Оцінка залишкового ресурсу базових конструкцій на підставі моделі втомної довговічності при комплексному навантаженні

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.257013

Ключові слова:

базові несучі конструкції, багатовісна втома, індекс безпеки, зсувні напруження

Анотація

Стаття присвячена розробці моделі довговічності базових конструкцій, яка враховує складний напружений стан при циклічній дії комплексного навантаження. Класифікація моделей для врахування цього чинника надана за ознакою еквівалентування по певному показнику напружено-деформованого стану. Найбільш ефективним визнаються моделі еквівалентування за дотичними напруженнями і деформаціями. Але вони працюють при відношенні меж втоми за дотичними і нормальними напруженнями більшим від 0,5. До того ж, визначення останніх потребує специфічного випробувального обладнання. Сформульовано поняття про базові несучі конструкції промислового устаткування. Проблему багатовісної втоми базових конструкцій розглянуто з позицій об’єднання показників надійності систем. Модель довговічності виведено з правила об’єднання ресурсних індексів безпеки. Навантаження представляється як комбінація окремих субпроцесів простих типів деформування зі своїми амплітудами і асиметріями. Розроблена модель довговічності при багатовісній втомі, яка враховує параметри форми циклу деформування, тип процесу (синфазний, непропорційний, незмінне статичне напруження). Підтверджена можливість отримання параметрів моделі багатовісної втоми при випробуваннях на три точковий згин за умов варіювання кратності прольоту. По такій схемі проведено втомні випробування призматичних зразків сталей 09Г2 та 40Х. Для них знайдено параметри опору втомі, а також встановлено відношення межі втоми для дотичних напружень зсуву і межі втоми для нормальних напружень згину, яке дорівнює 0,385. Розроблено методику випробувань для визначення первісних даних для моделі багатовісної втоми, яка придатна для звичайних випробувальних машин і зразків простої форми. Остання перевага важлива саме для базових конструкцій, з фрагментів яких важко виготовити зразок складної форми

Біографії авторів

Сергій Валентинович Білодіденко, Український державний університет науки і технологій

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра машин і агрегатів металургійного виробництва

Олексій Миколайович Гречаний, Запорізький національний університет

Доктор філософії (PhD), старший викладач

Кафедра металургійного обладнання

Василь Іванович Гануш, Український державний університет науки і технологій

Старший викладач

Кафедра машин і агрегатів металургійного виробництва

Андрій Олександрович Власов, Запорізький національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра металургійного обладнання

Посилання

  1. Paolone, R. (2019). From liquid metal to rolling: ideas and solutions to increase efficiency and minimize waste. DaNews, 181, 4–12.
  2. Della Моrа, D. (2019). Drive for sustainable steelmaking is forming a green wave. DaNews, 181, 94–97.
  3. Belodedenko, S., Hanush, V., Baglay, A., Hrechanyі, О. (2020). Fatigue Resistance Models of Structural for Risk Based Inspection. Civil Engineering Journal, 6 (2), 375–383. doi: https://doi.org/10.28991/cej-2020-03091477
  4. Belodedenko, S. V., Bilichenko, G. M., Hrechanyi, O. M., Ibragimov, M. S. (2019). Application of risk-analysis methods in the maintenance of industrial equipment. Procedia Structural Integrity, 22, 51–58. doi: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.01.007
  5. Suman, S., Kallmeyer, A., Smith, J. (2016). Development of a multiaxial fatigue damage parameter and life prediction methodology for non-proportional loading. Frattura Ed Integrità Strutturale, 10 (38), 224–230. doi: https://doi.org/10.3221/igf-esis.38.30
  6. Kluger, K., Łagoda, T. (2016). Fatigue life estimation for selected materials in multiaxial stress states with mean stress. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 54 (2), 385–396. doi: https://doi.org/10.15632/jtam-pl.54.2.385
  7. Heywood, R. B. (1962). Designing against fatigue. Chapman and Hall, 436.
  8. Erickson, M., Kallmeyer, A. R., Van Stone, R. H., Kurath, P. (2008). Development of a Multiaxial Fatigue Damage Model for High Strength Alloys Using a Critical Plane Methodology. Journal of Engineering Materials and Technology, 130 (4). doi: https://doi.org/10.1115/1.2969255
  9. Fatemi, A., Socie, D. F. (1988). A critical plane approach to multiaxial fatigue damage including out-of-phase loading. Fatigue & Fracture of Engineering Materials and Structures, 11 (3), 149–165. doi: https://doi.org/10.1111/j.1460-2695.1988.tb01169.x
  10. Socie, D. Multiaxial Fatigue. 2001-2012 Darrell Socie, University of Illinois at Urbana-Champaign. Available at: https://fcp.mechse.illinois.edu/files/2014/07/5-Multiaxial-Fatigue.pdf
  11. Brown, M. W., Miller, K. J. (1973). A Theory for Fatigue Failure under Multiaxial Stress-Strain Conditions. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 187 (1), 745–755. doi: https://doi.org/10.1243/pime_proc_1973_187_161_02
  12. Marhabi, D., Benseddiq, N., Mesmacque, G., Azari, Z., Nianga, J. M. (2016). Prediction of the critical stress to crack initiation associated to the investigation of fatigue small crack. Frattura Ed Integrità Strutturale, 10 (38), 36–46. doi: https://doi.org/10.3221/igf-esis.38.05
  13. Marcisz, E., Rozumek, D., Marciniak, Z. (2015). Influence of control parameters on the crack paths in the aluminum alloy 2024 under bending. Frattura Ed Integrità Strutturale, 34. doi: https://doi.org/10.3221/igf-esis.34.42
  14. Marciniak, Z., Rozumek, D., Macha, E. (2008). Fatigue lives of 18G2A and 10HNAP steels under variable amplitude and random non-proportional bending with torsion loading. International Journal of Fatigue, 30 (5), 800–813. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2007.07.001
  15. Ogawa, F., Shimizu, Y., Bressan, S., Morishita, T., Itoh, T. (2019). Bending and Torsion Fatigue-Testing Machine Developed for Multiaxial Non-Proportional Loading. Metals, 9 (10), 1115. doi: https://doi.org/10.3390/met9101115
  16. Benasciutti, D., Zanellati, D., Cristofori, A. (2018). The “Projection-by-Projection” (PbP) criterion for multiaxial random fatigue loadings. Frattura Ed Integrità Strutturale, 13 (47), 348–366. doi: https://doi.org/10.3221/igf-esis.47.26
  17. Belodedenko, S., Grechany, A., Yatsuba, A. (2018). Prediction of operability of the plate rolling rolls based on the mixed fracture mechanism. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (91)), 4–11. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.122818
  18. Itoh, T., Sakane, M., Ohnami, M., Socie, D. F. (1995). Nonproportional Low Cycle Fatigue Criterion for Type 304 Stainless Steel. Journal of Engineering Materials and Technology, 117 (3), 285–292. doi: https://doi.org/10.1115/1.2804541
  19. Ogawa, F., Itoh, T., Yamamoto, T. (2018). Evaluation of multiaxial low cycle fatigue cracks in Sn-8Zn-3Bi solder under non-proportional loading. International Journal of Fatigue, 110, 215–224. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2018.01.021
  20. Wildemann, V. E., Tretyakov, M. P., Staroverov, O. A., Yankin, A. S. (2018). Influence of the biaxial loading regimes on fatigue life of 2024 aluminum alloy and 40crmnmo steel. PNRPU Mechanics Bulletin, 4, 169–177. doi: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2018.4.16
  21. Bressan, S., Ogawa, F., Itoh, T., Berto, F. (2018). Influence of Notch Sensitivity and Crack Initiation Site on Low Cycle Fatigue Life of Notched Components under Multiaxial Non-proportional Loading. Frattura Ed Integrità Strutturale, 13 (47), 126–140. doi: https://doi.org/10.3221/igf-esis.47.10

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Білодіденко, С. В., Гречаний, О. М., Гануш, В. І., & Власов, А. О. (2022). Оцінка залишкового ресурсу базових конструкцій на підставі моделі втомної довговічності при комплексному навантаженні. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1 (117), 33–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.257013

Номер

Том 3 № 1 (117) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Sergey Belodedenko, Oleksii Hrechanyi, Vasyl Hanush, Andrii Vlasov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.