Об основных направлениях научной деятельности кафедры «Прикладная механика и подъемно-транспортные машины»

Инженерный ресурс является интегральным показателем, который должен учитывать влияние всех факторов и механизмов, определяющих процессы деградации материала оборудования. Факторы, определяющие процессы деградации материала (исчерпание ресурса) зависят от типа оборудования и условий его эксплуатации. Эти факторы можно разделить на 3 группы:

Под механизмом деградации материала понимают совокупность процессов, про­текающих, как правило, на молекулярном уровне и определяющих характер и интен­сивность деградации материала на микро, мезо и макроуровнях. Основными механизмами деградации материала являются: многоцикловая усталость, малоцикловая усталость, длительная и динамическая прочность. Кроме того, существуют ряд механизмов (старение, охрупчивание, коррозия и т. п.), вызывающих структурные измене­ния материала в результате воздействия различной природы.

Сложность оценки ресурса инженерных объектов связана с тем, что скорость про­текания процессов деградации материала существенно зависит от характера эксплуатации объекта и воздействия внешней среды, степени проявления различных механизмов исчерпания ресурсов.

Оценка ресурса выполняется на всех этапах жизненного цикла объекта: проектирования, изготовления и монтажа, эксплуатации, продления срока службы. При этом наибольшую практическую значимость имеет оценка выработанного и прогноз остаточного ресурса. Оценка выработанного ресурса, как правило, основана на методах физической диагностики состояния конструкционных материалов, а прогноз остаточного ресурса – на методах математического моделирования процессов деградации материала ответственных конструктивных узлов объекта.

Ю.Г. Коротких разработал ряд обобщенных уравнений состояния, основанных на концепции механики поврежденной среды (МПС), на базе которых построена методология, алгоритмы и системы оценки ресурса машиностроительных объектов в процессе эксплуатации [13]. Теоретической основой для создания обобщенных уравнений состояния механики поврежденной среды являются уравнения теории термовязкопластичности с комбинированным изотропным и трансляционным упрочнением при нестационарных термосиловых режимах нагружения, а также введение в уравнения внутренней переменной состояния – скалярного параметра поврежденности, предложенного Ю.Н. Работновым, Л.М. Качановым, А.А. Ильюшина.

Анализ численного моделирования имеющихся на сегодняшний день экспери­ментальных данных, сравнение полученных теоретических и опытных данных позволяет сделать вывод, что данный вариант уравнений состояния правильно качественно и количественно описывает процессы монотонного и циклического деформирования, эффекты ползучести, а также процессы накопления повреждений в конструкционном материале при произвольных сложных путях термосилового нагружения [14-17].

И.А. Волковым [18] на базе исследований Ю.Г. Коротких разработан вариант уравнений МПС для описания поведения ряда конструкционных материалов (металлов и их сплавов) при динамических режимах нагружения в микросекундном диапазоне, учитывающий взаимосвязь процессов динамического деформирования, накопления повреждений и описывающий основные характерные особенности процесса динамического разрушения: многостадийность процесса разрушения, нелинейное суммирования повреждений, влияния истории изменения напряженного состояния, кинетики повреждения на поле напряжений, деформаций. С использованием развитых определяющих соотношений решение ряда задач научного и прикладного характера. Результаты этих исследований подробно изложены во второй части монографии [14].