Введение

Большие конструкции, разрушение которых привело бы к определенному экономическому ущербу и, вероятнее всего, к потерям многих человеческих жизней, должны быть надежны. Примерами таких конструкций являются корабли, самолеты, мосты, трубопроводы, накопительные танки, емкости большого давления (в ядерных реакторах) и оболочка ракетных двигателей. Несмотря на то, что число разрушений по сравнению с количеством действующих конструкций сравнительно мало, абсолютное их число слишком велико. Разрушение в условиях эксплуатации даже одного самолета или реактора — уже большое несчастье. Финансовые убытки от разрушения одного накопительного танка исчисляются миллионами долларов.

Классические инженерные критерии проектирования не обеспечивают меры по предотвращению разрушения; об этом говорит печальный опыт множества несчастных случаев. Критерии предотвращения разрушения следует выводить из принципов механики разрушения. Конечно, необходимо дальнейшее развитие методов механики разрушения. Тем не менее, существующие в настоящее время концепции механики разрушения при надлежащем их применении дают возможность обеспечить надежность конструкции или организовать надзор за дорогостоящими конструкциями для обеспечения их безопасной эксплуатации.

Эти методы предотвращения разрушений можно разделить на две большие группы (см. [1]): 1) проверку на образование трещин и 2) контроль их развития. Оба метода основаны на сходных принципах; лучше всего их пояснить на примерах. Для гарантии безопасной эксплуатации емкости высокого давления, используемой в реакторе, необходимо знать максимальный допустимый начальный размер раковины. Размер такой раковины не должен увеличиваться до критического значения в течение всего времени эксплуатации реактора. Зная, как проходит процесс распространения трещины и как ведет себя конструкция при разрушении, можно рассчитать критический размер дефекта и, исходя из этого, вычислить максимальный допустимый размер раковины в начале эксплуатации. Надлежащая проверка новой емкости исключит возможность наличия раковин, начальные размеры которых превышают допустимый уровень. Проверка на наличие трещин и определение скорости их роста во время эксплуатации сопряжены со значительными трудностями. Поэтому следует стараться избегать проверок во время эксплуатации. Если расчеты на разрушение и рост трещины, а также начальные проверки были проведены абсолютно верно, то проверки во время эксплуатации были бы лишними. Однако на практике такие проверки будут все-таки выполняться. Для емкостей, используемых в реакторах, вероятно, особенно полезным является метод дистанционного наблюдения за ростом трещин с помощью ультразвуковых волн (см. [2]).

В качестве примера контроля за распространением трещины можно привести контроль за летательным аппаратом. В течение срока службы этой конструкции предполагается, что в ней будут расти трещины. Вычисляют критические размеры трещин и по минимальному размеру трещины, при котором возможно ее обнаружение, определяют время ее распространения. На основе этих данных выбирают инспекционный период с таким расчетом, чтобы до момента увеличения размера трещины до критического значения ее можно было несколько раз обнаружить. При обнаружении трещины необходимо принять меры либо по ремонту, либо по замене частично разрушенного элемента.

Основные концепции механики разрушения, приведенные в предыдущих главах, дают возможность проектировать надежные конструкции. При изложении материала были подчеркнуты недостатки и ограничения этих концепций. Некоторые типичные трудности, встречающиеся при применении механики разрушения, были рассмотрены в гл. XIV. При использовании этих концепций в проектировании больших конструкций или их компонентов встречаются дополнительные трудности. Некоторые из них касаются только конструкций определенного типа, другие имеют более общий характер. Последние две главы посвящены именно этим проблемам. В гл. XV кратко рассмотрены частные вопросы, возникающие при контроле на разрушение емкостей высокого давления, однако часть изложенной здесь информации имеет более широкое применение. Уделяется также внимание проблеме выбора материала для предотвращения разрушения. В заключительной гл. XVI исследуются вопросы применения механики разрушения к особому классу конструкций, а именно к классу конструкций, построенных из тонких листов, усиленных ребрами жесткости.



§ 15.1. Введение  Следующая 
 
MYsopromat.ru - сопромат в режиме on-line
Яндекс цитирования