Проблемы экспертизы современных сварных конструкций ответственного назначения

Abstract

Важным этапом диагностики состояния ответственных сварных конструкций является прогнозирование их остаточного ресурса на основе прочностных расчетов по предельному состоянию. При отсутствии трещинообразных концентраторов к спонтанному макроразрушению конструктивных элементов в ряде случаев приводит пластическая неустойчивость, связанная с зарождением и развитием пористости. В настоящей работе рассмотрены основные проблемы моделирования вязкого разрушения сварных конструкций и предложены методологические основы описания механизмов их предельного состояния. В частности, разработаны комплексные конечно-элементные модели совместного развития трехмерного напряженно-деформированного состояния упругопластичного материала с упрочнением и порообразования. Условие зарождения пор вязкого разрушения определяется граничным значением параметра Одквиста, а развитие пор — законом Райса–Трейси. Таким образом, предельное состояние конструкции при развитом пластическом течении металла обусловливается ростом несплошности, локальным перераспределением нагрузки и уменьшением фактического несущего сечения. Использование предложенной методологии проиллюстрировано примерами расчета предельного внутреннего давления трубопроводных элементов с учетом начального напряженно-деформированного состояния при монтажной и ремонтной сварке, структурной неоднородности, поверхностных дефектов локального утонения стенки. Показано, что при отсутствии геометрических концентраторов, физическая неоднородность мало влияет на предельную нагрузку при статическом нагружении рассмотренных сварных конструкций. Это согласуется с имеющимся опытом эксплуатации трубопроводных систем, что доказывает применимость разработанных подходов численного анализа для эффективного решения практических задач диагностики состояния современных сварных конструкций. Библиогр. 11, табл. 1, рис. 4.