Фундаментальные закономерности накопления повреждений, достижения предельных состояний объектов при комбинированных многопараметрических воздействиях силовых факторов и среды : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель М. А. Журавков

Abstract

Объектом исследования являются трибофатические и механотермодинамические системы одновременно работающих в условиях фрикционного, температурного и силового нагружения. Цель работы – создание методологии расчета и проектирования трибофатических и механотермодинамическихсистемы по критериям поврежденности, предельного состояния, риска и безопасности. Основными методами исследований являются: методы трибофатики, механотермодинамики, трибологии, механики деформируемого твердого тела, а также вычислительные методы. В результате проведен сравнительный анализ известных теорий прочности применительно к оценке поврежденности и предельных состояний материалов и элементов конструкций. Показана необходимость разработки обобщенной энергетической теории многокритериальных предельных состояний механических систем, одновременно работающих в условиях фрикционного, температурного и силового нагружения. Построена механико-математическая модель объемной поврежденности сложных объектов при многокомпонентном взаимодействии с учетом локального контактного нагружения и объемного деформирования. Разработана классификация объемной меры поврежденности для различных критериев предельного состояния. Разработанная энергетическая теория предельных состояний трибофатических систем базируется на гипотезе Надаи, учитывающая диалектику взаимодействия повреждений (эффективных энергий) при усталостном нагружении, трении и температурном воздействии, а также устанавливающая критерии предельных состояний сложных объектов и указывающая методы определения параметров для эффективных частей энергии. Представлен анализ методов оценки предельного состояния и поврежденности материалов и элементов конструкций; разработана механико-математическая модель объемной поврежденности сложных объектов при многокомпонентном взаимодействии в среде; разработана теория многокритериальных предельных состояний сложных объектов; дан сравнительный анализ результатов механико-математического моделирования предельных состояний с результатами испытаний на прочность и выносливость. Дана постановка задачи, выполнен анализ прямого и обратного эффектов в трибофатике с учетом взаимодействия необратимых повреждений, изложена диалектическая модель их -взаимодействий в механотермодинамической системе, обусловленных нагрузками разной природы, выполнен анализ масштаба поврежденности с учетом -взаимодействий. Изложены принципы феноменоанализа, сформулированы его особенности и достоинства по сравнению с традиционным факторным анализом в механике; показана эффективность феноменоанализа на основе обработки 136 результатов усталостных испытаний конструкционной стали разных марок в изотермических условиях. Изложены модели взаимосвязи уровня поврежденности и достижения предельного состояния с риском эксплуатации объектов и нарушения гарантий их безопасности для людей. Анализ ведется применительно к основным схемам расчета (проектирования и испытаний) трибофатических систем. В отчете дается краткий обзор методов оценки повреждаемости материалов и элементов конструкций, затем излагаются современные методы анализа взаимодействия множественных повреждений, обусловленных источниками разной природы. При этом анализ ведется с позиций механики. Физические механизмы повреждаемости здесь не исследуются, однако в необходимых случаях используются известные представления о них.