Оцінка залишкового ресурсу металевої підкранової балки на стадії зростання втомної тріщини

О. Єрьоменко С. Волков O. Демченко С. Демченко
Отримано 21.01.2024, Доопрацьовано 06.03.2024, Прийнято 26.04.2024
Анотація

Мета. Проаналізувати існуючі експериментальні дані та методи розрахунку підкранових балок з втомними тріщинами. На основі аналізу запропонувати рекомендації щодо оцінки залишкового ресурсу таких конструкцій на стадії розвитку втомної тріщини з врахуванням особливостей умов експлуатації та конструктивних особливостей. Методи дослідження. У роботі використано низку методів дослідження, включаючи аналіз і синтез літературних джерел, формулювання концепцій та їх перевірку за допомогою розрахунків, відповідно до цілей дослідження, порівняння результатів з фактичними даними стану конструкцій. Наукова новизна. Обґрунтування положень з розробки методики розрахунку залишкового ресурсу металевих підкранових балок на стадії зростання втомних тріщин з урахуванням рівня напружень, геометричних характеристик, довжини і ширини розкриття тріщини, властивостей сталі. Практична значимість. Наявність тріщин в елементах конструкції металевих підкранових балок призводить до неможливості використання останніх без проведення відновлювальних робіт та знижує експлуатаційну безпеку будівлі загалом. Ремонт чи заміна підкранових балок пов’язаний з зупинкою технологічного процесу та значними економічними втратами. Наведена методика оцінки залишкового ресурсу підкранових балок дозволяє виконати експертизу та оцінку їх технічного стану з можливістю обґрунтування періоду працездатного стану конструкцій до виконання ремонту або заміни. Точне визначення залишкового ресурсу значно зменшить та оптимізує витрати від зупинення виробництва. Рекомендації з розрахунку можуть бути використані для розробки оптимальних рішень під час ремонту або заміни конструкцій. Результати. Наведено статистику пошкоджень, які виникають в конструкції металевих підкранових балок та аналіз типового розвитку втомних тріщин. Виконано огляд існуючих методик розрахунку конструкцій на втомну довговічність. З’ясовано, що визначення залишкового ресурсу умовно зводиться до визначення періоду експлуатації рівному періоду зростання тріщини до довжини, що не перевищує 1/4 довжини відсіку. Порівняльний аналіз між швидкістю зростання втомної тріщини, визначеної розрахунком з фактичною швидкістю зростання втомних тріщин в експлуатованих конструкціях вказує на прийнятну точність. Розбіжність результатів знаходиться в межах 14%

Ключові слова:
втомна тріщина; підкранова балка; залишковий ресурс; період зростання

Взято з Том 22, № 1, 2024

Сторінки 148–152

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Романов, О.Н. Механика разрушения и прочность материалов: справ.пособие в 4 т. Т.4. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов / О.Н. Романов, С.Я. Ярема, Г.Н. Никифорчин. – Киев: Наук думка, 1990. – 679 с.

[2] Benjamin V. Fell, Ph.D., P.E. and Amit M. Kanvinde, Ph.D.Recent Fracture and Fatigue Research in Steel Structures// STRUCTURE magazine. 2009, no. 2, pp.14-17.

[3] Шульга, С.Н. Трещиностойкость подкраного-подстропильных ферм. Предотвращение аварий зданий и сооружений: монография [Электронный ресурс] / С.Н. Шульга; под общ.ред. К.И. Ерѐмина. – 2014.

[4] Ерѐмин, К.И. Остаточный ресурс циклически нагруженных металлоконструкций с трещиноподобными дефектами: дис. д-ра техн. наук: 05.23.01/ Ерѐмин Константин Иванович. 1996. – 418 с.

[5] Pinto J. M. A., Pujol J. C. F., Cimini C. A. Probabilistic cumulative damage model to estimate fatigue life// Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2013, Vol. 37, pp. 85-94.

[6] Нащѐкин, М.В. Действительная работа стальных неразрезных циклически нагруженных балок: дис. канд. техн. наук: 05.23.01/ Нащѐкин Максим Валерьевич, 2001. – 166 с.

[7] Zhang J., HeXD.,SuoВ., Du S.Y. Elastic-plastic finite element analysis of the effect of compressive loading on crack tip parameters and its impact on fatigue crack propagation rate. Engeneering fracture mechanics, 2008. - Vol. 75. — №18.-P. 5217-5228.

[8] Zhang J., HeX.D., Du S.Y. Analysis of the effect of compressive stresses on fatigue crack propagation rate // International journal of fatigue, 2007. — Vol. 29. -№9-11.-P. 1751-1756.

[9] Борисенко, Ю.С. Об оценке долговечности при проектировании подкрановых конструкций / Ю.С. Борисенко, В.И. Дворецкий // Металлические конструкции и испытания сооружений., 1987. - С. 18-23.

[10] Сердюк, В.В. Прогнозирование повреждаемости верхней зоны стенки эксплуатируемых сварных подкрановых балок интенсивной нагруженности: дис. канд. техн. наук: 05.23.01/ Сердюк Вячеслав Викторович., 2005. – 181 с.

[11] Сабуров, В.Ф. Моделирование напряженно-деформированного состояния опорной зоны стальных подкрановых балок / В.Ф. Сабуров, И.А. Кадатский // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2008.–№ 2, Т. 04, С. 105

[12] Трощенко, В.Т. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении / В.Т. Трощенко, В.В. Покровский, А.В. Прокопенко. – Киев: Наукова думка, 1987. – 256 с.

Yeremenko, О., Volkov, S., Demchenko, O., & Demchenko, S. (2024). Assessment of remaining resource of the metal cranerunway beam at the stage of fatigue crack growth . Journal of Kryvyi Rih National University, 22(1), 148-152. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2024-1-58-148-153
uk