Диссертация (1144175), страница 17
Текст из файла (страница 17)
P6 ,гдеP1, 2,3...,6 ВБРпопотенциальнопроизводственным отказам.возможным(4.22)конструктивными124В настоящей работе рассмотрим определение вероятности безотказнойработы Р1 , связанной с разрушением корпусных деталей арматуры. Сделаемследующие допущения:1. Отказы, связанные с разрушением корпусных элементов, являютсяслучайными событиями;2.
Распределение механических свойств конструкционных металлическихматериалов подчинено нормальному закону (установлено на основемногочисленных экспериментальных исследований [110]);3. Корпусные элементы арматуры за время срока службы испытываютодиночные ударные нагрузки и не находятся под постоянныминагрузками;4. Прочность и износостойкость материалов, а также качество и прочностьих поверхностного слоя являются взаимосвязанными характеристиками;5. Разрушение корпусного элемента определяется трещиностойкостьюматериала в любой момент срока службы.Исходя из последнего допущения, можно записать следующее соотношениедля вероятности неразрушения материалаP1 Вер ( K1C K1TC ) 0 ,(4.23)где K1C трещиностойкость материала элемента арматуры в любой момент срокаслужбы;K1TC теоретический коэффициент интенсивности напряженийматериала обладающего теоретической прочностью T .Если K1C и K1TC подчиняются нормальному распределению, то их линейныекомбинации также подчиняются этому же закону.
В силу этого введем величинуквантиль, являющуюся линейной комбинацией величин K1C и K1TC . КвантильюZ P нормального распределения, соответствующего вероятности Р1, являетсячисло, удовлетворяющее равенствуF ( Z P1 ) P1 .(4.24)125Квантиль Z P связана с K1C и K1TC , имеющими различные разбросы,соотношениемZ P1 K1C K1TC 2K 1C 2K T,(4.25)1Cгде < > означает средние значения; 2 дисперсии (среднеквадратичныеотклонения) соответствующих параметров.Найдём K1C и K1TC . Теоретический коэффициент интенсивности напряженийматериалаопределяетсятеоретическойпрочностьюTследующимсоотношением [111]K1TC T R mE a ,(4.26)где T mE [11] – теоретическая прочность; m 0,1 ; Е модуль Юнга; R радиуспри вершине трещины; а межатомное расстояние. Таким образом, 2K21Cопределяется 2E .K1C в общем случае необходимо определять из специальных испытаний наопределённых образцах, что является неприемлемым условием в условияхэксплуатации элементов арматуры.
В связи с таким положением определимтрещиностойкость материалов по некоторой аналогии с (4.26) в следующемвидеK1C s l ,(4.27)где s предел текучести материала; l некая длина макротрещины, котораяприводит к разрушению детали. В качестве длины l может быть взята величинаl 0,1b ,(4.28)где b некий характерный размер детали (толщина стенки, диаметр сплошногостержня и т.д.).Влияние качества и прочности поверхностного слоя на общую прочностьматериала учтём коэффициентомГрюнайзенаобработанной Gb / GSповерхностии(GSиG b коэффициентыповерхностиобразцапосле126специальныхкоррозионныхиспытаний, 1,5 3,0 экспериментальнаяконстанта) [112].
Коэффициенты Грюнайзена поверхности можно определитьметодом поляритонной спектроскопии [112, 113].С учётом (4.26) – (4.28) соотношение (4.25) можно переписать в следующемвидеZ P1 (GS / Gb ) s 0,1b 0,1E a 2 s 2E.(4.29)Зная значение Z P , по таблице квантилей [69] можно определить Р1. Такимобразом, предложенная методика определения вероятности безотказной работыпо разрушению корпусных деталей арматуры ПА позволяет избежатьдорогостоящих испытаний на натурных образцах.127Выводы к главе 41.
Установлены особенности механизмы микропластической деформации иразрушения процессов динамического деформирования исследованныхматериалов на разрезном стержне Гопкинсона;2. Проведенные численные расчёты корпусных элементов арматуры ПАпозволили установить, что существующиеконструкции имеютнеобоснованно завышенные прочность и массогабаритные размеры;3.
Разработанаметодикирасчётапрочностистержневыхэлементоварматуры и вероятности безотказной работы по неразрушению корпусныхдеталей арматуры ПА, учитывающая прочность и качество поверхностиих материалов.128ЗАКЛЮЧЕНИЕОсновные результаты и выводы1. Установлены закономерности влияния рецептуры присадок, химическогосоставафлюсаипараметровтехнологическогопроцессалазерноголегирования поверхностного слоя изделий судовой арматуры из бронзыБрАЖНМц 9–4–1–1. Применение в качестве присадки алюминия и флюса ссодержанием 20% хлористого калия, а также увеличение скорости обработкидо 13 мм/с, за счет повышения мощности излучения до 2,5 кВт при лазерномлегированииповерхностногообеспечиваетслояболееглубину700мкмупрочненного,прибездефектногодостижениизначениямикротвердости, превышающей более чем в два раза по сравнению состандартной обработкой.2.
Установлено, что при фиксированной плотности потока энергии вусловиях электронной–пучковой обработки поверхности металлическихсплавов с повышением количества импульсов излученияпараметрыизносостойкости титанового сплава 3М, нержавеющей стали 08Х18Н10Т ибронзы БрАЖНМц 9–4–1–1 снижается в 2 – 3 раза шероховатостьповерхности, повышается на 25 – 50% микротвёрдость приповерхностногослоя и увеличивается на 15 – 50% износостойкость образцов;3. Определены динамическиесвойстваметаллическихматериалов,применяющихся для изготовления типичных элементов арматуры ПА, в томчисле после их выдержки в проточной морской воде, что позволяет с большейточностью проводить расчёты прочности элементов арматуры;4.
Установлено, что в условиях динамического нагружения разрезногостержня Гопкинсона с ростом скорости деформации размер очага разрушенияуменьшается;5. Разработана методика расчета вероятности безотказной работы элементовсудовой арматуры и корпусных деталей подводных аппаратов из различных129материалов, с учетом прочности и наличия микродефектов поверхностногослоя130Список литературы1. Войтов Д.В. Подводные обитаемые аппараты. – М.: ООО «ИздательствоАСТ», 2002.
– 303 с.2. Сиденко К.С., Голобоков С.А. Автономные необитаемые аппараты –носители минного оружия // Россия и АТР. 2009. № 2. С. 119 – 130.3. Бочаров Л. Необитаемые подводные аппараты: состояние и общиетенденции развития // Электроника: Наука. Технология. Бизнес.
2009. №7. С. 62 – 69.4. Белоусов И. Современные и перспективные необитаемые аппараты ВМССША // Зарубежное военное обозрение. 2013. № 5. С. 79 – 88.5. Самко Ю.Г. Подводные аппараты ВМФ СССР и России // Военнотехнический альманах «Тайфун». 1999. № 3 (15). С. 3 – 11.6. Озерецковский О.И. Действие взрыва на подводные объекты / Под ред.Е.С. Шахиджанова. М.: ФГУП «ЦНИИХМ», 2007. 262 с.7. Кузнецов Н.М. Ударная волна подводного атомного взрыва.
// Горение ивзрыв. 2015. Т.8, № 2. С. 68 – 77.8. Коул Р. Подводные взрывы. М.: Изд-во иностранной литературы, 1950.494 с.9. Гитерман Е. Аудиовизуальные, гидроакустические и сейсмическиенаблюдения вблизи источника при подводных взрывах в Мёртвом море //Физика горения и взрыва. 2009. Т. 45, № 2. С. 124 – 136.10. Уткин А.В.
Влияние кинетики разрушения материалов на амплитудуоткольного импульса // Прикладная механика и техническая физика. –2011. Т.52, № 1. С. 185 – 193.11. Пестриков В.М., Морозов Е.М. Механика разрушения. СПб: ЦОП«Профессия», 2012. 552 с.12. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч.1. М.: Наука, 1987.464 с.13113. Бутовский К.Г., Лясников В.Н. Напыленные покрытия и оборудование. –Саратов: Изд-во Саратовского гос. ун-та, 1999.
118 с.14. Ульшин В.А., Харламов М.Ю. Оптимизация параметров детонационногазового напыления с использованием генетического алгоритма //Автоматическая сварка. 2005. № 6. С. 32 – 37.15. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевойобработки материалов. М.: Машиностроение, 1978. 239 с.16. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемыфундаментальных исследований и прикладных разработок / Под ред. В.Я.Панченко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 664 с.17.
Иванов Ю.Ф., Коваль Н.Н., Горбунов С.В. и др. Многоцикловая усталостьнержавеющей стали, обработанной высокоинтенсивным электроннымпучком: структура поверхностного слоя // Известия ВУЗов. Физика. 2011.№ 5. С. 61 – 69.18. Югов В. Высокоэффективная технология ресурсосбережения: лазернаяповерхностная обработка // Фотоника. 2012. № 4/34. С. 12 – 20.19. Гусев Н.Г., Машкович В.П., Суворов А.П. Защита от ионизирующихизлучений.
Т.1. Физические основы защиты от излучений. М.: Атомиздат,1980. 461 с.20. Попов В.К. Некоторые вопросы обработки материалов электроннымлучом // Электронная обработка материалов. 1966. № 3 (9). С. 3 – 13.21. КозловскийВ.В.Модифицированиеполупроводниковпучкамипротонов. СПб: Наука, 2003. 268 с.22. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. 416с.23.Тепловые,гидродинамическиеиплазменныеэффектыпривзаимодействии лазерного излучения с веществом / Под общ.
ред. Н.С.Захарова, В.Д. Урлина, Н.И. Шенцева.ВНИИЭФ», 2004. – 425 с.Саров: ФГУП «РФЯЦ –13224. МайоровВ.С.,ЕгоровЮ.А.Экономическиеаспектывыборатехнологических лазеров для поверхностной закалки // Электротехника.1988. № 10. С. 27 – 30.25.
Методыисследованиясвойствматериаловприинтенсивныхдинамических нагрузках / Под общ. ред. М.В. Жерноклетова. Саров:ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ», 2003. – 403 с.26. ГилманДж.Д.Микродинамическаятеорияпластичности//Микропластичность. М.: Металлургия, 1972. С. 18 – 37.27. Владимиров В.И., Иванов В.Н., Приемский Н.Д. Мезоскопическийуровень пластической деформации // Физика прочности пластичности. –Л.: Наука, 1986.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
