АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОРПУСА СУДНА

Аннотация

Рассмотрены существующие методы расчета усталостной прочности конструкций корпуса судна: номинального напряжения, сравнительного анализа, экспериментально-теоретический, деформационные и энергетические, базирующиеся на использовании конструктивных напряжений, эффективных коэффициентов концентрации напряжений, понятий механики разрушения. Также рассмотрена методика, представленная в Российском морском регистре судоходства. Выполнен анализ вышеперечисленных способов расчета циклической прочности, выявлены и отмечены их достоинства и недостатки, а также проанализирована пригодность к решению практических задач усталостной прочности конструктивных узлов корпуса судна. Предложена классификация указанных способов по типу показателя интенсивности накопления усталостного повреждения. Произведено сравнение результатов расчета усталостных повреждений различных судокорпусных конструкций методами номинального напряжения, деформационным и использующим эффективный коэффициент концентрации напряжений. Определены возможные пути усовершенствования экспериментально-теоретического метода расчета усталостной прочности узлов корпуса судна.

Ключевые слова

сварной узел, усталостная прочность, методы расчета, коэффициент концентрации напряжений, усталостная трещина, конструктивные напряжения, номинальные напряжения

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Петинов С. В. Основы инженерных расчетов усталости судовых конструкций / С. В. Петинов. - Л.: Судостроение, 1990. - 224 с.
Петинов С. В. Эксплуатационная прочность и надежность конструкций: в 2 ч. / С. В. Петинов. - Ч. 1. - СПб.: Политехнический университет, 2012. - 89 с.
Петинов С. В. Эксплуатационная прочность и надежность конструкций / С. В. Петинов. - Ч. 2. - СПб.: Политехнический университет, 2012. - 48 с.
Копельман Л. А. Основы теории прочности сварных конструкций: учеб. пособие. - 2-е изд., испр. / Л. А. Копельман - СПб.: Лань, 2010. - 464 с.
Radaj D. Fatigue assessment of welded joints by local approaches / D. Radaj, C. M. Sonsino, W. Fricke. - 2nd ed. - Cambridge: Woodhead Publishing Ltd., 2006. - 639 p.
Petinov S. V. Fatigue Assessment of Structures in High-cycle Segment: Technique and Problems / V. Petinov, I. M. Afanasyeva // Proc. of the International Summer School-Conference «Advanced Problems in Mechanics-2010». - SPb., 2010. - Pp. 519-525.
Kozak J. Fatigue strength determination of ship structural joints / J. Kozak, Z. Górski // Polish Maritime Research. - 2011. - Vol. 18. - Is. 2. - Pp. 28-36. DOI: 10.2478/v10012-011-0009-8.
Максимаджи А. И. Низколегированная сталь в судостроении / А. И. Максимаджи, О. А. Новиков, Л. Г. Соколов. - Л.: Судостроение, 1964. - 300 с.
Бойцов Г. В. Прочность и конструкция судов новых типов / Г. В. Бойцов, О. М. Палий. - Л.: Судостроение, 1979. - 360 с.
Российский морской регистр судоходства: сб. нормативно-метод. материалов. Кн. одиннадцатая. - НД No. 2-139902-016. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2002. - 151 c.
Hobbacher A. Recommendations for fatigue design of welded joints and components / A. Hobbacher. - Paris, France: International Institute of Welding, 2008. - 144 p.
Fatigue assessment of ship structures // IACS Recommendation. - No. 56. - 1999. - 27 p.
DNV Fatigue Design of Offshore Steel Structures // Recommended Practice (RP-C203). - Norway: Det Norske Veritas, 2006. - 126 p.
DNV Fatigue Assessment of Ship Structures // Recommended Practice (Classification notes No. 30.7). - Norway: Det Norske Veritas, 2010. - 108 p.
Fricke W. Guideline for the Fatigue Assessment by Notch Stress Analysis for Welded Structures / W. Fricke // International Institute of Welding. - IIW-Doc. XIII-2240r2-08/XV-1289r2-08. - Hamburg University of Technology Ship Structural Design and Analysis, July 2010. - 144 p.
Pedersen M. M. Experience with the Notch Stress Approach for Fatigue Assessment of Welded Joints / M. M. Pedersen, O. O. Mouritsen, M. R. Hansen, J. G. Andersen // Proceedings of the Swedish Conference on Lightweight Optimized Welded Structures. - Borlänge, Sweden, 2010. - Pp. 1-11.
Коростылёв Л. И. О расчетной оценке усталостной прочности конструктивных узлов судового корпуса / Л. И. Коростылев, В. П. Суслов, Н. А. Штырев // Строительная механика корабля: тр. НКИ. - Николаев, 1987. - С. 35-42.
Коростылёв Л. И. Оценка усталостной прочности судовых корпусных конструкций с концентраторами напряжений / Л. И. Коростылев // Вторая международная конференция по судостроению - ISC’98: труды, секция С. - СПб.: ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 1998. - С. 160-167.
Коростылёв Л. И. Практическая реализация экспериментально-теоретического метода расчетной оценки усталостной долговечности судовых конструкций / Л. И. Коростылев // Зб. наук. праць УДМТУ. - 1998. - № 3 (351). - С. 3-9.
Коростылёв Л. И. Оценка усталостной прочности сварных узлов тонкостенных конструкций в многоцикловой области / Л. И. Коростылёв, С. Ю. Клименков // Методи розв’язування прикладних задач механіки деформівного твердого тіла: збірник наукових праць ДНУ ім. О. Гончара. - 2010. - № 11 (352). - С. 152-159.
Niemi E. Fatigue Analysis of Welded Components: Designer’s Guide to the Structural Hot-spot Stress Approach (IIW-1430-00) / E. Niemi, W. Fricke, S. J. Maddox. - Cambridge, England: Woodhead Publishing Limited, 2006. - 49 p.
Stress Determination for Fatigue Analysis of Welded Components (IIW doc. IIS/IIW-1221-93) / Ed. E. Niemi. - Cambridge, England: Abington Publishing, 1995. - 80 p.
Stephens R. I. Metal fatigue in engineering / R. I. Stephens, A. Fatemi, R. R. Stephens, H. O. Fuchs. - 2nd ed. - Canada: John Wiley & Sons, Inc., 2001. - 473 p.
Manson S. S. Fatigue and durability of structural materials / S. S. Manson, G. R. Halford. - ASM International, 2006. - 457 p.
Suresh S. Fatigue of Materials / S. Suresh. - Second edition. - Cambridge University Press, 2006. - 679 p.
Browell R. Calculation and displaying fatigue results / R. Browell, Al. Hancq. - ANSYS, Inc., 2006. - 42 p.
Берендеев Н. Н. Применение системы ANSYS к оценке усталостной долговечности: учеб.-метод. материалы по программе «Информационные системы в математике и механике» / Н. Н. Берендеев. - Нижний Новгород, 2006. - 84 с.
Берендеев Н. Н. Методы решения задач усталости в пакете ANSYS WORKBENCH®: учеб.-метод. пособие / Н. Н. Берендеев. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет, 2012. - 64 с.
Гучинский Р. В. Разработка узла конструкции судна по условию усталостной долговечности / Р. В. Гучинский, С. В. Петинов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2012. - № 159. - С. 177-186.

Об авторах

Коростылёв Леонтий Иванович - доктор технических наук, профессор

leontyy.korostilyov@nuos.edu.ua

Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова

Литвиненко Дмитрий Юрьевич - аспирант

litvinen@inbox.ru

Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова