ipmash@ipme.ru | +7-812-321-47-78
пн-пт 10.00-17.00
ИПМаш РАН ИПМаш РАН

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем машиноведения Российской академии наук

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем машиноведения Российской академии наук

Курс лекций "Эксплуатационная прочность и надежность конструкций"

В современных условиях все возрастающее значение приобретают задачи проекти-рования конструкций на заданный ресурс, определения технического состояния кон-струкций (мостов, судов, морских сооружений, транспортных средств, трубопроводов и т.п.), находящихся в эксплуатации, оценки остаточного ресурса и разработки методиче-ской основы обеспечения целесообразной надежности конструкций.
Эксплуатационная прочность и надежность - выделение из понятия «надежность технического объекта» организационных и технических мероприятий, которые реализу-ются в эксплуатации, после постройки технического объекта. Фундаментальные показа-тели надежности закладываются при проектировании, изготовлении и затем реализуют-ся в последующей части жизненного цикла объекта. Важными компонентами обеспече-ния эксплуатационной надежности являются организация надзорной деятельности, своевременное и целесообразное восстановление поврежденных элементов конструк-ций. Эти компоненты, как и проектирование, нуждаются в соответствующей технической поддержке.
Задачи дисциплины - преподавание методических основ оценки технического состо-яния конструкций, а также технической поддержки надзорной деятельности с учетом действия ведущих механизмов деградации материала и соединений и привлечением аппарата Теории вероятностей, Статистической динамики и Механики разрушения.

Программа разработана в соответствии с развитием практических требований орга-низации и технической поддержки мероприятий по обеспечению надежности конструк-ций на протяжении жизненного цикла. При ее разработке учтен опыт исследовательских работ, преподавания сходных дисциплин в СПбМТУ, СПбГПУ, в ряде университетов Ев-ропы и США, методические и нормативные документы для этой области инженерной деятельности (IACS, EUROCODE, документов IIW, и др.).

Содержание курса лекций

Темы
1. Введение. Компоненты эксплуатационной прочности и надежности. Понятие ресурса и остаточной прочности конструкций. Природа и механизмы повреждения и разрушения конструкций. Исторические повреждения (зависящие от истории нагружения или времени воздействия внешних факторов: усталость, коррозия и совместное действие усталости и коррозии) и повреждения при однократных перегрузках.
2. Внешние воздействия на конструкции сооружений. Элементы теории вероятностей. Статистические характеристики последовательности внешних воздействий. Спектры ординат и энергетические спектры функциональных и ветровых нагрузок сооружений. Типовые энергетические спектры нагрузок
3. Преобразование внешнего воздействия линейной динамической инерционной системой. Передаточные функции (амплитудно-частотные характеристики) системы для динамических реакций. Теорема Винера-Хинчина. Статистические характеристики напряжений в компонентах и узлах конструкций
4. Построение долговременных распределений внешних воздействий для конструкций сооружений. Оценка экстремальных значений динамических реакций (напряжений) и их использование в расчетах прочности и устойчивости компонентов конструкций. Учет эксплуатационных повреждений в оценках остаточной прочности
5. Механизмы «исторических» повреждений материала и сварных конструкций сооружений. Коррозионные повреждения. Усталость конструкционных материалов. Расчетные кривые усталости. Совместное действие коррозии и усталости
6. Оценки повреждений при случайном нагружении и расчеты усталости узлов сварных конструкций при проектировании и в условиях эксплуатации. Оценка остаточного ресурса с учетом усталости. Расчеты усталости сварных конструкций по правилам IACS, IIW и EUROCODE
7. Оценка прочности компонентов конструкции с трещинами. Теория Гриффита-Ирвина. Коэффициент интенсивности напряжений. Критерии нестабильного разрушения. Экспериментальное определение характеристик сопротивления разрушению
8. Трещины усталости. Расчеты подрастания трещин. Практические методы определения характеристик сопротивления материалов подрастанию трещин в устойчивом и нестабильном режимах. Оценка условий смены механизмов разрушения. Эффекты статической неопределимости конструкций. Оценка остаточного ресурса конструкций
9. Экспериментальное определение характеристик прочности конструкций в эксплуатационных условиях. Мониторинг надежности ответственных технических объектов. Принципы организации автоматических систем контроля состояния конструкций.
10. Заключение

Образовательные технологии

Основные образовательные технологии - сочетание традиционных лекций, лекций-презентаций с самостоятельной работой слушателей с учебной и научной литературой.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Адрес сайта курса

Рекомендуемая литература

1.Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций.М.: «Машиностроение», 1990. 448 с.

2.Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Высшая школа, 2000. 480 с. ISBN 5-06-00383-0

3.Механика разрушения и прочность материалов. Справочное пособие в 4 т./Под ред. В.В.Панасюка. Киев: «Наукова думка», 1988. ISBN5-12-0003001-1

4.Petinov S.V. In-Service Strength and Reliability Assessment of Structures. Springer, 2018. ISBN 978-3-319-89317-4

5.Петерсон Р.Е. Коэффициенты концентрации напряжений. М., Мир, 1977. 302 с.

6.Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: в 2 т. /Под ред. Ю.Мураками. М.: Мир, 1990. ISBN 5-03-002492-1

7.Трощенко В.Т., Сосновский Л.А. Сопротивление усталости металлов и сплавов. Справочник: в 2 т.. Киев: «Наукова думка», 1987

8.Niemi E., Fricke W., Maddox S.J. Structural Hot-spot Stress Approach to Fatigue Analysis of Welded Components. Designers’ Guide. Int. Institute of Welding, IIW–Doc. XIII–WG3–31r1–14 Cambridge. Abington. 2015. P.49

9.EUROCODE 3: Design of Steel Structures. Part 1-9: Fatigue. BS EN 1993-1-9: 2014. P. 36

10.Glinka, G. A Cumulative Model of Fatigue Crack Growth. «International Journal of Fatigue», 1982, April, pp.59-67

11.Imran, M., Siddique, S., Guchinsky, R.V., Petinov, S.V. and Walther, F. Comparison of fatigue life assessment by analytical, experimental and damage accumulation modeling approach for steel SAE 1045 //Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2016, pp.1-29

12.Guchinsky R.V., Petinov S.V. Fatigue Assessment of Structures based on the Damage Accumulation Principle. XLVI International Summer School-Conference APM-2018, June 25-30, 2018. Book of Abstracts, P.74. St.Petersburg

Файл документа:
13:04
Используя этот сайт, вы соглашаетесь с тем, что мы используем файлы cookie.