Новые методы определения прочности металлоконструкции ГПМ

Кирилов Александр Федорович / Kirilov Aleksandr Fedorovich – кандидат технических наук, доцент,

заместитель директора ООО «НЦТД»;

Назаров Сергей Васильевич / Nazarov Sergej Vasil'evich – эксперт;

Савкин Игорь Юрьевич / Savkin Igor' Jur'evich – эксперт,

 ООО «НЦТД», г. Нижний Новгород

Аннотация: рассмотрены особенности исследования поведения материалов в эксплуатационных условиях, освещен новый метод определения прочности металлоконструкции ГПМ – механика поврежденной среды (МПС). Приведен пример расчета по авторскому методу.

Ключевые слова: ресурс металлоконструкции кранов; механика поврежденной среды; МПС; расчетная схема деформации крана.

Одной из задач современного машиностроения является оценка ресурса ответственных конструктивных узлов инженерных объектов на стадии их проектирования, оценка выработанного и прогноз остаточного ресурса в процессе эксплуатации объектов, продление срока службы после отработки этими объектами нормативного срока. Особенно актуальны эти задачи для объектов, срок службы которых составляет несколько десятков лет. К таким объектам относятся и металлоконструкции кранов. Основным механизмом исчерпания ресурса для металлоконструкций кранов является усталость (малоцикловая усталость в местах значительной концентрации напряжений, где возможны знакопеременные пластические деформации, многоцикловая усталость в пределах упругой работы материала) и коррозийные повреждения различной природы. Так, например, наблюдения показали, что в подкрановых конструкциях, запроектированных на номинально упругие напряжения, возникает наибольшее количество повреждений из-за малоцикловой усталости в зоне верхнего пояса. В сварных балках продольные трещины начинаются, как правило, в околошовной зоне или в сварном шве и развиваются далее по стенке. В клепанных подкрановых балках наибольшее количество повреждений также наблюдается в зоне верхнего пояса.

Все это вынуждает конструкторов и расчетчиков более тщательно исследовать поведение материалов в эксплуатационных условиях, добиваться лучшего понимания разнообразных процессов развития поврежденности в объеме конструктивного узла при различных режимах эксплуатации объекта, надежно моделировать развитие связанных процессов деформирования и накопления повреждений в зависимости от параметров нагружения.

Оценка прочности металлоконструкций кранов в настоящее время базируется на теории предельных состояний. Однако, знание только предельных состояний конструктивного узла объекта не позволяет ответить на вопрос, как скоро эти предельные состояния будут достигнуты и как они изменяются в результате процессов накопления повреждений в материале конструктивного узла в зависимости от истории эксплуатации объекта.