кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
В статье рассмотрены особенности детерминированных и вероятностных подходов к оценке статической прочности элементов сложных технических систем, позволяющие определить показатель прочностной надёжности, характеризующий вероятность отказа (повреждения) элемента системы при заданных режимах нагружения и запасах. Если при детерминистском подходе оценка прочности (запасы прочности по пределам текучести, прочности, длительной прочности или ползучести) обычно дается по средним значениям эксплуатационных воздействий и характеристик механических свойств, то в вероятностном расчёте вышеуказанные расчётные параметры приобретают вероятностную природу и характеризуются соответствующим рассеянием значений. Это позволяет вычислить заданный запас для установленной вероятности. Приведены расчётные формулы и описана общая схема определения вероятности разрушения элемента, базирующаяся на использовании в расчётах кривых плотности распределения действующих напряжений и несущей способности элемента конструкции. На основе изложенных положений приведены расчётные примеры изменения вероятности разрушения и запасов прочности по пределу прочности для ряда отраслей техники.
Features related to determined and probabilistic approaches to assessment of static durability of sophisticated technical systems’ elements have been considered in this paper. These approaches allow define the strength reliability indicator characterizing probability of system element refusal (damage) at set modes of loading and strength margins. If at determined approach the durability assessment (margins of yield point, durability, long durability or creep) usually is given on average values of operational effects and characteristics of mechanical properties, then in probabilistic calculation the above settlement parameters get the probabilistic nature and are characterized by corresponding dispersion of values. It allows calculate the set margin for established probability. Have been presented calculating formulas and element destruction probability definition’s general scheme, based on use of distribution density curve of construction element’s operating tension and bearing ability in the calculations. Based on stated provisions the calculated examples related to destruction probability change and margins of strength limit have been presented for a number of technical branches.
1. Постановка проблемыБольшинство аварий и катастроф на объектах техносферы, вызываемых природными и техногенными факторами, в своем сценарии имеют нарушение условий прочности при переходе от штатных ситуаций к аварийным. В связи с этим разработка проблем прочности очень важна для обеспечения техногенной безопасности ответственных конструктивных элементов.В фундаментальных исследованиях и прикладных разработках проблем прочности, ресурса и надёжности сложных технических систем для установления области допустимых безопасных состояний используются детерминированные (детерминистические, детерминистские), статистические и вероятностные подходы и критериальные характеристики. В соответствии с общепринятыми нормативными документами в детерминированных подходах предельные нагрузки, напряжения и деформации уменьшаются в некоторое число раз, определяемое коэффициентом запаса n. Например, для достижения заданных условий функционирования при детерминированном подходе в оценках статической прочности и устойчивости при нормативном расчёте в условиях действия механических нагрузок (напряжений) величина n cоставляет 1,5–3 (при расчётах по пределам текучести и прочности). Поверочная оценка статической прочности обычно выполняется с использованием более широкого набора кратковременных или длительных механических характеристик прочности, пластичности, упрочнения по данным испытаний в соответствии с государственными или отраслевыми стандартами или техническими условиями. Если с изменением температуры, времени или числа циклов происходит существенное изменение физико-механических свойств материалов, то оно обязательно должно учитываться при оценке прочности, ресурса и надёжности по различным критериям.