моделей в расчетах температурныхнапряжений сочлененных оболочечных элементов с учетом особенностейтехнологий изготовления. Проведена верификация расчетного методаопределениятермонапряженногосостояниясварныхконструкцийоболочечноготипа, обусловленногодействиемвысокоградиентныхтемпературныхполей.Экспериментальноопределеныостаточныетемпературные напряжения в натурных сварных образцах на основекорреляции механического и металлографических методов исследования.Практическая значимость проведенных исследований заключается вэффективном использовании разработанных адекватных моделей припроектировании сложных конструкций энергетического машиностроения сучетом полного жизненного цикла «проектирование - изготовление эксплуатация».Автордиссертацииосновательновладеетпредложеннымитеоретическимии экспериментальнымиметодамиисследованиявысокоградиентныхтермонапряженныхсостоянийсочлененныхоболочечных конструкций, адаптированных к технологическим процессамэнергетического машиностроения, и приведенными научно обоснованнымимеханизмами оптимизации по остаточным уровням температурныхнапряжений.В задачу научного консультанта входило лишь развернутоеобсуждение тех вопросов, которые предложил диссертант.

С полнойуверенностью считаю, что автор диссертационной работы Миронова Л.И.заслуживает присуждения ей ученой степени доктора технических наук поспециальности 01.02.04 - «Механика деформируемого твердого тела»Научный консультантчлен-корреспондент РАН РФ, доктор технических наук,профессор, главный научный сотрудник ФГУГ1 НИИНПО «Луч»Подпись заверяюИ.И.

Федик.