Russian Federation
Prezidium RAN po problemam bezopasnosti (Rukovoditel' rabochey gruppy)
Moskva, Moscow, Russian Federation
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.
determined and probabilistic approaches, durability, reliability, static characteristics, factor of assurance.
1. Постановка проблемы
Большинство 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.
1. Veybull V.A. Ustalostnye ispytaniya i analiz ikh rezul´tatov. - M.: Mashinostroenie, 1964.
2. Freudenthal A.M., Gumbel E.J. Distributions functions for predictions of fatigue life and fatigue strength//Intern. Conf. Fatigue Metals. - L., 1956. - R. 262-271.
3. Streletskiy N.S. Osnovy statisticheskogo ucheta koeffitsienta zapasa prochnosti sooruzheniy. - M.: Stroyizdat, 1947.
4. Rzhanitsin A.R. Raschet sooruzheniy s uchetom plasticheskikh svoystv materiala. - M.: Stroyizdat, 1954.
5. Serensen S.V., Kogaev V.P., Shneyderovich R.M. Nesushchaya sposobnost´ i raschet detaley mashin na prochnost´. - M.: Mashinostroenie, 1975.
6. Bolotin V.V. Statisticheskie metody v stroitel´noy mekhanike. - M.: Stroyizdat, 1966.
7. Birger I.A., Shorr B.F., Shneyderovich R.M. Raschet na prochnost´ detaley mashin. Spravochnoe posobie/ Pod obshchey red. dokt. tekhn. nauk I.A.Birgera. - Izd. 2-e, ispr. i dop. - M.: Mashinostroenie, 1966.
8. Kogaev V.P. Raschety na prochnost´ pri napryazheniyakh, peremennykh vo vremeni. - M.: Mashinostroenie, 1977.
9. Iosilevich B.G. Detali mashin. - M.: Mashinostroenie, 1988.
10. Makhutov N.A. Prochnost´ i bezopasnost´: Fundamental´nye i prikladnye issledovaniya. - Novosibirsk: Nauka, 2008.
11. Staticheskie zakonomernosti malotsiklovogo razrusheniya / N.A.Makhutov, V.V.Zatsarinnyy, Zh.L. Bazaras i dr. - M.: Nauka, 1989.
