Разработка расчетных методов анализа трещиностойкости и живучести трубопроводов в зоне сварного стыкового соединения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.04, кандидат наук Дубовицкий Егор Игоревич

• Дубовицкий Егор Игоревич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Дубовицкий Егор Игоревич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРНОГО, ФАЗОВО-СТРУКТУРНОГО И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЙ, А ТАКЖЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ ТЕРМОНАГРУЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

1.1. Обзор литературных источников, касающихся решения задачи теплопроводности при сварке и родственных процессах

1.2. Анализ имеющихся методов математического моделирования формирования фазового и структурного состава при охлаждении расплавленной стали

1.3. Оценка опубликованных методик вычисления остаточных технологических термонапряжений

1.4. Обзор литературных данных по вычислению КИН и оценке трещиностойкости и живучести термонагруженных деталей

1.5. Выводы по главе

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТРУБНОЙ СТАЛИ 10Г2ФБ ПРИ СВАРКЕ

2.1. Описание лабораторного оборудования

2.2. Методика проведения и результаты испытаний на пластичность

2.3. Методика проведения и результаты испытаний на ползучесть

2.4. Выводы по главе

Глава 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

3.1. Решение осесимметричной нелинейной нестационарной задачи теплопроводности для стыковой сварки труб

3.2. Математическое моделирование фазового и структурного состояния трубной стали в процессе сварки

3.3. Решение связанной задачи термоупруговязкопластичности для материала с нестационарной структурой

3.4. Выводы по главе

Глава 4. АНАЛИЗ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ ТРУБОПРОВОДОВ В ЗОНЕ СВАРНОГО СТЫКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ

4.1. Результаты расчета температур, структур и остаточных напряжений

4.2. Оценка трещиностойкости трубопровода в зоне стыкового сварного соединения

4.3. Оценка живучести трубопровода в зоне стыкового сварного соединения

4.4. Выводы по главе

Общие выводы и результаты по работе

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка расчетных методов анализа трещиностойкости и живучести трубопроводов в зоне сварного стыкового соединения»

Актуальность проблемы:

Разрушение трубопроводов происходит, как правило, в окрестности сварного стыкового соединения. В связи с этим основной проблемой при оценке трещиностойкости и живучести трубопроводов является вычисление остаточных сварочных напряжений. Природа остаточных напряжений изучалась с первой половины 19-го века, однако долгое время не существовало единого мнения относительно механизма их возникновения и классификации. В России одними из первых этим вопросом начали заниматься Н.В. Калакуцкий и Н.Н. Давиденков

[1]. Тогда же было установлено, что остаточные напряжения могут проявляться в виде изменения размеров частей изделия после его разделения [2], а также предложена первая классификация остаточных напряжений на 3 рода: напряжения в макрообъемах, микрообъемах и субмикрообъемах [1]. Наиболее полно исследовал механизм возникновения остаточных напряжений И.А. Биргер

[2]. Практически все технологические процессы, связанные с термонагружением (термообработка, сварка, наплавка и тому подобные), приводят к неравномерности и нестационарности температурного поля в детали, что приводит к возникновению неупругих деформаций в изделии, и как следствие, возникновению остаточных напряжений. Причем процесс формирования остаточных термонапряжений сильно осложняется протеканием фазовых и структурных превращений при остывании материала. Важность учета остаточных термонапряжений при оценке трещиностойкости и живучести деталей подчеркивает тот факт, что многочисленные литературные источники подтверждают возможность образования остаточных термонапряжений, сопоставимых по величине с пределом текучести материала, а также факты разрушения конструкций по причине наличия остаточных термонапряжений [3-5]. Наибольших успехов в области моделирования технологических остаточных

напряжений при термонагружении добились В.С. Зарубин, Г.Н. Кувыркин, А.С. Лошкарев, Ю.А.Самойлович, А.С. Куркин, А.С. Киселев, А.М. Покровский.

Большой вклад в развитие теории сварки и родственных процессов внес Г.А. Николаев [6, 7]. В своих научных трудах он подробно изложил природу возникновения остаточных напряжений, разработал достаточно простые, но в то же время обладающие приемлемой точностью аналитические методы расчета остаточных напряжений. Значительный вклад в развитие теории о прочности сварных конструкций внесли В.А. Винокуров и С.А. Куркин [7]. Позже вопросами численного моделирования процесса сварки активно занимался А.С. Киселев [9, 10].

Научные основы механики разрушения изложены в работах

A.А. Гриффитса, Д.С. Дагдейла, Г.П. Черепанова, В.В. Панасюка, Е.М. Морозова,

B.З. Партона, Н.А. Махутова, Ю.Г. Матвиенко, J. Irwin, H.M. Westergaard, J.R. Rise и др. Вопросы расчетной оценки трещиностойкости и живучести стальных изделий, в т.ч. трубопроводов, в настоящее время достаточно хорошо изучены. При этом важным вопросом остается необходимость учета в таких оценках остаточных сварочных напряжений. В свою очередь, для достоверного моделирования процесса образования таких напряжений необходимо знать механические характеристики конкретного материала трубной стали.

В связи с вышеизложенным, разработка математических моделей расчета остаточных сварочных напряжений и оценки трещиностойкости и живучести трубопроводов в зоне стыкового сварного соединения является актуальной задачей.

Целью работы является разработка методики анализа трещиностойкости и живучести трубопроводов с учетом остаточных сварочных напряжений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Провести анализ существующих расчетных моделей и подходов, используемых для решения задачи определения сварочных напряжений и оценки трещиностойкости и живучести трубопроводов;

2. На основе выбранных математических моделей разработать алгоритмы определения остаточных сварочных напряжений и дальнейшего анализа трещиностойкости и живучести. Реализовать алгоритмы в форме комплекса прикладных программ.

3. Провести экспериментальное определение характеристик пластичности и ползучести трубной стали, используемой при строительстве современных трубопроводов.

4. Реализовать тестирование разработанных программ и проверку достоверности результатов на основании сравнения с аналитическими решениями и экспериментальными данными.

5. Применить разработанную методику для решения практической задачи по оценке трещиностойкости и живучести реального магистрального трубопровода.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Проведено численное вычисление полей остаточных сварочных напряжений для модели упруго-вязко-пластической среды с нестационарной структурой.

2. Проведено экспериментальное исследование характеристик пластичности и ползучести трубной стали класса прочности К60, и получены уравнения состояния при пластичности и ползучести.

3. Разработан основанный на методе сечений численный метод вычисления коэффициента интенсивности напряжений (КИН) для полуэллиптической продольной трещины в нагруженной внутренним давлением трубе;

4. Разработан комплекс программ и моделей для расчета трещиностойкости и живучести трубопровода в зоне стыкового сварного соединения;

Теоретическая значимость диссертационной работы состоит в обогащении теоретической научной базы в области расчета остаточных сварочных напряжений и оценке трещиностойкости и живучести трубопроводных систем с учетом этих напряжений. Разработанные в диссертации методики и

алгоритмы внедрены в программу дисциплины «Теория прочности и механика разрушения» кафедры «Прикладная механика» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке математических моделей и комплекса программ для расчета на трещиностойкость и живучесть линейной части магистрального трубопровода. Предложенные методики, алгоритмы и программное обеспечение используются в курсовом и дипломном проектировании на кафедре «Прикладная механика» МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также при расчетах на живучесть и трещиностойкость элементов авиационных конструкций в АО «РСК «МиГ».

Методы исследования

Решение осесимметричной задачи теплопроводности для стыковой сварки труб приводится в нелинейной нестационарной постановке. При решении используется метод конечных разностей. Моделирование перехода жидкой фазы в твердую при кристаллизации в процессе остывания сварного шва осуществлено на основании правила отрезков с использованием диаграммы состояния сплавов железо-углерод. Для перехода от изотермической кинетики превращений к неизотермической использовано правило аддитивности, справедливое для изокинетических реакций. Моделирование формирования остаточных сварочных напряжений осуществлено посредством решения задачи

термоупруговязкопластичности для материала с нестационарной структурой. Указанная задача решена методом дополнительных деформаций при помощи основанного на вариационном принципе Лагранжа метода конечных элементов. В расчете применены теории пластичности и ползучести с изотропным упрочнением для материала с нестационарной структурой.

В основу анализа трещиностойкости трубопровода положен силовой критерий разрушения Ирвина, согласно которому расчетное значение суммарного КИН по фронту краевой полуэллиптической трещины от остаточных сварочных и эксплуатационных напряжений от внутреннего давления сравнивалось с критическим значением КИН (вязкостью разрушения), зависящего от структуры

металла. Оценка живучести трубопровода осуществлена шаговым методом посредством прогнозирования роста наиболее опасной краевой продольной трещины в глубину и длину на основании принципа автомодельности. При этом для вычисления приращения глубины и длины трещины на каждом шаге использована формула Пэриса, описывающая линейный участок кинетической диаграммы усталостного разрушения. Свидетельством разрушения являлось выполнение одного из условий: либо критерия Ирвина, либо достижением глубины трещины размера, равного толщине трубопровода.

На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы, обладающие элементами научной новизны:

1. Математическая модель расчета остаточных сварочных напряжений в зоне стыкового сварного соединения, основанная на решении задачи термоупруговязкопластичности для материала с нестационарной структурой;

2. Результаты экспериментального исследования в широком температурном интервале характеристик пластичности и ползучести трубной стали класса прочности К60 в виде кривых растяжения и ползучести в различных структурных состояниях и уравнений состояния при пластичности и ползучести для материала с нестационарной структурой;

3. Основанный на методе сечений численный метод вычисления КИН по фронту полуэллиптической продольной трещины в нагруженной внутренним давлением трубе;

4. Методика расчета, реализованная в виде комплекса моделей и программ, позволяющая оценивать трещиностойкость и живучесть трубопроводов с учетом остаточных сварочных напряжений и зависящей от структурного состава вязкости разрушения.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Достоверность разработанных алгоритмов подтверждается строгой формулировкой теоретических положений, положенных в основу математических моделей. Верификация разработанных методик, алгоритмов и программных средств осуществлена посредством решения модельных задач и сравнения расчетных

значений с существующими экспериментальными данными. Достоверность результатов эксперимента подтверждается высокой точностью измерительной аппаратуры, испытанием необходимого количества образцов и статистической обработкой данных, снижающей погрешность до достоверного уровня.

Основные положения работы прошли апробацию на следующих конференциях:

1. Научный семинар НИИ ТРАНСНЕФТЬ (Москва, 2017);

2. 2-я Всероссийская научно-техническая конференция «Механика и математическое моделирование в технике». (Москва, 2017 г.);

3. XXX Международная инновационная конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения «МИКМУС-2018» (Москва, 2018);

4. Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2019» (Москва, 2019);

5. III Международная конференция молодых ученых по современным проблемам материалов и конструкций (Улан-Удэ, 2019);

6. X Annual International Meeting of the Georgian Mechanical Union (Georgia, Telavi, 2019);

7. XI Annual International Meeting of the Georgian Mechanical Union (Georgia, Batumi, 2020);

8. V Международная научно-техническая конференция в дистанционном формате Живучесть и конструкционное материаловедение «ЖивКом-2020» (Москва, 2020);

9. Научные семинары кафедры «Прикладная механика» Московского Государственного Технического Университета им. Н.Э. Баумана 2018-2021.

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 работа в издании, рецензируемом Scopus и 1 работа в издании, рецензируемом Web of Science.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и общих выводов. Общий объем состоит из 155 страниц, 67 рисунков и 8 таблиц. Список цитируемых источников содержит 197 позиций.

В Главе 1 приведен обзор и анализ литературных источников, посвященных определению температурного, фазово-структурного и напряженного состояний в процессе сварки, а также трещиностойкости и живучести термонагруженных деталей.

Глава 2 посвящена экспериментальному исследованию механических свойств трубной стали 10Г2ФБ класса прочности К60. В ходе экспериментов в широком температурном диапазоне, характерном для сварки, определялись кривые растяжения и ползучести стали в различных структурных состояниях. Выведены уравнения состояния при пластичности и ползучести стали с нестационарным структурным составом.

В Главе 3 изложена методика расчета остаточных сварочных напряжений. Приводится численное решение нелинейной нестационарной задачи теплопроводности, описаны структурно-фазовые превращения в материале трубопровода в процессе сварки, и приведены определяющие уравнения задачи термоупруговязкопластичности для материала с нестационарной структурой.

В Главе 4 представлены результаты расчета температур, структур и напряжений для реального магистрального трубопровода, выполненого из стали класса прочности К60. В соответствии с типовыми режимами нагружения трубопровода проведен его расчет на трещиностойкость и живучесть.

В общих выводах подведены итоги работы.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРНОГО, ФАЗОВО-СТРУКТУРНОГО И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЙ, А ТАКЖЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ И ЖИВУЧЕСТИ ТЕРМОНАГРУЖЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Соединение трубопроводов в единую нитку чаще всего происходит вручную посредством электродуговой сварки встык отдельных труб, либо с использованием автоматической сварки. При этом выход из строя трубопроводов происходит, как правило, за счет разрушения именно в окрестности поперечного сварного шва. Оценка трещиностойкости трубопровода в окрестности сварного шва возможна на основании силового критерия Ирвина [11], посредством сравнения максимального расчетного значения суммарного коэффициента интенсивности напряжений (КИН) по фронту трещины от действия остаточных сварочных и эксплуатационных напряжений с критическим значением КИН. Для анализа живучести трубопровода также используется суммарный КИН по фронту трещины. Важной проблемой при этом является вычисление остаточных сварочных напряжений. Причиной образования этих напряжений является неравномерное распределения температуры, а также неодновременное протекание фазово-структурных превращений, поэтому для определения указанных напряжений необходимо знать температурное и фазово-структурное состояния в трубе в процессе сварки. Расчет остаточных сварочных напряжений, таким образом, сводится к решению трех задач: расчету температурного, фазово-структурного и напряженного состояний. Описанные этапы решения являются, по сути, отдельными проблемами и обладают своими особенностями, но в то же время они взаимосвязаны. В настоящей главе приводится обзор подходов к решению указанных проблем, а также методов оценки трещиностойкости и живучести термонагруженнных деталей.

1.1. Обзор литературных источников, касающихся решения задачи теплопроводности при сварке и родственных процессах

В первую очередь остановимся на решении задачи теплопроводности применительно к сварке трубопроводных систем. Для большинства конструкционных материалов затраты энергии, вызванные деформированием тела вследствие изменения его температуры, малы по сравнению с затратами на изменение внутренней энергии [12]. Поэтому при описании температурного состояния тела возможно пренебречь членом, связанным с выделением тепла при деформировании [13]. Тогда решение описанной задачи сводится к интегрированию дифференциального уравнения нестационарной теплопроводности [14]:

ср-°- = <Иу г) + ду (1.1)

оТ

где г(х, у, 2) - температура тела в точке; х, у, 2 - декартовы координаты; т - время;

Я - коэффициент теплопроводности; р - плотность материала; ду - мощность удельных источников энерговыделения, с - коэффициент теплоемкости.

Для решения уравнения (1.1) требуется задать краевые условия, устанавливающие распределение температуры в теле в начальный момент времени, а также закон взаимодействия с окружающей средой в процессе сварки.

Приняв, что начальный момент времени соответствует окончанию проварки шва, начальное условие можно записать для области сварочной ванны в виде (1.2), при этом температура трубы вне зоны шва соответствует температуре окружающей среды.

г(х, у, 2) = г0 (1.2)

Остановимся на задании граничных условий, которые могут быть следующими [15]:

1. Первого рода, при котором задается распределение температуры на поверхности тела в виде функции времени;

2. Второго рода, при котором задается плотность теплового потока для всей поверхности тела в виде функции времени;

3. Третьего рода, при котором задается температура окружающей среды и закон теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой - закон Ньютона-Рихмана.

Для описания теплообмена при решении задачи о сварке встык двух участков трубопровода будем пользоваться граничным условием третьего рода. При нестационарном теплообмене оно имеет вид [16]:

дп

= к (гс (т) - гп (т)), (1.3)

\дп ; п

где к - суммарный коэффициент теплообмена, учитывающий теплообмен конвекцией и излучением; гс - температура окружающей среды; п - нормаль к поверхности; индекс «п» относится к значениям на поверхности.

Положив к^<х> и к^0, из граничного условия третьего рода можно получить как частные случаи граничные условия первого и второго рода соответственно. Решение краевой нелинейной нестационарной задачи теплопроводности (1.1) - (1.3) позволяет определить температурное состояние трубопровода при сварке.

В литературных источниках содержится достаточно много аналитических решений задач нестационарной теплопроводности для простых тел типа пластина или цилиндр [17, 18], в том числе с использованием граничных условий 3-го рода. Однако решения проведены с допущением о том, что все тело подвержено равномерному нагреву, а затем охлаждается. Помимо этого, в большинстве работ расчеты проводятся в линейной постановке, то есть для случая теплофизических коэффициентов, не зависящих от температуры. В процессе сварки, когда нагревается лишь область сварного шва, эти аналитические решения неприменимы. В пособиях [19, 20] приведены решения различных нелинейных задач теплопроводности.

Следует отметить, что в широком температурном диапазоне (от 20 до 2000 оС), характерном для процесса сварки, теплофизические коэффициенты существенно изменяются. Кроме того, происходит выделение скрытой теплоты в процессе фазовых переходов при кристаллизации и в ходе структурных превращений. Поэтому при сварке необходимо учитывать эти тепловыделения. Анализ литературных источников [21-27] показывает, что значения коэффициента теплопроводности Я стали в одном структурном состоянии в температурном интервале сварки изменяются для различных марок стали в среднем на 30-50 %. Также известно, что значения Я существенно зависят от структурного состава стали. В экспериментальном исследовании [28] установлено, что коэффициент теплопроводности стали ШХ15 может отличаться приблизительно в два раза для разных структур при одной и той же температуре. В работах [29, 30] показано, что при оценке тепловых эффектов, связанных с трансформацией вещества из одного физического состояния в другое, например, при переходе жидкой фазы в твердую в процессе сварки, необходима корректировка уравнения теплопроводности посредством учета скрытой теплоты превращений. Эти тепловыделения обычно учитывают двумя способами. Первый способ состоит в введении в уравнение теплопроводности дополнительного слагаемого - мощности удельных источников энерговыделения. Второй способ заключается в использовании эффективного коэффициента теплоемкости.

При этом мощность удельных источников энерговыделения вычисляется по формуле

г ОУ

ду =р1^ , (1.4)

во втором способе вместо обычной теплоемкости определяется эффективная теплоемкость

Сэф = С - ь3 ОУ, (1.5)

где Ь8 - удельная теплота структурного превращения; V - объемная доля продукта распада. Значения Ь8 для различных типов превращений приведены в [26].

В статье [31] показано, что поглощение тепла при обратном структурном превращении в процессе нагрева или выделение скрытой теплоты при прямом превращении при охлаждении происходит в узком интервале температур, причем для преодоления потенциально-энергетического барьера температуры превращения должны быть несколько более высокие, чем точка фазового равновесия (при нагреве) и более низкими (при охлаждении).

В работах [27, 32] получены зависимости коэффициента теплоемкости от температуры при нагреве. Как следует из проведенных исследований, на кривой теплоемкости в зоне перехода а-фазы железа в ^-фазу существует характерный «пик», причем его расположение и величина определяются химическим составом стали. Присутствие этого «пика» обусловлено поглощением тепла при обратном превращении. При учете скрытой теплоты структурных превращений в случае использования подходов (1.4), (1.5), значения с можно принимать, исходя из справочных данных, не учитывая «пик» [33].

Известно, что коэффициент теплообмена И, также как другие теплофизические коэффициенты, существенно зависит от температуры. Авторами статьи [34] было проведено экспериментальное определение коэффициента теплообмена И для трех вариантов охлаждения. Исследования проводились на цилиндрическом термозонде, выполненном из стали 12Х18Н10Т, в центре которого находилась регистрирующая термопара. Температура нагрева составляла 840 ... 860 °С. Охлаждение производилось в воде комнатной температуры, закалочном масле, а также на спокойном воздухе. Эксперименты показали, что значения И при различных температурах могут отличаться в 5 и более раз в зависимости от среды охлаждения. Наибольшие различия при этом были отмечены при охлаждении в масле. В связи с этим коэффициент

теплообмена может быть принят постоянным в процессе сварки только в первом приближении.

Исходя из проведенного анализа, математическая модель температурного состояния стальных трубопроводов при сварке должна основываться на решении нелинейной нестационарной задачи теплопроводности с учетом зависимости теплофизических коэффициентов не только от температуры, но и от структурного состава. При этом использование аналитических решений линейных задач теплопроводности [26, 35, 36] приводит к серьезным ошибкам [27].

Как следует из анализа литературных источников, точное аналитическое решение поставленной краевой задачи (1.1) - (1.3) невозможно. В связи с этим для ее решения обычно применяют приближенные методы. Наиболее используемыми являются методы конечных разностей (МКР) и конечных элементов (МКЭ). Теоретические основы методов представлены во многих работах, в частности, в [35, 37, 38] и [39-43] соответственно.

В настоящее время достаточное количество исследований посвящено тепловому расчету деталей на основе как МКР [44-56], так и МКЭ [57-79]. Однако в большинстве работ постановка задачи теплопроводности существенно упрощена. В статьях [58, 74, 77] теплофизические характеристики были приняты постоянными. В исследовании [49] проведено решение задачи теплопроводности для цилиндрического тела, выполненного из стали 40Х. Расчет был выполнен при помощи МКР, при этом коэффициент теплообмена принимался переменным в зависимости от температуры поверхности цилиндрического тела. Однако, остальные теплофизические характеристики принимались постоянными, кроме того, рассматривалось чисто аустенитное состояние стали. В работе [57] рассмотрена постановка задачи о тепловом состоянии системы валок-полоса при горячей прокатке, при этом определены схемы распределения теплофизических характеристик на участке деформации. Однако авторами не были представлены методы решения поставленной задачи.

Лишь в работе [50] определение температурных полей лопатки вентилятора при ленточном шлифовании было связано с решением задачи теплопроводности с

учетом нелинейностей теплофизических коэффициентов. Авторами было проведено сравнение результатов решений с постоянными теплофизическими коэффициентами, а также с изменяемыми. Различие в результатах составило 10 %.

В пособии [59] описано решение как стационарной, так и нестационарной задач теплопроводности при помощи МКЭ, встроенного в программный комплекс ELCUT [60]. В комплексе имеется возможность рассчитывать детали из изотропных материалов с коэффициентом теплопроводности, зависящим от температуры. В программе используется граничное условие третьего рода в виде

Fn = а(Т - T0), (1.6)

где Fn - нормальная компонента вектора плотности теплового потока, а -коэффициент теплообмена, учитывающий теплообмен конвенцией и излучением, T0 - температура окружающей среды.

Среди недостатков программного комплекса ELCUT можно отметить то, что для построения сетки возможно использовать лишь треугольный конечный элемент. Кроме того, комплекс обладает ограниченной функциональностью, так как ориентирован на решение конкретных задач теплопередачи. Посредством комплекса ELCUT в работе [65] был проведен расчет двухмерного стационарного теплового поля вентильно-реактивного двигателя.

В исследовании [74] реализовано моделирование теплового состояния оправки раскатного стана, задача решалась МКЭ с применением комплекса SolidWorks Simulation. Рассматривалась оправка, выполненная из стали 45Х5МФС, максимального диаметра оправки 424 мм при длине рабочей части 15450 мм. Задача решалась в трехмерной постановке, конечно-элементная модель состояла из 820027 элементов. Весь процесс раскатки разбивался на временные интервалы, на каждом из которых решалась задача теплопроводности, при этом значения температур на последнем временном шаге являлись начальными условиями задачи теплопроводности на следующем интервале. В числе недостатков исследования следует отметить излишне мелкую и нерегулярную

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дубовицкий Егор Игоревич, 2022 год

Список литературы

1. Давиденков Н.Н. К вопросу о классификации и проявлении остаточных напряжений // Заводская лаборатория. 1959. № 3. С. 318-319.

2. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 232 с.

3. Сидоров М.М. Влияние ультразвуковой обработки на механические свойства и перераспределение остаточных напряжений сварных соединений трубопроводов, эксплуатируемых в условиях Сибири и Крайнего Севера. Дис. ... канд. техн. наук. Якутск, 2014. 131 с.

4. Голиков Н.И., Дмитриев В.В. Остаточные напряжения кольцевых стыков магистрального газопровода при длительной эксплуатации в условиях крайнего севера // Автоматическая сварка. 2012. № 12. С. 17-20.

5. Пашков Ю.И., Иванов М.А., Губайдулин Р.Г. Остаточные сварочные напряжения и пути снижения стресс-коррозионных разрушений магистральных газопроводов // Вестник ЮУрГУ. 2012. №15. С. 28-30.

6. Николаев Г.А. Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование: учеб. пособие для вузов / под ред. Г.А. Николаева. М.: Высш. школа, 1990. 446 с.

7. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1982. 272 с.

8. Винокуров В.А., Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности. М.: Машиностроение, 1996. 576 с.

9. Компьютерное моделирование тепловых и деформационных процессов при сварке и сопутствующих процессах / С.Н. Киселев [и др.] // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 1999. № 1. С. 25.

10. Контроль остаточных напряжений в цельнокатаных колесах в процессе изготовления и эксплуатации на основе компьютерного моделирования / С.Н. Киселев [и др.] // Контроль. Диагностика. 1999. № 4. С. 3-13.

11. Черепанов Г.П. Механика разрушения. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2012. 872 с.

12. Зарубин В.С. Прикладные задачи термопрочности элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1985. 294 с.

13. Пэжина П., Савчук А. Проблемы термопластичности // Проблемы теории пластичности и ползучести. М.: Мир, 1979. С. 94-202.

14. Цветков Ф.Ф. Тепломассобмен: Учебник для ВУЗов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. 562 с.

15. Суслов В.А. Тепломассообмен: Учеб. пособие / СПбГУПТД ВШ ТиЭ. СПб., 2016. Часть 1. 98 с.

16. Аналитическое описание процесса нестационарной теплопроводности / Б.А. Вороненко [и др.]: Учеб.-метод. пособие. СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2014. 48 с.

17. Бухмиров В.В., Ракутина Д.В., Созинова Т.Е. Нестационарная теплопроводность: справочные материалы для решения задач. Иваново: УИУНЛ ФГБОУ ВПО ИГЭУ, 2013. 36 с.

18. Готовский М.А., Суслов В.А. Теплообмен в технологических установках ЦБП: Учеб. пособие. СПб: СПбГТУРП, 2010. 88 с.

19. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Разностные методы решения задач теплопроводности: Учеб. пособие. / Г.В. Кузнецов, М.А. Шеремет. Томск: Изд-во ТПУ, 2007. 172 с.

20. Кудинов В.А., Карташов Э.М., Стефанюк Е.В. Техническая термодинамика и теплопередача: учебник для академического бакалавриата / В.А. Кудинов, Э.М. Карташов, Е.В. Стефанюк. 2-е изд., испр. и доп. М.: Издательство Юрайт, 2013. 566 с.

21. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др.; Физические величины. Справочник. Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

22. Герасимов В.В., Монахов А.С. Материалы ядерной техники: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1982. 288 с.

23. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2-е изд., доп. и переработанное, М.: Металлургия, 1975. 368 с.

24. Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. / Под общей ред. А.С. Зубченко М.: Машиностроение, 2003. 784 с.

25. Зубченко А.С., Каширский Ю.В., Дегтярев А.Ф. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 2015. 1216 с.

26. Тайц Н.Ю. Технология нагрева стали. М.: Металлургиздат, 1962. 568

с.

27. Коздоба Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975. 228 с.

28. Юрьев Б.П., Спирин Н.А. Изучение теплофизических свойств подшипниковой стали марки ШХ15 в процессе нагрева // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2012. №2. С. 21-24.

29. Крутов В.И. Техническая термодинамика. М.: Высш. школа, 1981. 439

с.

30. Методы решения задач тепломассопереноса. Теплопроводность и диффузия в неподвижной среде / В.И. Коновалов, А.Н. Пахомов, Н.Ц. Гатапова, А.Н. Колиух: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. Гос. Техн. ун-та, 2005. 80 с.

31. Биронт В.С., Блохин И.В. Некоторые особенности фазовых превращений в системе железо-углерод // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies 3. 2009. С. 238-249.

32. Неймарк Б.Е. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. М.: Энергия, 1967. 239 с.

33. Покровский А.М. Термопрочность цельнокованых и бандажированных прокатных валков / А. М. Покровский. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. 270 с.

34. Методика определения охлаждающей способности закалочных сред / М.В. Майсурадзе [и др.] // Инновации в материаловедении и металлургии: материалы IV Международной интерактивной научно-практической конференции. Екатеринбург, 2015. С. 114-117.

35. Самарский А.А. Введение в численные методы. 3-е изд. стер. СПб.: Изд-во Лань, 2005. 288 с.

36. Фарслоу С. Уравнения с частными производными для научных сотрудников и инженеров: Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 384 с.

37. Волков Е.А. Численные методы. М.: Наука, 1987. 248 с.

38. Зарубин В.С. Температурные поля в конструкции летательных аппаратов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. 184 с.

39. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Fox D.D. The finite element method for solid and structural mechanics. New York: Elsevier, 2014. 657 p.

40. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 318 с.

41. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1979. 392 с.

42. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Л.: Судостроение, 1974. 344 с.

43. Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. Л.: Машиностроение, 1983. 212 с.

44. Гахраманов П.Ф. Решение уравнений конвективного тепломассопереноса методом конечных разностей // Естественные и технические науки. 2009. №6. С. 555-560.

45. Гадиева С.С., Гахраманов П.Ф. Применение методов конечных разностей для решения модельных уравнений тепломассопереноса // Вестник

Дагестанского государственного университета. Серия 1. Естественные науки. 2017. Т. 32, вып. 4. С. 38-46.

46. Максимов Д.И. Метод конечных разностей для уравнения теплопроводности в двумерной неоднородной области // Continuum: Математика. Информатика. Образование. 2016. №1. С. 34-39.

47. Тришевский О.И., Салтавец Н.В. Использование метода явных конечных разностей для решения задач теплообмена при горячей прокатке // Сталь. 2017. №3. С. 33-36.

48. Бердник М.Г., Воробьев К.Ю. Моделирование нестационарных температурных полей в сплошном цилиндре, который вращается // Молодий вчений. 2014. № 10 (13). С. 6-8.

49. Майсурадзе М.В., Юдин Ю. В., Рыжков М.А. Методика моделирования процесса охлаждения при термической обработке стальных изделий простой формы // Сталь. 2013. №10. С. 90-94.

50. Волков Д.И., Коряжкин А.А. Расчет температур методом конечных разностей при ленточном шлифовании с постоянным усилием прижима при косоугольной схеме ленточного шлифования // Изд-во УГАТУ. 2011. Т. 15. №3 (43). С. 79-83.

51. Фролова И.И. Расчет нестационарного температурного поля в неоднородном массиве со сферической полостью, заполненной нагретой жидкостью // Научное обозрение. 2016. №9. С. 12-16.

52. Покровский А.М., Рыжиков А.В. Математическое моделирование температурного и фазово-структурного состояний при наплавке биметаллического прокатного валка // Машиностроение и инженерное образование. 2016. Т. 1. № 1. С. 60-69.

53. Расчет сварочных остаточных напряжений при электродуговой сварке труб / Г.Я. Пановко [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2005. № 3. С. 39-45.

54. Покровский А.М., Рыжиков А.В. Математическое моделирование температурного, фазового-структурного и напряженного состояний в процессе

наплавки биметаллического прокатного валка: сборник тезисов Всероссийской научно-технической конференции «Механика и математическое моделирование в технике». Москва, 2016. С. 258-261.

55. Покровский А.М., Воронов Ю.В., Третьяков Д.Н. Численное моделирование температурно-структурного и напряженного состояний в процессе закалки железнодорожного рельса // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 6. С. 13-20.

56. Оценка живучести магистральных трубопроводов с учетом остаточных сварочных напряжений / А.М. Покровский [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2007. № 3. С. 110-117.

57. Тришевский О.И., Салтавец Н.В. Математическая модель теплового состояния системы валок-полоса при горячей прокатке // Сталь. 2011. №12. С. 2022.

58. Акименко Т.А. Нагрев поверхности мишени подвижным лазерным лучом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. №2. С. 17-24.

59. Решение задач теплопроводности методом конечных элементов: Учеб. пособие / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, С.С. Никулин, О.А. Антонов. Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2014. 80 с.

60. ELCUT: Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Версия 5.1. Руководство пользователя. СПб: Производственный кооператив ТОР, 2003. 249 с.

61. Метод конечных элементов в решении задач теплопроводности / С.А. Подгорный [и др.] // Вестник ВГУИТ. 2013. №2. С. 10-15.

62. Трапезников С.Ю., Маларев В.И., Николаев А.К. Моделирование теплового режима работы магистрального нефтепровода с учетом неравномерного распределения отложения парафинов на стенках трубы// Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. №12. С. 144-148.

63. Лялин В.М., Дунаев В.А., Тарасова Н.А. Численное решение задачи нестационарной теплопроводности для системы «патронник-гильза-порох»

методом конечных элементов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. №5. С. 167-174.

64. Решение трехмерных уравнений теплопроводности с помощью разрывного метода Галеркина на неструктурированных сетках / Р.В. Жалнин [и др.] // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2015. Т. 19. № 3. С. 523533.

65. Рымша В.В., Процына З.П., Кравченко П.А. Расчет двухмерного стационарного теплового поля вентильно-реактивного двигателя методом конечных элементов // Электротехника и электромеханика. 2010. № 4. С. 26-28.

66. Кудрявцев А.А. Разработка программы реализации метода конечных элементов в задаче стационарной теплопроводности // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 10. С. 39-46.

67. Свиридов В.В. Практика разработки систем математического моделирования методом конечных элементов на примере плоской задачи теплопроводности // Известия юго-западного государственного университета. 2012. №4. С. 67-70.

68. Свиридов В.В. Математическое моделирование плоских задач теплопроводности методом конечных элементов // Известия юго-западного государственного университета. Серия: управление, вычислительная техника, информатика. медицинское приборостроение. 2013. №1. С. 39-43.

69. Царев А.В., Пучков В.М. Использование метода конечных элементов для решения двумерных задач теплопроводности. Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. 32 с.

70. Литвин О.Н., Лобанова Л.С., Залужная Г.В. Исследование нестационарного температурного поля в прямоугольной пластине интерлинационным методом конечных элементов // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2014. Т. 36. № 19. С. 49-57.

71. Биленко Г.А., Тыняный А.Ф. Расчет прочности соединений, выполненных способом контактной точечной сварки с помощью комплекса ESI SYSWELD // Технология колесных и гусеничных машин. 2013. № 7. С. 23-28.

72. Кожевникова М.Е., Ротанова Т.А., Валов А.В. Компьютерное моделирование плоских задач термоупругости: сравнительный анализ решений в связанной и несвязанной постановках // Вычислительная механика сплошных сред. 2017. Т. 10. № 4. С. 388-398.

73. Математическое моделирование процессов теплообмена при электронагреве сталеразливочного ковша / В.В. Романько [и др.] // Творческое наследие В.Е. Грум-Гржимайло: история, современное состояние, будущее: сборник докладов научно-практической конференции. Екатеринбург. 2014. С. 400-404.

74. Калинина В.В., Иванченко А.Б. Моделирование теплового состояния оправки непрерывного раскатного стана трубопрокатного производства // Вестник магистратуры. 2014. № 4. С. 45-52.

75. Федоров С.В. Алгоритм автоматической генерации конечно -элементной сети для теплотехнических расчетов // Прикладная механика и фундаментальная математика: материалы конференции. Омск. 2017. С. 128-129.

76. Фомин В.Г. Математическая модель двусвязной пластинки переменной толщины, учитывающая влияние неоднородных свойств материала на распределение температур и напряжений // Техническое регулирование в транспортном строительстве. 2018. № 6. С. 91-95.

77. Жданов А.В., Иванченко А.Б., Усов С.В. Температурное состояние свариваемых стальных деталей в условиях лазерной сварки // Успехи современной науки. 2018. № 1. С. 24-28.

78. Казаков А.Л., Спевак Л.Ф. Численное и аналитическое исследование некоторых процессов, описываемых нелинейным уравнением теплопроводности // Ученые записки Казанского университета. Серия: физико-математические науки. 2015. № 4. С. 42-48.

79. Конечно-элементное моделирование и исследование влияния применения технологии МБГР на напряженно-деформированное состояние сварных соединений трубопроводов ДУ300 / Пивков А.В. [и др.] // Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР: сб. тезисов докладов 8-й Межд. Научно-технической конф. Подольск. 2013.

ШЬ: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2013/аи1огип/а111с1е 174-ru.htm

80. Золотухин Н.М. Нагрев и охлаждение металла. М.: Машиностроение, 1973. 192 с.

81. Пехович А.И., Жидких А.И. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1976. 352 с.

82. Влияние конструктивных и технологических параметров МНЛЗ на качество непрерывнолитых круглых заготовок / А.В. Шапиро [и др.]. // Оборудование. 2007. №2. С. 62-69.

83. Изучение влияния теплофизических характеристик шлакообразующих смесей на тепловые процессы в кристаллизаторе на основе математического моделирования / К.Н. Анисимов [и др.] // Сталь. 2016. №8. С. 32-37.

84. Теория сварочных процессов: учебник для вузов / В.М. Неровный [и др.]; ред. Неровный В.М. - 2-е изд., перераб. и доп. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. 702 с.

85. Гуляев А.П., Гуляев А.А. Металловедение: учеб. для вузов; 7-е изд., перераб. и доп. М.: ИД Альянс, 2011. 644 с.

86. Тимошенко В.П. Тепловые и металлургические процессы в сварочных технологиях: Учеб. пособие в 2 ч. Ч.1 / В.П. Тимошенко, М.В. Радченко; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2016. 261 с.

87. Исследование фазовых превращений стали ЧС-139 дилатометрическим методом / Козловский Ю.М. [и др] // Вестник новосибирского государственного университета. Серия: физика. 2013. №3. С. 159-162.

88. Исследование фазовых превращений в сплаве ЖС6У методами термического анализа / В.Н. Еремин [и др.] // ОНВ. 2013. №1 (117). С. 63-68.

89. Учебник для вузов по специальности "Оборудование и технология сварочного производства». Под ред. Фролова В.В. М.: Высшая школа, 1988. 559 с.

90. Davenport E.S., Bain E.C. Transformation of Austenite at Constant Subcritical Temperature // Trans. AIME. 1930. Vol. 90. P. 117-154.

91. Штейнберг С.С. О зависимости между скоростью охлаждения, скоростью превращения, степенью переохлаждения аустенита и критической скоростью закалки // В кн.: Штейнберг С.С. Избранные статьи. Термическая обработка стали. Свердловск: Машгиз, 1950. С. 174-178.

92. Попов А.А., Попова Л.Е. Справочник термиста. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. М.: Металлургия, 1965. 496 с.

93. Ефименко Л.А., Шкапенко А.А., Рамусь Р.О. Исследование изменения структуры и свойств в зоне термического влияния сварных соединений высокопрочных трубных сталей // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2012. №1(29). С. 20-24.

94. Ефименко Л.А., Капустин О.Е., Шкапенко А.А. Формирование сварных соединений высокопрочных сталей при автоматической сварке в защитных газах // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2012. №4 (32). С. 34-42.

95. Ефименко Л.А., Рамусь А.А., Меркулова А.О. Особенности распада аустенита в зоне термического влияния при сварке высокопрочных сталей // Физика металлов и металловедение. 2015. №5. С. 520-529.

96. Франтов И.И., Пермяков И.Л., Борцов А.Н. Кинетика фазовых превращений аустенита в околошовной зоне и в зоне термического влияния при сварке микролегированных требных сталей // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2011. №3. С. 38-49.

97. Термические циклы и особенности распада аустенита при лазерно-гибридной сварке сталей класса прочности К52 и К60 / А.И. Романов [и др.] // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2018. № 2. С. 89-99.

98. Исследование влияния режимов термической обработки соединительных деталей трубопроводов из высокопрочных сталей на изменение прочностных характеристик / Л.А. Ефименко [и др.] // Территория Нефтегаз. 2015. №8. С. 76-82.

99. Влияние металлургических факторов и термической обработки на формирование структуры сварочной катанки / М. Кижнер [и др.] // Вестник магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. №3. С. 55-70.

100. Шляпников С.С. Математическое моделирование структурно-фазовых превращений при прерывистом охлаждении проката // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: статья в сборнике трудов Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Новокузнецк. 2017. С. 4244.

101. Юдин Ю.В., Майсурадзе М.В., Ануфриев Н.П. Расчетно-экспериментальное исследование структурных превращений в доэвтектоидной низколегированной стали 18ХГТ // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2012. №1. С. 59-65.

102. Ануфриев Н.П., Майсурадзе М.В., Юдин Ю.В. Численное моделирование структурных превращений в доэвтектоидных низколегированных сталях // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. №4. С. 40-45.

103. Якушев Е.В. Исследование и разработка экономнолегированной трубной стали класса прочности К60 для стана 2800 ОАО «Уральская сталь»: Дисс. ... канд. техн. наук: 05.16.01. Москва, 2014. 156 с.

104. Уткин И.Ю. Роль микролегирующих элементов в формировании механических свойств околошовной зоны при сварке прямошовных труб большого диаметра групп прочности Х70-Х80: Дисс. ... канд. техн. наук: 05.16.01. Москва, 2016. 117 с.

105. Сейдуров М.Н., Зубков А.С. Свариваемость высокопрочных низколегированных сталей при формировании мезоферрита и зернистого бейнита в околошовной зоне // Ползуновский альманах. 2017. №1. С. 29-35.

106. Влияние термического цикла сварки на структурно-фазовые превращения и свойства металла ЗТВ среднеуглеродистой легированной стали типа 30Х2Н2МФ / В.Д. Позняков [и др.] // Автомат. сварка. 2015. №2. С. 8-15.

107. Григоренко Г.М., Костин В.А., Орловский В.Ю. Современные возможности моделирования превращения аустенита в сварных швах низколегированных сталей // Автомат. сварка. 2008. №3. С. 31-34.

108. Особенности процессов распада аустенита высокопрочных сталей при многопроходной сварке / Л.А. Ефименко [и др.] // Территория нефтегаз. 2015. №10. С. 104-109.

109. Майсурадзе М.В., Юдин Ю.В., Рыжков М.А. Моделирование структурных превращений в доэвтектоидной низколегированной стали // Сталь. 2012. №9. С. 94-98.

110. Моделирование фазовых превращений при сварке легированных сталей / А.С. Куркин [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. - №5. С. 24-29.

111. Куркин А.С., Макаров Э.Л., Куркин А.Б. Численное моделирование фазовых превращений при решении задач термопластичности // Сварка и диагностика. 2012. № 6. С. 18-23.

112. Куркин А.С., Макаров Э.Л. Программный комплекс «Сварка» — инструмент для решения практических задач сварочного производства // Сварка и диагностика. 2010. № 1. С. 16-24.

113. Покровский А.М., Рыжиков А.В. Математическое моделирование температурного и фазово-структурного состояний при наплавке биметаллического прокатного валка // Машиностроение и инженерное образование. 2016. № 1. С. 60-69.

114. Каверинский В.В., Троцан А.И., Сухенко З.П. Математическое моделирование кинетики распада переохлажденного аустенита в легированных сталях // Металлофиз. новейшие технол. 2017. №8. С. 1051-1068.

115. Кректулева Р.А., Черепанов О.И., Черепанов Р.О. Численное решение квазистатической задачи расчета остаточных напряжений в сварных швах с учетом фазовых превращений // Физическая мезотехника. 2013. №6. С. 51-57.

116. Черепанов О.И. Численное решение некоторых квазистатических задач мезомеханики. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 190 с.

117. Design of weld fillers for mitigation of residual stresses in ferritic and austenitic steel welds / R.J. Moat [et al.] // Sci. Technol. Weld. Joi. 2011. V.16. No. 3. P. 279-284.

118. Onsonien M.I., M'Hamdi M., Akselsen O.M. Residual stresses in weld thermal cycle simulated specimems of X70 pipeline steel // Weld. J. 2010. V. 89. P. 127-132.

119. Биленко Г.А., Моргунов Е.А., Коробов Ю.С. Компьютерное моделирование напряженного состояния сварного соединения из нержавеющей стали 03Х18Н9М3, выполненного многопроходной орбитальной сваркой // Сварка и диагностика: сборник трудов конференции. Екатеринбург. 2014. С. 35-41.

120. Муругова О.В., Никифоров Р.В. Исследование послесварочного напряженно-деформируемого состояния кольцевого шва магистрального трубопровода из стали Х70 // Актуальные вопросы в науке и практике: сб. статей по материалам III международной научно-практической конференции. Казань. 2017. С. 92-98.

121. Darmadi, Djarot B. Residual stress analysis of pipeline girth weld joints: Dissertation submitted for the Degree of Doctor of Philosophy thesis, School of Mechanical, Materials and Mechatronic Engineering. University of Wollongong, 2014. 289 p.

122. Рыкалкин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: МАШГИЗ, 1951. 296 с.

123. Нургужин М.Р., Рейтаров О.В., Вершинский А.В. Численное моделирование объемных сварочных напряжений и деформаций // Избранные тезисы докладов Международного симпозиума, посвященного 50-летию КарГТУ. Караганда, 2003. С. 74-75.

124. Исследование напряженного состояния стенки трубы с неоднородными остаточными напряжениями при изгибе / Р.А. Садртдинов [и др.] // Дефектоскопия. 2012. № 1. а 75-86.

125. Моделирование остаточного напряженного состояния поверхностно упрочненных деталей по остаточным напряжениям образца-свидетеля / В.А. Кирпичев [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. №6. С. 461-464.

126. Определение первоначальных деформаций в упрочненном слое цилиндрической детали методом конечно-элементного моделирования с использованием расчетного комплекса РАТКАК/ЫАЗТЯАК / В.П. Сазанов [и др.] // Вестник УГАТУ. 2015. №2. С. 35-40.

127. В.П. Сазанов. Моделирование перераспределения остаточных напряжений в упрочнённых цилиндрических образцах при опережающем поверхностном пластическом деформировании / В.П. Сазанов [и др.] // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2011. №3 (27). С. 171-174.

128. Иванов С.И. К определению остаточных напряжений в цилиндре методом колец и полосок // Остаточные напряжения. Вып. 53. Куйбышев: КуАИ. 1971. С. 32-42.

129. Репин Д.Г. Анализ остаточных напряжений в трубах большого диаметра на стадии проектирования магистральных газопроводов. Дис. ... канд. техн. наук. М., 2009. 195 с.

130. Серенсен С. В., Когаев В. П., Шнейдерович Р. М. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность: Руководство и справочное пособие. М.: Машиностроение, 1975. 488 с.

131. Механика малоциклового разрушения / Н. А. Махутов, М. М. Гаденин, М. И. Бурак и др. М.: Наука, 1986. 264 с.

132. Карзов, Г. П., Леонов В. П., Тимофеев Б. Т. Сварные сосуды высокого давления: прочность и долговечность. Л.: Машиностроение, 1982. 287 с.

133. Безопасность трубопроводов при длительной эксплуатации / К. М. Гумеров, И. Ф. Гладких, М. В. Шахматов и др. Челябинск: ЦНТИ, 2003. 327 с.

134. Шахматов Д.М., Шахматов М.В. Циклическая прочность сварных трубопроводов с дефектами //Сварка и диагностика. 2010. №2. C. 21-25.

135. Веселуха В.М., Шишкин А.Е., Богданович А.В. Оценка живучести труб линейной части нефтепровода с продольной полуэллиптической трещиной с учетом длительной эксплуатации // Механика машин, механизмов и материалов. 2014. №3 (28). C. 53-58.

136. Кучерявый В.И., Мильков С.Н. Статистическое моделирование остаточного ресурса нефтегазопровода при переменном давлении // Проблема машиностроения и надежности машин. 2014. №2. C. 104-110.

137. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упропластического разрушения. Специальные задачи механики разрушения. М.: URSS, 2017. 192 с.

138. Шатило С.П., Емельянов А.В. Анализ несущей способности действующего промыслового нефтепровода при наличии дефектов в теле трубы и сварном шве // Актуальные проблемы и перспективы инновационного развития современной России. Омск. 2014. С. 107-118.

139. Механика разрушения и прочность материалов: справ. Пособие в 4-х т. / О.Н. Романив, С.Я. Ярема, Г.Н. Никифорчин [и др.] ; Под ред. В.В. Панасюка. Т. 4 : Усталостная и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов. Киев : Наук. Думка, 1990. 680 с.

140. Завьялов В.В. Проблемы эксплуатационной надежности трубопроводов на поздней стадии разработки месторождений. М.: ОАО ВНИИОЭНГ, 2005. 332 с.

141. Гоник А.А. Коррозия нефтепромыслового оборудования и меры ее предупреждения. М.: Недра, 1976. 192 с.

142. Сюмак А.Л., Пимнев А.Л. Исследование причин разрушения нефтепровода // Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин: Сборник трудов Международной научно-технической конференции. Тюмень. 2009. С. 330-331.

143. Y. Zhang, Z. Xiao, J. Luo. Fatigue crack growth investigation on offshore pipelines with three-dimensional interacting cracks // Geoscience Frontiers xxx. 2017. P. 1-9.

144. Трофимов В.Н., Карманов В.В., Панин Ю.В. Остаточные напряжения и критерий трещиностойкости // Качество в обработке металлов. 2015. №3. С. 3340.

145. Кузнецова Е.В., Арташова А.А. Влияние эксплуатационных режимов и технологических остаточных напряжений на короззионное растрескивание циркониевых оболочек, использующихся в атомной энергетике // Вестник ПНИПУ. 2012. №1. С. 51-61.

146. Hoeppner D.W., Krupp W.E. Prediction of component life by application of fatigue crack knowledge // Engineering Fracture Mechanics. 1974,. Vol. 6. P. 47-70.

147. Paris P., Erdogan F.A ^rical analysis of crack propagation laws // Journal of Basic Engineering, Transactions of the American Society of Mechanical Engineers. 1963. P. 528-534.

148. Диагностика сварных швов оборудования магистральных нефтепроводов / Ю. Г. Матвиенко [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. № 6. С. 618-630.

149. Chernyatin A.S., Matvienko Yu.G., Razumovsky I.A. Fatigue surface crack propagation and intersecting cracks in connection with welding residual stresses // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2018. Т. 41. №10. P. 21402152.

150. Матвиенко Ю.Г. Двухпараметрическая механика разрушения. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2020. 208 с.

151. Анализ несущей способности магистрального трубопровода при наличии дефектов коррозионного происхождения / К.А. Вансович [и др.] // Машиностроение и машиноведение. 2019. № 3. С. 5-10.

152. Хутыз А.М. Механика разрушения и критерии трещиностойкости / А.М. Хутыз, Р.Г. Шишова // Актуальные направления научных исследований: от

теории к практике: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. Чебоксары. 2016. С. 235-239.

153. Морозов Е.М. Расчет на прочность при наличии трещин // Прочность материалов и конструкций. Киев: Наук. думка, 1975. С. 323-333.

154. Guiu H., Duiniak R. On thenucletin of fatigue cracks in pure polycrystalline a-iron // Fatigue Eng. Mat. and Struct. 1982. № 4. P. 311-321.

155. Dugdale D.S. Yielding of steel sheets containing slits // J. Mech. and Phys. Solids. 1960. V. 8, No № 2. P. 100-108.

156. Когаев В.П. Расчеты деталей машин на прочность и долговечность: Справочник / В.П. Когаев, Н.А. Махутов, А.П. Гусенков // Машиностроение. 1985. 224 с.

157. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. 16-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 544 с.

158. Абрамов В.В. Напряжения и деформации при термической обработке стали. Киев; Донецк: Вища школа, 1985. 133 с.

159. Производство и эксплуатация крупных опорных валков / Н.П. Морозов [и др.]. М.: Металлургия, 1977. 77 с.

160. Student. The probable error of a mean // Biometrica. 1908. № 6. P. 1-25.

161. Лоусон Ч., Хенсон Р. Численное решение задач метода наименьших квадратов: Пер. с англ. М.: Наука, 1986. 232 с.

162. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.

163. Лешковцев В.Г., Покровский А.М. Ползучесть стали с нестабильным фазовым составом // Вестник МГТУ. 1991. № 1. С. 42-46.

164. Покровский А.М. Исследование ползучести стали с карбидно-интерметаллидным упрочнением // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2011. № 11. С. 51-55.

165. Сорвачев И.С., Брот К.А. Используемые технологии сварки для магистральных трубопроводов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2014. №10. С. 115-116.

166. Беляев А.И. Технология подготовки под сварку магистральных нефтепроводов // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2011. №37. С. 5660.

167. Болдырев А.М., Орлов А.С. Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов: учебник. М.: Изд-во АСВ, 1994. 432 с.

168. Чинахов Д.А. Влияние режимов сварки плавлением на структуру и свойства соединений из легированных сталей: монография / Д.А. Чинахов. Юргинский технологический интститут. Томск: Изд-во ТПУ, 2010. 114 с.

169. Richter, F. (1973) Die Wichtigsten Physikalishen Eigenschaften von 52 Eisenwerkstoffen, Verlag Stahleisen GmbH, Dusseldorf. URL:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mawe.19740050419

170. Powell, R.W. and Hickman, M.J. Thermal Conductivity of a 0.8 % Carbon Steel // Journal of the Iron and Steel Institute. 1946. № 154. P. 112-116.

171. Measurements of the thermophysical properties of the API 5L X80 / T.S. Antonino [et al.] // Materials Sciences and Applications. 2014. №5. P. 617-627.

172. Козлов Г.В., Долбин И.В. Применение правила смесей для описания модуля упругости полимерных нанокомпозитов // Нано- и микросистемная техника. 2018. №8. С. 466-474.

173. Лошкарев В.Е. Расчет закалочных напряжений с учетом пластичности превращения и влияния напряжений на кинетику распада аустенита // Изв. вузов. Черн. металлургия. 1988. №1. С. 111-116.

174. Лошкарев В.Е., Немзер Г.Г., Самойлович Ю.А. Определение теплофизических характеристик стали из решения обратной задачи теплопроводности // Промышленная теплотехника. 1980. Т. 2. №31. С. 22-28.

175. Адамова Н.А. Теплофизическое обоснование режимов термообработки крупных прокатных валков: Дисс. ... канд. техн. наук: 05.16.08. Свердловск, 1986. 224 с.

176. Брыков Н.А. Решение нелинейной нестационарной задачи теплопроводности // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. №5. Ч. 3. С. 52-55.

177. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.

178. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.

600 с.

179. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа / О.А. Банных, П.Б. Будберг, С.П. Алисова и др. М.: Металлургия, 1986. 440 с.

180. Бекетов А.В. Особенности процессов структурообразования и разработка параметров упрочнения стали 10Г2ФБ: Дисс... канд. техн. наук: 05.02.01. Д., 2004. 158 с.

181. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.

182. Юрченко А.Н., Симонов Ю.Н. Микроструктурные особенности, механические свойства и термическая обработка бейнитных сталей // Вестник ПНИПУ. 2016. № 3. С. 160-180.

183. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах: Пер. с англ.. М.: Мир. Ч. 1: Термодинамика и общая кинетическая теория, 1978. 808 с.

184. Покровский А.М. Расчет температурного поля в прокатных валках при индукционной закалке // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1997. №2. С. 34-41.

185. Термопрочность деталей машин / Под ред. И.А. Биргера, Б.Ф. Шорра. М.: Машиностроение, 1975. 456 с.

186. Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть. М.: Наука, 1970. 222 с.

187. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966.

752 с.

188. Кремчеева Д.А., Кремчеев Э.А. Сварка магистральных трубопроводов // Современные инновации. 2016. №5 (7). С. 7-10.

189. Шац М. М. Магистральные газотранспортные системы Сибири (современное состояние и перспективы) // Известия АО РГО. 2016. №3 (42). С. 2737.

190. Руководящий документ. Сварка при строительстве и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов. РД-08.00-60.30.00-КТН-050-1-05. URL: https://www.rts-tender.ru/poisk/rukovodjawij-dokument/08-00-60-30-00-ktn-050-1-05

191. Применение метода плоских сечений для определения коэффициентов интенсивности напряжений / С.Ю. Гооге [и др.] // Вестник КузГТУ. 2012. № 1. С. 137-140.

192. Механика разрушения и прочность материалов: Справ. пособие: В 4 т. Под общей редакцией В.В. Панасюка. Т. 2: Коэффициенты интенсивности напряжений в телах с трещинами / Саврук М.П. Киев: Наук. Думка, 1988. 620 с.

193. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 2: Пер. с англ./Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990. 1016 с.

194. Деммель Д. Вычислительная линейная алгебра: теория и приложения. М.: Мир, 2001. 429 с.

195. Захаров М.Н., Лукьянов В.А. Прочность сосудов и трубопроводов с дефектами стенок в нефтегазовых производствах. М.: ГУП Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2000. 216 с.

196. Варшицкий В.М., Валиев М.И., Козырев О.А. Методология определения интервала повторных испытаний участка нефтепровода с трещиноподобными дефектами // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2013. № 3. С. 42-46.

197. Kiefner J.F. Dealing with low-frequency-welded ERW pipe and flash-welded pipe with respect to HCA-related integrity assessments // Proceedings of engineering technology conference on energy. Houston, Texas. February 2002. P. 1-13. URL: https://kiefner.com/wp-content/uploads/2013/05/ERW.pdf

«УТВЕРЖДАЮ»

о реализации результатов диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Дубовицкого Егора Игоревича на тему «Разработка расчетных методов анализа трещиностойкости и живучести трубопроводов в зоне сварного стыкового соединения» в акционерном обществе «Российская самолетостроительная корпорация

«МиГ»

Комиссия в составе: председатель - Заместитель Главного конструктора по системам управления, доктор технических наук, Оболенский Ю.Г.,

члены комиссии:

Заместитель Главного конструктора по прочности Померанцев Ю.И.;

Начальник отдела Макаров В.А., кандидат технических наук,

Подтверждает что результаты диссертации Дубовицкого Е.И., а именно:

- методика оценки трещиностойкости в трубопроводных системах, нагруженных внутренним давлением;

- методика оценки живучести в зоне сварного шва;

Реализованы в 2019-2021 годах в АО «РСК «МиГ»:

При расчетных исследованиях образования и роста усталостных трещин в зоне трубопроводов гидравлических систем самолетов МиГ-35. При расчетных исследованиях трещиноподобных дефектов в обшивке крыла самолета МиГ-29К/КУБ, а также при анализе роста трещины в узлах навески закрылка самолетов МиГ-29К/КУБ.

Председатель комиссии:

Заместитель Главного конструктора по системам управления, Заслуженный машиностроитель РФ, доктор технических наук, профессор

^ / Ю.Г. Оболенский

Члены комиссии:

Заместитель Главного конструктора по прочности

..//'/ у,' ' Ю.И.Померанцев

Начальник отдела, кандидат технических н^* ^^

¿Щ^?'' В.А. Макаров

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор -

прор

АКТ

о внедрении результатов диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук Дубовицкого Егора Игоревича «Разработка расчетных методов анализа трещиностойкости и живучести трубопроводов в зоне сварного стыкового соединения» в учебный процесс * МГТУ им. Н.Э. Баумана

Настоящим актом подтверждаем, что в учебный процесс внедрены следующие результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Дубовицкого Егора Игоревича:

1. Методика оценки трещиностойкости и живучести трубопровода в зоне сварного стыкового соединения.

2. Основанный на методе сечений численный метод вычисления коэффициента интенсивности напряжений (КИН) для полуэллиптической трещины в нагруженной внутренним давлением трубе.

3. Результаты экспериментального исследования характеристик пластичности и ползучести трубной стали класса прочности К60.

Перечисленные результаты опубликованы в 10 научных статьях и используются в учебном процессе по курсу «Теория прочности и механика разрушения», в научно-исследовательских работах, выпускных квалификационных работах бакалавров и магистров кафедры прикладной механики.

Руководитель

Научно-учебного комплекса «Робототехника и комплексш

автоматизация» д.т.н., профессор

Зав. кафедрой «Прикладная механика» д.т.н., профессор, чл.-корр. РАН

г

)

О.С. Нарайкин