Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах давления тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Защита состоится « 8 » июня 2007 г в 14 часов в аудитории Г 2-70 на заседании диссертационного совета Д 212.099.03 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» по адресу: 660074, г Красноярск, ул академика Киренского, 26. Тел. (8-3912), 49-79-90, факс 91-21-98.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Политехнического института ФГОУ ВПО СФУ

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, с подписью составителя, заверенный печатью организации просим выслать в адрес совета.

Автореферат разослан « 7 » мая 2007 г. и выставлен на сайте СФУ

СО РАН (г. Якутск)

http:// www.krgtu ru/science/

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Тонкостенные сосуды давления из малоуглеродистых и низколегированных сталей находят широкое применение в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей, транспортной и ряде других отраслей промышленности В связи с экономическим кризисом в промышленности длительное время не происходит обновление основных фондов На этом фоне большинство сосудов выработало проектные ресурсы Продление срока их эксплуатации проводится на основе данных экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования с использованием методов неразрушающего контроля

Как показывает практика, в процессе неразрушающего контроля часто выявляются трещиноподобные дефекты сплошности металла, размеры которых выходят за установленные нормы и пределы или не регламентированы этими нормами При этом возникает задача оценки опасности выявленных дефектов в заданных условиях эксплуатации и определения возможности дальнейшей безопасной эксплуатации сосуда.

Большинство известных работ по оценке опасности дефектов основано на использовании критериев линейной механики разрушения. Для тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей в области дефектов характерно наличие развитых зон пластических деформаций В этих условиях оценка опасности дефектов по линейным критериям оказывается некорректной Более обоснованным можно считать использование критериев нелинейной механики разрушения

Недостаточная изученность опасности дефектов в сосудах из малоуглеродистых и низколегированных сталей на основе нелинейных критериев разрушения определяет актуальность исследований особенностей напряженно-деформированного состояния в области дефектов сплошности металла и разработки расчетных методик, учитывающих наличие зон пластических деформаций, определяющих критические и безопасные размеры дефектов.

Цель работы заключается в необходимости разработки методики оценки условий безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов давления из малоуглеродистых и низколегированных сталей с трещиноподобными дефектами по критериям механики разрушения.

1 Анализ конструктивно-технологических особенностей, дефектности, условий нагружения тонкостенных сосудов и возможностей существующих

методов расчета прочности сосудов с учетом наличия трещиноподобных дефектов.

2 Разработка численной модели и исследование особенностей напряженно-деформированного состояния сосудов в области поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов

3 Определение зависимостей характеристик локального напряженно-деформированного состояния (коэффициента интенсивности напряжений и I-интеграла) от размеров дефектов и уровня нагрузки

4 Исследование опасности поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов и разработка методики расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов

Объектами исследования являются тонкостенные цилиндрические сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей, работающие под внутренним давлением.

Методы исследований. Для исследования напряженно-деформированного состояния использовались методы теории упругости, теории пластичности и механики разрушения Численное моделирование проводилось с использованием метода конечных элементов, методов Ньюмарка и Ньютона. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики Экспериментальные исследования основывались на методах неразрушающего контроля

Научная новизна и положения, выносимые на защиту:

1 Разработана методика расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов (размеров дефектов и допустимых давлений), при упругих и упругопластических локальных деформациях в области дефектов

2 Установлены зависимости между характеристиками напряженно-деформированного состояния (коэффициентами интенсивности напряжений и значениями ,1-интеграла) и размерами поверхностных и внутренних дефектов при упругом и упругопластическом деформировании металла в опасной локальной зоне.

3 Построены зависимости Х-интеграла от уровня нагрузки - «1-кривые», для поверхностных и внутренних дефектов в тонкостенных сосудах, в безразмерной форме, что позволяет определить параметры безопасной эксплуатации сосудов.

4 Определены зависимости критических размеров поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов от механических характеристик

малоуглеродистых и низколегированных сталей и внутреннего давления В сосуде при эксплуатационных температурах от минус 40 °С до плюс 75 °С.

Практическая значимость работы заключается в разработке методики оценки критических размеров трещиноподобных дефектов и рекомендаций по определению предельных давлений в тонкостенных сосудах при наличии таких дефектов

Внедрение результатов исследований осуществлено на Научно-производственном предприятии «СибЭРА» при оценках предельных состояний тонкостенных сосудов давления, а также в учебном процессе при чтении лекций для студентов специальности «Динамика и прочность машин» Политехнического института ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», что подтверждается актами внедрения

Достоверность полученных результатов обеспечивается методологией исследований, основанной на современных достижениях теории и методов численного анализа напряженно-деформированного состояния, механики разрушения, методов и средств технического диагностирования, а также сопоставлением полученных результатов расчетов с данными других авторов.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, сборе и обработке статистических данных, формулировке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных мероприятиях "Природно-техногенная безопасность Сибири" (Красноярск, 2001), I Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002), международной конференции "Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании" (Алматы, Казахстан, 2002), международной конференции "Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании" (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2003), Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения (Москва, 2003, 2005 гг), семинаре отдела машиноведения ИВМ СО РАН «Проблемы конструкционной и технологической прочности (2003, 2005,2006 гг)

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 12 статьях и нашло отражение в отчетах по указанным программам НИР

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 3 разделов, списка использованных источников и трех приложений Основное содержание и выводы изложены на 117 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 74 рисунка и 21 таблицу Список использованных источников включает 121 наименование

Во введении дана общая характеристика работы, раскрывается актуальность выбранной темы, сформулированы цель, задачи, научная новизна исследований и их практическая значимость

В первом разделе приведены характеристики объекта исследования -тонкостенных сосудов давления, условий их эксплуатации и наиболее характерных повреждающих факторов Проведен обзор исследований, касающихся методов оценки напряженно-деформированных состояний (НДС) оболочек, содержащих трещиноподобные дефекты при упругих и упруго-пластических локальных деформациях Сформулированы задачи исследования и обоснованы методы их решения

Проведенный анализ фактических наработок показал, что большинство сосудов изготовлено и введено в эксплуатацию на рубеже 70-80-х годов прошлого века и отработали свой нормативный (проектный) ресурс Наиболее распространенными являются рулонированные тонкостенные сосуды с толщиной стенок в пределах 5-20 мм при диаметре 600-3600 мм, работающие при давлениях 0,07-5,0 МПа Для их изготовления наиболее часто применяются малоуглеродистые и низколегированные стали марок СтЗсп, 09Г2С, 16ГС и др

Нагрузки, действующие на сосуды в процессе эксплуатации, носят как статический, так и циклический характер Циклические нагрузки включают регулярную и нерегулярную составляющие, определяемые особенностями рабочей среды и условиями нагружения

Наиболее характерными дефектами сосудов являются дефекты сварки (поры, включения, подрезы, непровары), расслоения металла, надрезы и пр При этом наибольшую опасность представляют трещиноподобные дефекты (подрезы, непровары, вытянутые включения) Проведенный в работе статистический анализ позволил определить наиболее вероятные размеры таких дефектов (по глубине)' для подрезов 0,5-2,0 мм; для непроваров 0,5-3,0 мм; для вытянутых шлаковых включений 0,5-6,0 мм.

Для оценки опасности дефектов в сосудах используются два подхода Первый подход, развиваемый в работах Карзова Г.П, Николаева Г А,

Тимофеева Б.Т, Макарова И.И, Ривкина Е.Ю., Куркина С.А., Нейбера Г. и др., заключается в оценке и сравнении коэффициентов концентрации напряжений (К0, а0) Он применим, в основном, для объемных трещиноподобных дефектов.

Второй подход заключается в оценке опасности дефектов с использованием силовых и деформационных критериев механики разрушения Большой вклад в развитие этого подхода внесли Махутов Н.А, Морозов Е.М, Когаев В П, Ирвин Г.Р., Райе Дж.Э., Нотт Дж Ф и др. В качестве основной характеристики НДС используется коэффициент интенсивности напряжений К]

С учетом нелинейности деформирования металла в области дефектов более предпочтительно использование энергетической характеристики НДС -.Г-интеграла Анализ известных соотношений для расчета значений 1-интеграла показал, что в основном они применимы для оценки опасности сквозных трещин. Наиболее характерные для сосудов, поверхностные полуэллиптические и внутренние эллиптические трещиноподобные дефекты почти не охвачены в известных расчетных методиках Для оценки их опасности необходимо следующее

• Построение расчетной схемы тонкостенного сосуда с несквозной полуэллиптической и эллиптической трещинами с учетом особенностей нагруженности и упруго-пластических характеристик материала

• Исследование параметров НДС в окрестности дефектов при упругом и упругопластическом деформировании

• Определение значений 1-интеграла в заданных точках фронта трещины.

• Построение безразмерных зависимостей .1-интеграла от параметров нагружения, размеров дефектов и характеристик материала

• Определение критических и допустимых размеров трещин, предельно допустимого внутреннего давления с учетом наличия трещин

Во втором разделе обоснована расчетная схема, приведены методы и особенности анализа НДС в области трещиноподобных дефектов, произведено построение методики оценки опасности дефектов

Использовались идеализированные модели дефектов в виде, поверхностной (полуэллиптической) и внутренней (эллиптической) трещин, ориентированных в продольном направлении. Расчет значений К| и .[-интеграла выполнялся для заданных углом ф точек контура дефекта (рисунок 1)

Создание модели и ее анализ проводились с помощью программы анализа НДС конструкций с трещинами методом конечных элементов Решатель программы позволяет определить линейные и нелинейные параметры

а — поверхностная пол у эллиптическая; 6 — внутренняя эллиптическая Рисунок \ - Геометрические параметры трещин

механики разрушения: К| и J-интеграл. С помощью препроцессора создавалась модель, проводилось разбиение на конечные элементы и накладывались граничные условия. После этого, данные передавались в решатель, производился трехмерный нелинейный анализ характеристик НДС и результаты расчета выводились в наглядной форме в постпроцессоре.

Граничные условия задавались в соответствии с симметричными условиями по нормали к поверхности симметрии. Днище сосуда моделировалось ограничением степеней свободы всей боковой поверхности оболочки по осям. Полуавтоматическое разбиение модели на конечные элементы происходило в несколько этапов. С помощью «основного разбиения» (General Mesh Refinement) вся конструкция разбивалась на равные конечные элементы (КЭ). После этого производилось разбиение фронта трещины (Crack Mesh Control) (рисунок 2). Для обеспечения высокой точности в расчетной

модели было произведено 9-кратное автоматическое разбиение на КЭ. При разбиении фронта трещины были заданы следующие параметры разбиения: число полукругов КЭ в вершине трещины, в плоскости перпендикулярной фронту трещины; число пол у эллипсов КЭ по фронту трещины; тип КЭ и число узлов КЭ по длине и глубине трещины.

В модели использовались 2 типа КЭ. Первый, 8-ми узловой КЭ (13disop) предназначен для определения полей деформации. С учетом Р-модификации Хьюса, этот элемент хорошо показывает себя при расчете конечных деформаций. Второй, 20-ти

Рисунок 2 Разбиение фронта поверхностной полу эллиптической трещины

узловой КЭ (чЗсЦэор) обеспечивает определение полей деформаций в сингулярных зонах трещины, то есть в зонах пластического течения, с высокой точностью (рисунок 2)

Постоянные параметры расчета принимались следующими диаметр сосуда 0=2000 мм, толщина стенки сосуда 8=10 мм; длина сосуда Ь=4000 мм, материал - углеродистая сталь с параметрами, соответствующими марке СтЗсп (от=245 МПа; а„=370МПа; Е=2,1-105 МПа; 11=0,3). Переменные параметры расчета изменялись в следующих пределах: внутреннее давление Р=0,5-4,0 МПа с шагом 0,5 МПа; глубина дефекта а=1,0-6,0 мм с шагом 1 мм, параметр нагруженности сосуда <т<р=50-400 МПа с шагом 50 МПа. Размеры дефекта приняты с учетом анализа данных статистических исследований, а также с учетом результатов испытаний образцов на циклическую трещиностойкость.

Численное решение линейных задач в КЭ программе происходило по (3-методу Ньюмарка Сущность этого двухпараметрического метода заключается в определении перемещений, скоростей и ускорений в момент времени посредством увеличения величин перемещений от ^ до ^+1.

Численное решение нелинейных задач выполнялось методом Ньютона, в котором касательная жесткость определялась до получения решения в каждой итерации Итерации продолжались до тех пор, пока не был выполнен один из заданных критериев сходимости.

При расчете значений ]-интеграла использовалась деформационная теория пластического течения материала и метод виртуального роста трещины, позволяющие уменьшить затраты времени на расчет и добиться независимости 1-интеграла от контура интегрирования Кривая «напряжение-деформация» задавалась тремя участками: начальным, линейным и пластическим с помощью следующих выражений

где су и £ - напряжения и деформации; сто - относительные напряжения (предел текучести материала); Ео - относительные деформации (соответствующие пределу текучести), п - коэффициент деформационного упрочнения для пластической области нагружения (степенной показатель), Ь) и Ь2 - нижний и верхний пределы напряжений при переходе из упругой в пластическую область нагружения; Емс и Стцс - центр окружности перехода в пластическую область нагружения, гЫс - радиус перехода в пластическую область нагружения.

Используя эффективное напряжение, определяемое с помощью функции текучести Мизеса, и эффективную деформацию, определяемую из отношений Прандтля-Рейса, полные компоненты напряжений в терминах полных компонент деформаций имеют вид

= 1 £kk.,§ , 2 g./gp % <J0 3(l - 2 v) е0 и 3 ее/Е0 е0

где эффективные напряжения и деформации определялись по формулам. <*.2 =4[(ff,,

(е„ -е22)2 +(е22 -enf+(e13-ej +| (yf2 +y],

Далее, используя весовые функции (поля виртуальных перемещений), I-интеграл определялся из интеграла по области (двумерного) и объемного интеграла (трехмерного).

J.-c= j[j(s) q,(s)] ds = J,+J2+J3 ,

j _ II P d". ^ w ^JL Jl

SX, и dt2 ÖX„ 4k w dt 8t 8Xk

где Як - компонента вектора весовой функции в направлении координаты к, Я^э) - значение равнодействующей весовой функции к точке б на плоскости фронта трещины; У0 - объем области вокруг вершины трещины при 1=0, э -положение сегмента на фронте трещины.

Как перед расчетами, так и после, были выполнены тестовые задачи с целью оценки достоверности полученных результатов Варьировались типы КЭ и способы разбиения модели на КЭ. Было учтено, что при увеличении количества КЭ, на порядки увеличивается и время решения на ЭВМ, поэтому найдено и принято оптимальное разбиение, влияющее на результат в пределах заданной погрешности. Также производились тестовые расчеты и сравнения значений К[ и 1| с известными решениями В результате получена хорошая сходимость тестовых расчетов с известными решениями.

В третьем разделе обработаны и проанализированы результаты численного расчета НДС в области моделируемых дефектов при упругих и упруго-пластических локальных деформациях

Для оценки опасности и допустимости размеров трещиноподобных дефектов были обработаны результаты расчета при упругом и упругопластическом деформировании.

Оценка опасности дефектов в упругом случае производилась с помощью анализа полученных значений К[. По этим значениям построены графики зависимости К|/К[С от размеров дефектов, параметров сосуда и уровня его нагружения (рисунок 3) Также, по полученным значениям К1 определены поправочные функции формы Аа/Б)

При упругопластическом деформировании оценка опасности трещиноподобных дефектов производилась с использованием полученных значений 1-интеграла. Максимальные значения по фронту дефекта сопоставлялись с критическими значениями 1с, принятыми по результатам испытаний образцов из сталей СтЗ и 09Г2С По полученным значениям построены зависимости .ГДс от размеров дефектов, параметров сосуда и характеристик нагружения (рисунок 4)

По зависимостям, представленным на рисунках 3 и 4, определены критические значения размеров дефектов, а также, с учетом коэффициента запаса сопротивления хрупкому разрушению (прЗ.О), определены допустимые значения размеров дефектов Далее, произведено обобщение в безразмерной форме зависимости между значениями номинальной деформацией еп и размерами дефекта а. Данная зависимость, обозначаемая «1-кривой», описывалась безразмерной функцией Ф, имеющей нелинейный вид в упругой области деформирования и линейный вид при упругопластическом деформировании.

где Е - модуль упругости; стт - предел текучести; а - глубина дефекта; ёп = е/бт - номинальная относительная деформация

На рисунках 5 и 6 представлены расчетные ^-кривые» для поверхностного полуэллиптического и внутреннего эллиптического дефектов и сравнение с результатами, полученными другими исследователями

0,2 0,3 О fi 05 00

a) поверхностный дефект; б) внутренний дефект Рисунок 3 - Зависимость отношения Ki/Kjc от a/S при различных уровнях

ЦцидЦ [с-ззомп» I |о^300МШ| 1

О 0,1 02 03 04 05 0,6 0.7 Отношение a/S

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Отношение a/S

а) поверхностная трещина; б) внутренняя трещина Рисунок 4 - Зависимость отношения J[/Jc от a/S при различных уровнях

I - расчет по рассматриваемой модели, II - по данным Y.J. Kim, J.S. Kim, Y J. Park, III - по данным Тернера К. и Плювинажа Г ; IV - по данным Москвичева В В Рисунок 5 - «J-кривые» для поверхностного полуэллиптического дефекта

I - расчет по рассматриваемой модели;

II - по данным Y.J. Kim, J S Kim, Y J Park; III - по данным Тернера К и Плювинажа Г ; IV - по данным Москвичева В.В.

Рисунок 6 - «J-кривые» для внутреннего эллиптического дефекта

Анализ построенных «J-кривых» показал, что существующих методик оценки опасности дефектов в сосудах, основанных на использовании схемы пластины со сквозной трещиной недостаточно. Необходимо учитывать особенности геометрии сосуда и трещины, параметры нагружения и характеристики материала.

По результатам построения «J-кривых» предложены соотношения, определяющие предельное давление в сосуде с учетом размеров дефектов, уровня нагруженности сосуда и характеристик механических свойств материала

для поверхностного полуэллиптического дефекта:

для внутреннего эллиптического дефекта:

На рисунках 7 и 8 представлены характерные зависимости предельного давления от относительной глубины дефекта при R/S в диапазоне 25-150 и значении Jc=100 кН/м

С 01 02 0,3 04 09 0,0 0Î 0,8 09 1

Рисунок 7 - Зависимости предельного давления от размеров поверхностного дефекта

0 01 02 0,3 04 05 0Л 07 03 0« 1

Отношение a/S Рисунок 8 - Зависимости предельного давления от размеров внутреннего дефекта

В приложении изложен расчет безопасных параметров эксплуатации тонкостенного сосуда давления по предложенной методике Основные параметры сосуда Р=1,2 МПа; Е>=2200 мм, 8=12 мм, 09Г2С; среда - водород, углекислота Расчет проводился с учетом наличия дефекта в виде подреза общей глубиной 6 мм, или 0,6 в. Расчеты показали, что полученное значение I-интеграла близко к критическому. На этом основании сделан вывод о невозможности эксплуатации сосуда на заданных рабочих параметрах Для безопасной эксплуатации сосуда необходимо снижение испытательного давления до 0,35 МПа, и рабочего давления до 0,28 МПа

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Предложена методика расчетного определения параметров (размеров дефектов и внутренних давлений) безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов давления, основанная на опасности трещиноподобных дефектов по критериям линейной и нелинейной механики разрушения

2 Определены критические и допустимые (с учетом коэффициентов запаса) размеры трещиноподобных дефектов, для случаев упругого и упругопластического деформирования металла, позволяющие оценить опасность дальнейшей эксплуатации сосудов давления.

3 Определены поправочные функции формы дефекта и получены зависимости, определяющие опасность поверхностных и внутренних дефектов при упругом и упругопластическом деформировании металла

4 Определено, что при упругом деформировании (стмакс<ат) критическими являются следующие размеры (по глубине) трещиноподобных дефектов, поверхностных свыше 0,6 и внутренних свыше 0,45 от толщины стенки Допустимыми являются значения глубин трещиноподобных дефектов-поверхностных до 0,35 и внутренних до 0,30 от толщины стенки

5 При упругопластическом деформировании (ат<амаКс^СТв) критическими являются трещиноподобные дефекты глубиной- для поверхностных - свыше 0,22 от толщины сменки, для внутренних - свыше 0,34 от толщины стенки Допустимыми являются трещиноподобные дефекты глубиной: для поверхностных - до 0,15 от толщины стенки, для внутренних - до 0,18 от толщины стенки

6 Построены «1-кривые», учитывающие размеры трещиноподобных дефектов в сосуде и уровень нагруженности, позволяющие оценить влияние

трещиноподобных дефектов на степень опасности эксплуатации сосуда с такими дефектами

7 На основе построенных «J-кривых» предложена методика оценки величины предельного внутреннего давления в сосуде, при наличии трещиноподобных дефектов, выявляемых в процессе технического диагностирования и неразрушающего контроля.

1 Анискович, Е.В. Анализ дефектов сварных сосудов давления и их влияние на прочность / ЕВ Анискович, Н.А Чернякова. // Тр. научных мероприятий "Природно-техногенная безопасность Сибири" - Красноярск КГТУ, 2001 - 4.2. - С. 141-145.

2 Анискович, Е.В. Возможности расчетной оценки опасности дефектов сварки сосудов давления /ЕВ Анискович // Тр. 1 Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата -Якутск ЯФГУ «Изд-во СО РАН», 2002 - Ч 5. - С 88-91

3 Анискович, Е.В. Статистический анализ коэффициентов интенсивности напряжений в тонкостенных сосудах давления /ЕВ Анискович // Вычислительные технологии, 2002 - Т 7. - совместный выпуск — Ч. 1 -С 270-277.

4 Анискович, Е.В. Вероятностная оценка дефектности сварных соединений тонкостенных сосудов давления / ЕВ. Анискович // Вестник КГТУ. Вып. 22. Машиностроение. / Отв. ред. Е.Г. Синенко. - Красноярск. ИПЦ КГТУ,2002 -С. 176-179

5 Анискович, Е.В. Статистический анализ эксплуатационной поврежденности тонкостенных сварных сосудов давления /ЕВ Анискович // Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Красноярск. ИПЦ КГТУ, 2003 Ч З.-С. 182-184

6 Анискович, Е.В. Оценка работоспособности и остаточного ресурса тонкостенных сварных сосудов химически опасных промышленных объектов / А А. Шаталов, М П Закревский, А М Лепихин, В.В Москвичев, Е В Анискович, А.П Черняев // Безопасность труда в промышленности Безопасность труда в промышленности - 2003. - №7. - С. 34-36

7 Анискович, Е.В. Нормирование дефектов формы вертикальных цилиндрических резервуаров / А А. Алифанов, Е В. Анискович, А М Лепихин, A.B. Тридворнов // Вычислительные технологии — 2003. - Т.7. — совместный выпуск.-Ч 1.-С. 9-15

8 Лнискович, Е.В. Оценка влияния трещиноподобных дефектов на прочность тонкостенных сосудов / ЕВ. Анискович, АМ. Лепихин, В.В Москвичев' Сб. научн тр VII Всеросс конф с участием иностр ученых «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» и III Всеросс. конф. «Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» В 3-х т. ТЗ. / Научн. ред Ю.И Шокин, H.A. Махутов, ВВ. Москвичев -Красноярск ИВМ СО РАН, 2003 -С. 5-9.

9 Анискович, Е.В. Влияние острых дефектов на напряженное состояние тонкостенных сосудов, работающих под давлением / ЕВ Анискович // Тез Юбилейной XV Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения - Москва- ИМАШ РАН, 2003 - С. 5.

10 Анискович, Е.В. Оценка предельных состояний тонкостенных сосудов давления с технологической дефектностью / Е.В Анискович, А.М Лепихин, В В Москвичев, А.П Черняев // Тр II Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата -Якутск. ЯФГУ «Изд-во РАН», 2004 - С. 126-143.

11 Анискович, Е.В. Определение упруго-пластического значения J-интеграла для тонкостенных сосудов, работающих под давлением, в двумерной постановке /ЕВ Анискович, А М. Лепихин // Тез докл VI Всероссийской конф молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям - Кемерово. - 2005 - С 28-29.

12 Анискович, Е.В, Определение значений J-интеграла при упруго-пластическом нагружении для тонкостенных сосудов, работающих под давлением, в объемной постановке / ЕВ Анискович. // Тез Ежегодной XVII Международной Интернет-конференции молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения «МИКМУС-2005» - Москва. 2005 -С. 5

Подписано в печать 05 04 07 Формат бумаги 60x84 1/16 Усл. печ. л. 2 Тираж 100 экз.

Отпечатано на ризографе ИВМ СО РАН 660036, Красноярск, ИВМ СО РАН

1 Особенности эксплуатации и аварийность тонкостенных цилиндрических сосудов, работающих под давлением ] q

1.1 Особенности конструктивно-технологического исполнения, условий эксплуатации и аварийности сосудов

1.2 Анализ дефектности сосудов

1.3 Методы анализа напряженно-деформированных и предельных состояний тонкостенных сосудов

1 -4 Особенности анализа предельных состояний сосудов при наличии трещиноподобных дефектов ^

1.5 Постановка задач исследования

2 Анализ особенностей напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобных дефектов

2.1 Формулировка расчетной модели, характеристик нагружения и базовых соотношений для компонент напряженно-деформированного состояния

2.2 Особенности решения задачи при упруго-пластическом деформировании

2.3 Методика расчета, значений коэффициентов интенсивности напряжений К| и J-интеграла при упругом и упруго-пластическом деформировании

2.4 Оценка достоверности расчета

3. Оценка опасности трещиноподобных дефектов в тонкостенных сосудах при упругом и упруго-пластическом деформировании

3.1 Исследование напряженно-деформированного состояния сосуда с трещиноподобным дефектом в упругом случае деформирования

3.2 Особенности напряженно-деформированного состояния в области трещиноподобного дефекта при упруго-пластическом деформировании

3.3 Определение критических и допустимых размеров дефектов

3.4 Оценка предельных состояний и параметров безопасной эксплуатации тонкостенных сосудов с дефектами

Актуальность работы. Тонкостенные сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей являются одним из наиболее распространенных видов оборудования промышленных объектов. Они находят применение в химической и нефтехимической промышленности, используются в аммиачных холодильных установках и установках разделения воздуха, в качестве воздушных ресиверов и пр. В связи с экономическим кризисом в промышленности длительное время не происходит обновление основных фондов. В связи с чем, большинство эксплуатирующихся сосудов выработали нормативные сроки эксплуатации или близки к этим срокам. Продление срока службы сосудов проводится на основе данных экспертизы промышленной безопасности с использованием методов технического диагностирования и неразрушающего контроля. . Неотъемлемым элементом экспертизы промышленной безопасности являются поверочные расчеты прочности и долговечности .с учетом комплекса полученной при диагностировании информации о фактическом состоянии сосудов.

Традиционные расчеты прочности тонкостенных сосудов ведутся в предположении отсутствия трещин и трещиноподобных дефектов. В тоже время данные технического диагностирования сосудов с применением методов неразрушаю щего контроля свидетельствуют о высоких вероятностях наличия таких дефектов. Они могут возникнуть как на стадии изготовления сосудов, так и в процессе их. эксплуатации в зонах повышенных напряжений и деформаций, под действием циклических нагрузок, воздействий агрессивных сред и других факторов, не учитываемых проектными расчетами. При обнаружении дефектов возникает необходимость провести расчет на прочность с учетом трещин и трещиноподобных дефектов с целью получения ответов на вопросы о критических (разрушающих) размерах трещин при заданных рабочих нагрузках, допустимых размерах дефектов и фактических коэффициентах запаса прочности и долговечности. Применительно к толстостенным сосудам такие задачи решаются на основе методов линейной механики разрушения с использованием различных критериев разрушения. Применимость этих методов определяется малыми относительными размерами зон пластических деформаций в вершинах трещин. Выбор того или иного критерия в данном случае не играет существенной роли, поскольку в силу локальности анализируемой области все линейные критерии дают совпадающий конечный результат. Положение существенно изменяется в случае протяженных пластических зон. Здесь выбор критериальных соотношений для оценки опасности трещиноподобных дефектов и трещин приобретает решающее значение.

Как показывает анализ литературных источников вопросы обоснования критериев разрушения и оценки предельных состояний проработаны в основном применительно к тонкостенным сосудам из высокопрочных сталей и сплавов. Для широко распространенных тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей четких однозначных рекомендаций до сих пор нет. В связи с чем, оценки опасности дефектов проводятся либо без достаточных обоснований критериев й моделей предельного состояния сосудов, либо не проводятся вовсе, полагаясь на заложенные в проектах коэффициенты запаса.

Наиболее предпочтительной характеристикой нелинейного напряженно-деформированного состояния в области дефектов и трещин является J-интеграл и его критериальные характеристики Jc, J)c. Пластическое деформирование металла в окрестности дефекта или трещины приводит к необходимости перехода к критериям, рассматривающим разрушение как процесс, отражающийся в развитии трещины. В связи с чем "точечные" критерии Jc, Jjc разрушения в последнее время дополняются и замещаются процессуальными (концепции R-кривой и jR-кривой). Для широкого использования этих критериев в расчетах прочности и трещиностойкости тонкостенных сосудов из малоуглеродистых и низколегированных сталей необходимы исследования особенностей нелинейного напряженно-деформированного состояния в области возможных поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов, установление зависимостей нелинейных характеристик от размеров дефектов и параметров нагружения и методики оценки опасности этих дефектов.

Основанием для выполнения работы послужили:

• Федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». Подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф» проект 1.5.2 «Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий»;

• Программа отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН 3.16 «Динамика и устойчивость многокомпонентных машиностроительных систем с учетом техногенной безопасности» проект 3.16.6 «Оценка риска и моделирование механики катастроф многокомпонентных машиностроительных систем»;

• Программа СО РАН №8 «Проблемы деформирования и разрушения структурно-неоднородных сред и конструкций». Подпрограмма 8.3 «Физика и механика деформирования и разрушения сплошных и структурированных твердых тел, в том числе при низких и высоких температурах» проект №8.3.6 «Теория и методы моделирования разрушений, аварийных ситуаций и риск-анализа конструкций».

Исследования по указанным программам выполнялись при непосредственном участии автора в Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН.

1 Анализ конструктивно-технологических особенностей, дефектности, условий нагружения тонкостенных сосудов и возможностей существующих методов расчета прочности сосудов с учетом наличия трещиноподобных дефектов.

2 Разработка численной модели и исследование особенностей напряженно-деформированного состояния сосудов в области поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов.

3 Определение зависимостей характеристик локального напряженно-деформированного состояния (коэффициента интенсивности напряжений и J-интеграла) от размеров дефектов и уровня нагрузки.

4 Исследование опасности поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов и разработка методики расчетной оценки параметров безопасной эксплуатации сосудов.

Объектами исследования являются тонкостенные цилиндрические сосуды из малоуглеродистых и низколегированных сталей, работающие под внутренним давлением в диапазонах давлений 0,5-5,0 МПа и температур от минус 40 до плюс 75 °С.

Методы исследований. Для исследования напряженнодеформированного состояния использовались методы теории упругости, теории пластичности и механики разрушения. Численное моделирование проводилось с использованием метода конечных элементов, методов Ньюмарка и Ньютона. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики. Экспериментальные исследования основывались на методах неразрушающего контроля сосудов, находящихся в эксплуатации.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту

2 Установлены зависимости между характеристиками напряженно-деформированного состояния (коэффициентами интенсивности напряжений и значениями J-интеграла) и размерами поверхностных и внутренних дефектов при упругом и упругопластическом деформировании металла в опасной локальной зоне.

3 Построены зависимости J-интеграла от уровня нагрузки - «J-кривые», для поверхностных и внутренних дефектов в тонкостенных сосудах, в безразмерной форме, что позволяет определить параметры безопасной эксплуатации сосудов.

4 Определены зависимости критических размеров поверхностных и внутренних трещиноподобных дефектов от механических характеристик малоуглеродистых и низколегированных сталей и внутреннего давления в сосуде при эксплуатационных температурах от минус 40 °С до плюс 75 °С.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.т.н. Лепихину A.M., зав. отделом машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН, д.т.н., профессору Москвичеву В.В., и сотрудникам отдела за полезные замечания и советы по работе.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на: научных мероприятиях "Природно-техногенная безопасность Сибири" (Красноярск, 2001); I Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2002); международной конференции "Вычислительные технологии и математаческое моделирование в науке, технике и образовании" (Апматы, Казахстан, 2002); международной конференции "Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании" (Усть-Каменогорск, Казахстан, 2003); Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения (Москва, 2003, 2005 гг.); семинаре отдела машиноведения ИВМ СО РАН «Проблемы конструкционной и технологической прочности (2003, 2005, 2006 гг.).

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 12 статьях и нашло отражение в отчетах по указанным программам НИР.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 3 разделов, списка использованных источников и трех приложений. Основное содержание и выводы изложены на 117 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 74 рисунка и 21 таблицу. Список использованных источников включает 121 наименование.

Основные результаты и выводы

4 Определено, что при упругом деформировании (сгмакс<ат) критическими являются следующие размеры (по глубине) трещиноподобных дефектов: поверхностных свыше 0,6 и внутренних свыше 0,45 от толщины стенки. Допустимыми являются значения глубин трещиноподобных дефектов: поверхностных до 0,35 и внутренних до 0,30 от толщины стенки.

5 При упругопластическом деформировании (ат<ашкс^су„) критическими являются трещиноподобные дефекты глубиной: для поверхностных - свыше 0,22 от толщины стенки, для внутренних - свыше 0,34 от толщины стенки. Допустимыми являются трещиноподобные дефекты глубиной: для поверхностных - до 0,15 от толщины стенки, для внутренних - до 0,18 от толщины стенки.

6 Построены «J-кривые», учитывающие размеры трещиноподобных дефектов в сосуде и уровень нагруженности, позволяющие оценить влияние трещиноподобных дефектов на степень опасности эксплуатации сосуда с такими дефектами.

1. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. М., 1989. - 59 с.

2. ПБ 03-576-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением М., 2003. - 95 с.

3. ГОСТ 380-94. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. М., 1994.-7 с.

4. ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий. М., 1989. - 22 с.

5. Хисматуллин, Е.Р. Сосуды и трубопроводы высокого давления: Справочник / Е.Р. Хисматуллин, Е.М. Королев, В.И. Лившиц и др. М.: Машиностроение, 1990.-384 е.: ил.

6. Цвик, Л.Б. Объемное напряженное состояние и прочность однослойных и многослойных сосудов давления с патрубками: Дисс. докт. техн. наук / Л.Б. Цвик. Красноярск, 2001. - 220 с.

7. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989.-525 с.

8. ГОСТ 19281-89. Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия. -М., 1989. 15 с.

9. ГОСТ 5632-61. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие и жаропрочные. Марки. М., 1961. - 41 с.

10. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Региональные проблемы безопасности. Красноярский край. М.: МГФ «Знание», 2001. - 576 с.

11. Когаев, В.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник / В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков -М.: Машиностроение, 1985. 224 е., ил.

12. Гмурман, В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб. Пособие для студентов вузов / В.Е. Гмурман. Изд. 5-е, стер. М.: Высш. шк., 2001.-400 е.: ил.

13. Хан, Г. Статистические модели в инженерных задачах: Пер. с англ. / Г. Хан, С. Шапиро М.: Мир, 1969. - 565 с.

14. Карзов, Г.П. Вопросы нормирования технологических дефектов сварных соединений сосудов высокого давления / Г.П. Карзов, Б.Т. Тимофеев, В.П. Леонов и др. ЛДНТП, 1974. - 36 е.: ил.

15. Карзов, Г.П. Толстостенные сосуды давления / Г.П. Карзов. М., 1978. -56 с.

16. Петерсон, Р. Коэффициенты концентрации напряжений / Р. Петерсон. -М.: Мир, 1977.-302 с.

17. ГОСТ 23055-78. Контроль неразрушающий. Сварка металлов плавлением. Классификация сварных соединений по результатам радиографического контроля. М., 1978. - 5 с.

18. СНиП III-18-75. Металлические конструкции.-М.: 1975.-64 с.

19. Шахматов, М.В. Работоспособность и неразрушающий контроль сварных соединений с дефектами / М.В. Шахматов, В.В. Ерофеев, В.В. Коваленко. Челябинск: ЦНТИ, 2000. - 227 с.

20. ГОСТ 7512-82. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод. М., 1982. - 20 с.

21. Макаров, И.И. Работоспособность сварных соединений с технологическими отклонениями: Автореферат дисс.докт. техн. наук / И.И. Макаров -М.: Изд. МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1976. 32 с.

22. РД 26-6-87. Сосуды и аппараты стальные. Методы расчета на прочность с учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и некруглости обечаек. М., 1987. - 45 с.

23. Махутов, Н.А. Статистические закономерности малоциклового разрушения / Н.А. Махутов, В.В. Зацаринный, Ж.Л. Базарас и др. М.: Наука, 1989.-252 с.

24. Плювинаж, Г. Механика упруго-пластического разрушения: Пер. с франц. / Г. Плювинаж. М.: Мир, 1993. - 450 е.: ил.

25. Лурье, А.И. Концентрация напряжений в области отверстия на поверхности кругового цилиндра / А.И. Лурье ПММ, 1946, - Т. 10,-4. 3,-С. 397-405.

26. Venkitapathy, M.S. Die Kreiszylinderschale mit elliptischen Ausschnitt. Doct. diss. / M.S. Venkitapathy. Technische Hochschule Hannover, 1963, - 180 p.

27. Murthy, M.V.V. Stresses around an elliptic hole in a cylindrical shell / M.V.V. Murthy. NAL Techn. Note, 1967. V. 3.-48 p.

28. Murthy, M.V.V. Stresses around an axial crack in a pressurized cylindrical shell / M.V.V. Murthy, K.P. Rao, A.K. Rao. // Int. J. Fract. Mech., 1972, 8, 3. -Pp. 287-297.

29. Murthy, M.V.V. On the stress problem of large elliptical cutouts and cracks in circular cylindrical shells / M.V.V. Murthy, K.P. Rao, A.K. Rao. // Int. J. Solid and Struct., 1974, 10, 11.-Pp. 1243-1269.

30. Пирогов, И.М. Изгибные напряжения около эллиптического отверстия в цилиндрической оболочке / И.М. Пирогов. В кн.: Труды Всесоюзного заочного политехнического ин-та, 45. Харьков, -Изд. ХПИ, 1968. С. 151-156.

31. Пирогов, И.М. Концентрация напряжений возле эллиптического отверстия в цилиндрической пластинке / И.М. Пирогов. В кн.: Расчеты на прочность, 13.-М.: Машиностроение, 1968.-С. 152-157.

32. Rao, M.N.B. On the stress in the vicinity of an elliptic hole in a cylindrical shell under torsion loading / M.N.B. Rao, M.V.V. Myrthy. // Nucl. Eng. and Des., 1971,17,3,-P. 309-321.

33. Нейбер, Г. Концентрация напряжений / Г. Нейбер. М.: Гостехиздат, 1947. -204 с.

34. Irwin, L.R. Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate / L.R. Irwin, D.C. Washington. // J. Appl. Mech., 1957, 24, N 3. Pp. 361-364.

35. Irwin, G.R. Suppl.: Notes May 1961 Meeting ASTM Committee Fracture Testing High-Strength Metallic Materials / G.R. Irwin. 1961. Pp. 97-101.

36. Москвичев, B.B. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем / В.В. Москвичев, Н.А. Махутов, А.П. Черняев и др. Новосибирск: Наука, 2002. - 334 с.

37. ASME Professional Development programs. Design, Inspection and Repair of ASME section VIII, Division 1, Pressure Vessels. 1999. Houston, TX.

38. Мураками, Ю. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990,-1016 с.: ил.

39. Курочкин, В.В. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов / В.В. Курочкин, Н.А. Малюшин, О.А. Степанов, А.А. Мороз. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр». 2001. - 231 е.: ил.

40. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Металлургия, 1989. 525 с.

41. Ривкин, Е.Ю. Разработка методики определения допускаемых дефектов в металле оборудования и трубопроводов во время эксплуатации АЭС / Е.Ю. Ривкин, А.Ф. Гетман, В.М. Филатов и др. // Новости атомной энергетики. 1989.-№1.-С. 5-14.

42. Гумеров, А.Г. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов / А.Г. Гумеров, P.O. Гумеров, К.М. Гумеров. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. 310 с.

43. Броек, Д. Основы механики разрушения, пер. с англ. / Д. Броек, А. Лейден. М.: Высш. школа, 1980. - 368 е.: ил.

44. Партон, В.З. Механика упругопластического разрушения. Учеб. пос. для студ. ун-тов и втузов. 2-е изд., перераб. и доп. / В.З. Партон, Е.М. Морозов. М.: Наука. 1985. 502 с.

45. Нотт, Дж. Ф. Основы механики разрушения. Пер. с англ. / Дж. Ф. Нотт. М.: «Металлургия», 1978. 256 с.

46. Мокеева, Г.И. Численное исследование предельного внутреннего давления в трубопроводе в зависимости от величины трещины и прочностных свойств материала. / Г.И. Мокеева // Проблемы прочности и пластичности, вып. 65, 2003. С. 8-12.

47. Морозов, Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения / Е.М. Морозов, Г.П. Никишков. -М.: Наука. Главн. ред. физ.-мат. лит., 1980. -256 с.

48. Захаров, М.Н. Прочность сосудов и трубопроводов с дефектами стенок в нефтегазовых производствах / М.Н. Захаров, В.А. Лукьянов. М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. - 216 с.

49. Nagtegaal, J.C. On the Implementation of Finite Strain Plasticity Equations in a Numerical Model / J.C. Nagtegaal and F.E. Veldpaus. // In Numerical Analysis of Forming Processes. New York, 1984, 351 p.

50. Pinsky, P.M. Numerical Integration of Rate Constitutive Equations in Finite Deformation Analysis / P.M. Pinsky, M. Ortiz, K.S. Pister. // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. Vol. 40, 1983. Pp. 137158.

51. Бахвалов, H.C. Численные методы / H.C. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г. М. Кобельков. М.: 1996. - 426 с.

52. Мудров, А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль / А.Е. Мудров. Томск: МП «РАСКО», 1991.-272 е.: ил.

53. Hughes, T.J. Finite Rotation Effects in Numerical Integration of Rate Constitutive Equations Arising in Large Deformation Analysis / T.J. Hughes and J. Winget. // International Journal for Numerical Methods in Engineering. Vol. 15, 1980,-Pp. 1862-1867.

54. Hill, R. The Mathematical Theory of Plasticity / R. Hill. Oxford University Press, USA, ISBN 0-19-850367-9, 1998. 386 p.

55. Малинин, H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н.Н. Малинин. М.: Машиностроение, 1968, 246 с.

56. Rice, J. A Path Independent Integral and the Approximate Analysis of Strain Concentration by Notches and Cracks / J. Rice. // Journal of Applied Mechanics Vol. 35,1968. Pp. 379-386.

57. Knowles, J. On a Class of Conservation Integrals / J. Knowles and E. Sternberg. // Archives of Rational Mechanics Analysis. 1972.-Vol. 44. Pp. 187-211.

58. Budiansky, B. Conservation Laws and Energy Release Rates / B. Budiansky and J. Rice. // Journal of Applied Mechanics. 1973. -Vol. 40. Pp. 201-203.123

59. Li, F.Z. Comparison of Methods for Calculating Energy Release Rates / F.Z. Li, C.F. Shih and A. Needleman. // Engineering Fracture Mechanics. 1985. -Vol. 21,-Pp. 405-421.

60. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. М.: Мир, 1975.-541 с.

61. Лихман, В.В. Допуски на отклонения формы в сварных криогенных сосудах и аппаратах / В. В. Лихман, Л. Н. Копысицкая, В. М. Муратов // Химическое и нефтяное машиностроение. 1994. - №8. - С. 16-20.

62. Алифанов, Л.А. Совершенствование методов оценки влияния локальных дефектов формы при диагностике резервуаров/ Алифанов Л. А., Лепихин А. М., Черняев А.П. // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 25: Транспорт. Красноярск, 2001. - С. 146-150.

63. Ориняк, I.B. Залишкова мщшсть трубопровода з дефектами форми типу вм'ятин / Ориняк I.B., Розгонюк В.В., Шлапак Л.С. // Oi3.-xiM. мех. матер!ал1в. 1999. - № 5. - С. 84-87.

64. ASTM: Е813 81. Standard test for Jic, a measure of fracture toughness, 1981. -846 p.

65. Rice, J.R. Some further results on J integral analysis and estimates / J.R. Rice, P.C. Paris, J.R. Merkle. ASTM STP 536, 1978. - 426 p.

66. Begley, J.A. The integral О as a failure criterion. Fracture Toughness / J.A. Begley, J.D. Landes. ASTM STP 514,1971 - 282 p.

67. Kanazawa, T. A preliminary study on the integral fracture criterion / T. Kanazawa, D. Machida, M. Onozuka, S. Kaneda. // Report of the University of Tokyo I.I.W.X., 1975. Pp. 779-795.

68. Read, D.T., McHenry H.I. Strain dependence of the О contour integral in tensile planes / D.T. Read, H.I. McHenry. // Advances in Fracture Research. 1981.-Vol. 4,-Pp. 127-212.

69. Kim, Yun-Jae. Elastic-plastic fracture mechanics method for finite internal axial surface cracks in cylinders / Yun-Jae. Kim, Jin-Su Kim, Young-Jae Park, Young-Jin Kim. // Engineering Fracture Mechanics. 2004. 44 p.

70. Kim, Y-J. Enhanced reference stress based J and COD estimation method for LBB analysis and comparison with GE/EPRI method. / Y-J. Kim, N-S. Huh, Y-J. Kim // Fatigue Fracture Engineering Mater Structure. 2001. 54 p.

71. Green, D. Journal of Mechanics and Physics of Solids / D. Green, B.B. Handy. 1956. Vol. 4.-Pp. 128-144.

72. Rice, J.R. The surface crack: physical problems and computational solutions. / J.R. Rice, L. Sweldow. -ASME, New York, 1972. Pp 171 -186.

73. Ford, H. Zeitschrift fur Angewandtle Matematik und Physik / H. Ford, G. Lianis. 1957. Vol. 8. Pp. 360-382.

74. Ewings, D.J.F. Jornal of Mechanics and Physics of Solids / D.J.F. Ewings, C.E. Richards. 1974, Vol. 22. Pp. 27-36.

75. Chell, G.C. Engineering Fracture Mechanics / G.C. Chell, G.M. Spink. 1977. vol. 9.-Pp. 101-121.

76. ГОСТ 5520-79. Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. -М., 1979.- 13 с.

77. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристиктрещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. -М., 1985.-49 с.

78. ПБ 03-584-03. Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных. М., 2003. - 55 с.

79. Методика расчетной оценки ресурса элементов оборудования объектов котлонадзора. М.: 1996. 46 с.

80. Государственные доклады МЧС России о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 1988-2002 г.г. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1988-2002.

81. Серенсен, С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. Учебное пособие для вузов. / С.В. Серенсен. М.: Атомиздат, 1975.- 192 с.

82. Серенсен, С.В. Прочность при малоцикловом нагружении. Основы методов расчета и испытаний / С.В. Серенсен, Н.А. Махутов, P.M. Шнейдерович, А.П. Гусенков и др. М.: Наука, 1978. - 300 с.

83. Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / В.П. Когаев, под ред. А.П. Гусенкова, 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиноведение, 1993. 364 с.

84. Гусев, А.С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках / Гусев А.С. М.: Машиностроение, 1989. - 248 е.: ил.

85. ГОСТ 25.507-85. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытаний на усталость при эксплуатационных режимах нагружения. Общие требования. М., 1985. - 49 с.

86. Гусев, А.С. Расчет конструкций при случайных воздействиях. / А.С. Гусев, В.А. Светлицкий. М.: Машиностроение, 1984. - 240 е.: ил.

87. Bueckner, H.F. ASTM, STP / H.F. Bueckner, Philadelphia, 1965. N 381. -Pp. 82-83.

88. Paris, P.C. Stress Analysis of Cracks, Fracture Toughness Testing / P.C. Paris, G.C. Sih ASTM STP-381, 1965. 30 p.

89. Гетман А.Ф. Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов давления АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1999. 258 с.

90. Lubahn, J.D. Proc. ASTM / J.D. Lubahn. 1959. Pp. 885-913.

91. Gross, B. Tech. Note, D-2395, / B. Gross, J.E. Srawley, W.F. Brawn. NASA, 1964.-Pp. 107-112.

92. Folias, E.S. An axial crack in a pressurized cylindrical shell / E.S. Folias. Int. J. Fract. Mech. 1965.№1,№2,-Pp. 104-113.

93. Folias E.S. A circumferential crack in a pressurized cylindrical shell / E.S. Folias. // Int. J. Fract. Mech. 1967. №3, Pp. 1 -11.

94. Folias, E.S. On the effect of initial curvature on cracked flat sheets / E.S. Folias. // Int. J. Fract. Mech. 1969. №5, №4, pp. 327-346.

95. Coopley, L.G. Jr. A longitudinal crack in a cylindrical shell under internal pressure / L.G. Coopley, J. L. Sanders. // Int. J. Fract. Mech. 1969. №5, №2, -Pp.75-84.

96. Андо, А. Расчет круговой цилиндрической оболочки с трещиной. / А. Андо, Ягава, Кикути. //J. Fac. Eng. Univ. Tokyo, 1970. Vol. 8, Pp. 4647.

97. Бурак, М.И. Анализ несущей способности сосудов давления при наличии сквозных трещин / М.И. Бурак, В.Б. Кайдалов// Проблемы прочности. 1989. № 11. - С. 20-24.

98. Зайнулин, Р.С. Прочность сосудов давления с трещиноподобными дефектами / Р.С. Зайнулин, К.М. Гумеров // Ресурс и прочность оборудования нефтеперерабатывающих заводов. Уфа, 1989. - С. 40-52.

99. Лащинский, А.А Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. Л., «Машиностроение», 1970.-240 с.

100. Куркин, С.А. Прочность сварных тонкостенных сосудов, работающих под давлением / С.А. Куркин. М.: Машиностроение, 1976. - 184 с.

101. Никольс, Р. Конструирование и технология изготовления сосудов давления / Р. Никольс. М.: Машиностроение, 1975. - 461 с.

102. Акимов, В.А. Оценка природной и техногенной опасности субъектов Сибирского региона России / В.А. Акимов, К.А. Козлов. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2000. - №5. - С. 229-241.

103. Тонкостенные оболочечные конструкции: Теория, эксперимент и проектирование / Пер. с англ. К.Г. Бомштейн, A.M. Васильев; Ред. Э.Г. Григолюк М.: Машиностроение, 1980. - 607 с.

104. Куистра, А.Ф. Натурные испытания сосудов давления и их приложение к проектированию / А.Ф. Куистра, Е.А. Ланге, А.Г. Пиккет // Труды Амер. общества инженеров-механиков. Энергетические машины и установки. 1964. - т. 86. -№4. - С. 40-51.

105. Новожилов, В.В. Теория тонких оболочек / В.В. Новожилов. Л.: Судпромгиз, 1951.-230 с.

106. Тонкостенные оболочечные конструкции: Теория, эксперимент и проектирование / Пер. с англ. Бомштейн К.Г., Васильев A.M.; Ред. Григолюк Э.Г. М.: Машиностроение, 1980. - 607 с.

107. Махненко, В.И. Расчеты на прочность сварных соединений с конструктивными особенностями трещиноподобного типа / В.И. Махненко, В.Е. Починок // Надежность и долговечность машин и сооружений. 1982.-№1.-С. 10-18.

108. Исследование напряжений и прочности корпуса реактора / Под ред. Серенсена С.В., Немеца Я., Пригоровского Н.И. М.: Атомиздат, 1968. -280 с.

109. Irwin, G.R. Fracture. / G.R. Irwin. // Handbuch der Physik. Berlin: Springer Vering. 1958. -Bd. 6. - Pp.551-590.

110. Irwin, G.R. Plastic zone near a crack and fracture toughness / G.R. Irwin. // Proc. 7th Sagamore Ardance Materials Research Conf. Syracuse: Syracuse Univ. Press. 1960. - P. IV-63-IV-78.

111. Морозов, E.M. Механика разрушения твердых тел: курс лекций / Е.М. Морозов, В.М. Пестриков СПб.: Профессия, 2002 - 320 е., ил.

112. Методические указания по диагностированию технического состояния и определению сроков последующего освидетельствования трубопроводов и сосудов, работающих под давлением, КС РАО "Газпром". 1996.-126 с.

113. Екобори, Т. Научные основы прочности и разрушения материалов / Т. Екобори. Киев: Наукова Думка, 1978. -352 с.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎