Сибирский федеральный университет

Перевод названия: ANALYSIS OF THE FATIGUE CRACKS DEVELOPMENT IN CRANE GIRDERS AND ASSESSMENT OF THEIR RESIDUAL LIFE

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2018

Идентификатор DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-7-47-54

Ключевые слова: crane girder, fatigue crack, residual life, stress intensity factor, characteristics of cyclic crack resistance, подкрановая балка, усталостная трещина, остаточный ресурс, коэффициент интенсивности напряжений, характеристики циклической трещиностойкости

Аннотация: 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. 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.

Журнал: Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Выпуск журнала: Т. 84, № 7

Номера страниц: 47-54

ISSN журнала: 10286861

Место издания: Москва

Издатель: Издательство "Тест-зл"

• Москвичев Владимир Викторович (Институт вычислительных технологий СО РАН, СКТБ «Наука»)
• Чабан Елена Анатольевна (Красноярский институт железнодорожного транспорта, филиал Иркутского государственного университета путей сообщения)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК