Инд. авторы:	Москвичев В.В., Чабан Е.А.
Заглавие:	Анализ развития усталостных трещин в подкрановых балках
Библ. ссылка:	Москвичев В.В., Чабан Е.А. Анализ развития усталостных трещин в подкрановых балках // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2018. - Т.84. - № 7. - С.47-54. - ISSN 1028-6861.
Внешние системы:	DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-7-47-54; РИНЦ: 35357243;
Реферат:	rus: Представлены результаты анализа остаточного ресурса подкрановых балок с эксплуатационными дефектами, основой которого являются численные исследования напряженно-деформированного состояния, уравнения предельных состояний и кинетические зависимости развития усталостных трещин, сформулированные на базе критериев механики деформирования и разрушения. Высокий уровень износа основных производственных фондов инженерных сооружений и металлоконструкций, а также эксплуатация объектов в запроектных сроках способствуют возникновению аварийных ситуаций, вызванных накоплением повреждений. Исследовали подкрановые балки, эксплуатируемые в условиях аварийных ситуаций, обусловленных наличием усталостных трещин разной длины в наиболее опасных зонах стенки балок при эксцентричном приложении крановой нагрузки. По результатам проведенного численного эксперимента получены линии влияния интенсивности напряжений в вершинах трещин, возникающих в верхней зоне стенки при различных величинах эксцентриситета нагружения, обусловленного смещением рельса от вертикальной оси сечения балки. Установлена зависимость длины усталостной трещины и интенсивности напряжений в ее вершине от числа циклов нагружения балки. Для оценки несущей способности подкрановых балок, эксплуатируемых в условиях аварийных ситуаций, предложено использовать эффективные значения коэффициентов интенсивности напряжений, рассчитываемые для конкретных условий нагружения с учетом конструктивных особенностей балок, размеров возникших усталостных трещин и мест их расположения в подкрановой балке. По результатам проведенного анализа получены диаграммы, позволяющие прогнозировать остаточный ресурс подкрановой балки с трещиной. На основе традиционных методов расчета конструкций на циклическую трещиностойкость сформулирован и реализован алгоритм расчета индивидуального ресурса подкрановых балок, включающий обязательный анализ напряженно-деформированного состояния подкрановой балки с трещиной в верхней зоне стенки. eng: The results of analysis of the residual life of crane girders with operational defects based on numerical studies of the stress-strain state, equations of limiting states, and kinetic dependences of the fatigue crack development, based on the criteria of deformation and fracture mechanics are presented. High level of wear of the fixed capital assets of engineering constructions and metal structures as well as operation of the facilities in beyond-design-basis terms contribute to origination of the emergency situations caused by damage accumulation. Crane girders operated under emergency conditions due to the fatigue cracks of different lengths present in the most dangerous zones of the beam wall with an eccentric application of crane load are studied. The results of the numerical experiment revealed the lines of tension intensity impact at the crack tip appeared at the upper zone of the wall at different values of the loading eccentricity attributed to the rail shift from the vertical axis of the beam. The dependence of the length of the fatigue crack and stress intensity in the crack tip on the number of load cycles of the beam is determined. To assess the bearing capacity of crane girders operated in emergency conditions, it is suggested to use the effective values of the stress intensity factors calculated for the specific loading conditions, taking into account the structural features of the beams, size of the fatigue cracks and their location in the crane girders. Proceeding from the results of analysis the diagrams which provide of the remaining residual life of crane girders with a crack are constructed. Using traditional methods of structure calculation for cyclic fracture toughness we developed and implemented the calculation algorithm for individual lifetime of the crane girders which includes the obligatory analysis of the stress-strain state of the crane girders with a crack at the upper zone of the wall.
Ключевые слова:	коэффициент интенсивности напряжений; остаточный ресурс; усталостная трещина; подкрановая балка; characteristics of cyclic crack resistance; stress intensity factor; residual life; fatigue crack; crane girder; характеристики циклической трещиностойкости;
Издано:	2018
Физ. характеристика:	с.47-54
Цитирование:	1. Балдин В. А. О причинах преждевременного выхода из строя подкрановых балок и вопросы их улучшения их конструкции / Промышленное строительство. 1966. № 10. С. 20 - 22. 2. Кикин А. И., Эглескалн Ю. С. Результаты обследования подкрановых конструкций, запроектированных по действующим нормам / Промышленное строительство. 1968. № 12. С. 38 - 39. 3. Беляев Б. И., Корниенко В. С. Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения - М.: Стройиздат, 1986. - 67 с. 4. Фын Сю-Цзюнь, Динь Синь-Шань, Фан Тиан. Исследование усталостных повреждений верхней зоны стенок стальных подкрановых балок / Промышленное и гражданское строительство. 1994. № 11 - 12. С. 33 - 35. 5. Артюхов В. H., Щербаков Б. А., Горицкий В. М., Шнейдеров Г. Р. О состоянии подкрановых конструкций корпуса конверторного производства ОАО «Северсталь» / Промышленное и гражданское строительство. 2001. № 6. С. 31 - 34. 6. Скляднев А. И., Сердюк В. В. Усталостная долговечность и мера повреждаемости верхней зоны стенки сварных подкрановых балок / Безопасность труда в промышленности. 2004. № 11. С. 34 - 36. 7. Закревский М. П., Москвичев В. В., Котельников В. С., Черняев А. П., Чабан Е. А. Анализ предельных состояний подкрановых балок / Безопасность труда в промышленности. 2004. № 3. С. 31 - 33. 8. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 96 с. 9. РД 10-138-97. Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин. Ч. 1. Общие положения. Методические указания. - М.: НПО ОБТ, 1998. - 36 с. 10. Крылов И. И., Тарасевич В. В. Живучесть эксплуатируемых сварных подкрановых балок с усталостными повреждениями / Изв. вузов. Строительство. 1998. № 2. С. 17 - 25. 11. Чабан Е. А., Цыплюк А. Н. Оценка ресурса подкрановых балок по данным технической диагностики / Труды научных мероприятий. Природно-техногенная безопасность Сибири: В 2-х т. Т. 2. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Проблемы промышленной безопасности. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2001. С. 300 - 303. 12. Сергеев А. В., Шафрай С. Д. Влияние особенностей напряженного состояния в подкрановых балках на их прочность и выносливость / Изв. вузов. Строительство. 1997. № 7. С. 9 - 12. 13. Васюта Б. Н. К вопросу об определении напряжений в стенке от местного кручения пояса балки / Изв. вузов. Строительство. 2006. № 3 - 4. С. 12 - 17. 14. Тимашев С. А. Инфраструктуры. Ч. 1. Надежность. Долговечность. - Екатеринбург: Изд. НИСО УрО РАН, 2016. - 530 с. 15. Москвичев В. В., Чабан Е. А. Исследование напряженно-деформированного состояния подкрановых балок в штатных режимах эксплуатации / Журнал СФУ. Техника и технологии. 2016. № 4. С. 572 - 584. 16. Москвичев В. В., Чабан Е. А. Исследование напряженно-деформированного состояния подкрановых балок в условиях аварийных ситуаций / Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2016. № 5. С. 3 - 15. 17. Партой В. 3., Морозов E. М. Механика упругопластического разрушения. - М.: Наука, 1985. - 504 с. 18. Махутов Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. - М.: Машиностроение, 1981. - 272 с. 19. Махутов Н. А., Москвичев В. В., Козлов А. Г., Сухоруков С. В. Расчет на трещиностойкость плоских элементов конструкций с использованием -/-интеграла. Сообщение 1. Обоснование метода. Сообщение 2. Учет концентрации напряжений / Проблемы прочности. 1988. № 8. С. 3 - 14. 20. Махутов Н. А., Лыглаев А. В., Большаков А. М. Хладостойкость (метод инженерной оценки). - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. - 195 с. 21. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов - М.: Металлургия, 1976. - 456 с. 22. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. - М.: Наука, 1974. - 640 с. 23. Ларионов В. В. Исследование работы строительных конструкций в условиях малоциклового нагружения: автореф. дис.. докт. техн. наук. - М., 1979. - 40 с. 24. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пособие в 4-х т. Т. 4. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов. - Киев: Наукова думка, 1990. - 679 с. 25. Трощенко В. Т., Покровский В. В., Прокопенко А. В. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении. - Киев: Наукова думка, 1987. - 256 с. 26. РД 50-345-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 95 с. 27. Механика катастроф. Определение характеристик трещиностойкости конструкционных материалов. Методические рекомендации. - М.: МИБ СТО, 1995. - 360 с. 28. Васюта Б. Н. Некоторые особенности развития усталостных трещин в верхней зоне стенки сварных подкрановых балок / Изв. вузов. 2003. № 10. С. 4 - 13. 29. Москвичев В. В., Махутов Н. А., Черняев А. П. и др. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем. - Новосибирск: Наука, 2002. - 334 с.