220. Давиденко Олександр Іванович. Тріщиностійкість і несуча здатність стержневих металевих конструкцій при циклічних навантаженнях: дис... д-ра техн. наук: 05.23.01 / Київський національний ун-т будівництва і архітектури. - К., 2004.
Анотація до роботи:
Давиденко Олександр Іванович. Тріщиностійкість і несуча здатність стержневих металевих конструкцій при циклічних навантаженнях. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – "Будівельні конструкції, будівлі та споруди". Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Київ, 2004 р.
Захищається новий підхід у вирішенні важливої науково-технічної проблеми розробки методів оцінки тріщиностійкості і несучої здатності металевих конструкцій при циклічних навантаженнях. В основу роботи покладено експериментальні дослідження механічних, акустичних, енергетичних параметра кінетики руйнування, одержаних з використанням повних діаграм деформацій малогабаритних зразків. Запропоновано засоби розрахунку критичного параметра тріщиностійкості, несучої здатності, розрахункового опору утоми з урахуванням впливу попереднього циклічного навантаження.
Розроблено розрахункову модель оцінки напружено-деформованого стану стиснуто-зігнутих стержнів при малоцикловому навантаженні.
Запропоновано спосіб визначення розрахункового опору утоми, що дозволяє враховувати розходження в ресурсі пластичності сталей при статичному і циклічному навантаженнях.
Представлена оцінка ефективності визначення несучої здатності за критерієм тріщиностікості металевих конструкцій при циклічному навантаженні методом математичного моделювання. Розроблено оптимальне конструктивне рішення фасонного прокатного профілю верхнього поясу підкранових балок, що усуває причини виникнення тріщин утоми в колошовній зоні.
У дисертації вирішена важлива науково-технічна проблема прогнозування працездатності і довговічності металевих конструкцій при циклічних навантаженнях, тісно пов'язана з розробкою методів оцінки несучої здатності за критерієм тріщиностійкості і визначенням деформаційних кривих утоми за даними випробувань малогабаритних зразків.
До основних результатів виконаних досліджень відносяться наступні:
Розроблено розрахункову модель визначення напружено-деформованого стану стиснуто-зігнутих стержнів при малоцикловому навантаженні з використанням деформаційних кривих утоми, отриманих на малогабаритних зразках, що дало змогу виконувати розрахунки металевих конструкцій з урахуванням обмеженого розвитку пластичних деформацій.
Встановлено експериментальну схему вироблення деформаційного ресурсу матеріалу при циклічному навантаженні практично до момент утворення макротріщини, виявлено вплив циклічного навантаження на кут нахилу спадаючої частини повної діаграми деформування «навантаження – абсолютне подовження», що дозволило визначити зміну щільності енергії руйнування, пов'язану з тріщиностійкістю сталі.
Експериментально підтверджено можливість використання діаграм деформування малогабаритних зразків для встановлення припустимих пластичних деформацій, зниження величини перерозподілу зусиль, оцінки несучої здатності і витривалості металевих конструкцій при циклічному навантаженні.
На основі спільного аналізу результатів акустичних випробувань і кривих деформування матеріалу отримано параметр частоти сигналів акустичної емісії, що характеризує верхню границю мікротріщиноутворення, необхідний для проведення діагностики металевих конструкцій у процесі експлуатації.
Обґрунтовано можливість застосування деформаційних кривих утоми, отриманих за даними випробувань малогабаритних зразків, для обліку впливу циклічного навантаження на напружено – деформований стан конструкцій.
На основі розвитку деформаційного критерію руйнування отримано критичний параметр тріщиностійкості матеріалу, що відповідає початку нестійкого росту тріщини. Перевагою запропонованого параметра є можливість визначення критичної ширини розкриття тріщини безпосередньо за діаграмами випробувань малогабаритних зразків у вихідному стані, з попереднім циклічним наробітком і з поверхневим зміцненням. Запропоновано залежності, що дозволяють визначити граничні деформації сталі при розтягненні в момент завершення взаємного впливу об'ємних деформацій і деформацій зсуву, пов’язаних з вивільненням енергії при утворенні тріщини.
На основі повних діаграм деформацій малогабаритних зразків запропоновано спосіб оцінки якості покриття, що дозволяє установити оптимальні режими поверхневого зміцнення (азотування) не тільки за мікротвердістю, але й за тріщиностійкістю. Отримані результати вважаються ефективними для відновлення зношених і зміцнення нових опорних елементів конструкцій, шарнірів, опорних ребер, обробки зон концентрації напружень, зварюваних швів, де є місця виникнення утомних тріщин. При цьому, як показали дослідження, поверхневе зміцнення підвищує тріщиностійкість конструкцій до 15 %.
Запропоновано спосіб визначення розрахункового опору утоми сталі на основі залежності параметра енергопоглинання від кількості циклів навантаження, що дозволяє враховувати розходження в ресурсі пластичності сталей при статичному і циклічному навантаженнях, обґрунтована ефективність способу при розрахунку металевих конструкцій на витривалість і розрахунку з обліком можливого крихкого руйнування.
Розроблено алгоритм оцінки несучої здатності за критерієм тріщиностійкості металевих конструкцій з використанням методу фрагментації і суперелементів при розв'язанні крайових задач щодо визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень. На основі використання сучасних обчислювальних комплексів «МІРАЖ», «Ліра Windows» розраховані плоскі та просторові моделі конструкцій з початковими дефектами, тріщинами і надано рекомендації з оцінки їх несучої здатності за критерієм тріщиностійкості на стадії проектування й експлуатації, що забезпечило визначення припустимих розмірів дефектів при заданому рівні навантаження.
10. Розроблено оптимальне конструктивне рішення фасонного прокатного профілю верхнього поясу підкранової балки, що усуває причини виникнення тріщин утоми в колошовній зоні; за допомогою методу математичного моделювання підтверджена його ефективність у порівнянні з традиційним рішенням.
Публікації автора:
Монографія:
1. Давиденко А.И. Трещиностойкость и несущая способность конструкций при повторных нагружениях – Алчевск.: "Ладо" ДГМИ, 1999. – 188 с.: ил.
Статті в спеціальних виданнях:
Давиденко А.И. Влияние механической наработки на кинетику разрушения и трещиностойкость конструкционной стали// Проблемы прочности. – 1997. – N5. – C.143–148.
Давиденко А.И., Zhuyi Yuan, Yikun Chee. Оценка влияния механической наработки на кинетику разрушения и трещиностойкость конструкционной стали А-3 методом акустической эмиссии // Проблемы прочности. – 1997. – N6. – С.126–130.
Davidenko A., Zhuyi Yuan, Yikun Chee. Акустическая эмиссия стали А-3 в процессе накопления повреждений // Бюллетень "Механика" АН КНР. – 1995. – Vol. 27, N 6. – C.754–758 (кит. яз.).
Давиденко О.І. До розвитку феноменологичних уявлень оцінки тріщиностікості за параметрами повних діаграм деформування // Металознавство та обробка металів. – 1997. – N 1. – C. 8–13.
Давиденко А.И. Оценка несущей способности элементов конструкций с учетом циклической наработки // Вісник Приазов. держ. техн. ун-ту. – Вып. 6. – Мариуполь: ПДТУ. – 1998. – С. 120–123.
Давиденко А.И. Определение момента образования макротрещины на основе энергетического подхода и полных диаграмм деформаций// Вісник Придніпр. держ. акад. буд-ва та арх-ри. – 1999. – N 10. – С. 24–28.
Давиденко А.И., Ершов В.М. Определение параметров оптимального режима электроискрового легирования стали 20 // Вісник Придніпр. держ. акад. буд-ва та арх-ри. – 1999. – N 11. – С. 18–23.
Давиденко А.И., Ершов В.М., Псюк В.В. Влияние электроискрового легирования на трещиностойкость стали 20 // Вісник Придніпр. держ. акад. буд-ва та арх-ри. – 2000. – N 4. – С.19–24.
Давиденко А.И., Псюк В.В. Диагностика и трещиностойкость металлических конструкций на основе параметров кинетики поврежденности и полных диаграмм деформаций // Вісник Сумського держ. ун-ту. – 2000. – N 15. – C. 94–97.
Davidenko A., Zhuyi Yuan, Yikun Chee. Acoustic emission characteristics for A-3 steel during damage accumulation // Progress in acoustic emission VII. The Japanese. Society for NDI. – Japan. – 1994. – P.125–130.
Давиденко А.И. К разработке прикладной теории расчета конструкций с повреждениями // Зб. наук. праць Донбас. гірничо-мет. ін-ту. – Вып. 7. – Алчевск: "Ладо" ДГМІ. – 1998. – С. 94–96.
Давиденко А.И. Оценка напряженно-деформированного состояния сечения внецентренно-сжатого (изгибаемого) элемента при циклической нагрузке // Зб. наук. праць Донбас. гірничо-мет. ін-ту. – Вып. 8 – Алчевск: "Ладо" ДГМІ. – 1998. – С. 170–173.
Давиденко А.И. Определение границ микротрещинообразования металлических материалов с помощью метода акустической эмиссии // Зб. наук. праць Донбас. гірничо-мет. ін-ту. – Вып.9. – Алчевск: "Ладо" ДГМІ. – 1999. – С. 209–212.
Давиденко А.И., Псюк В.В. К вопросу учета повторности нагружений на основе параметра ограниченной пластичности// Зб. наук. праць Донбас. гірничо-мет. ін-ту. – Вып.10. – Алчевск: "Ладо" ДГМІ. – 1999. – С. 225–229.
Давиденко А.И. К оценке сопротивления усталости внецентренно-нагруженных элементов при повторных нагружениях// Зб. наук. праць Донбас. гірничо-мет. ін-ту. – Вып.11. – Алчевск: "Ладо" ДГМІ. – 1999. – С. 260–263.
Давиденко А.И., Усенко В.Н. К аппроксимации нелинейных диаграмм деформаций высокопрочных сталей в условиях циклической наработки// Зб. наук. праць Донбас. гірничо-мет. ін-ту. – Вып. 12.– Алчевск: "Ладо" ДГМІ. – 2000.– С. 266–269.
Давиденко А.И., Псюк В.В., Коняшкина О.А. Оценка долговечности конструкций на основе полных диаграмм деформирования // Строительные конструкции. – Вып. 49. – К.: НИИСК. – 1997. – С. 66–72.
Давиденко А.И., Псюк В.В. Использование полных диаграмм деформаций для оценки трещиностойкости сталей и несущей способности конструкций при повторных нагружениях// Сб. науч. трудов Приднепр. гос. акад. строит-ва и арх-ры. – Вып.5. – Днепропетровск: ПГАСА, 1998. – С.162–167.
Давиденко О.І., Чаусов Н.Г., Псюк В.В. До розвитку засобів оцінки довговічності з використанням повних діаграм деформацій // Зб. наук. праць Фізико-механічного ін-ту ім. Г.В.Карпенка НАН України "Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій". – Вип.3. – Львів: "Каменяр". – 1998. – С. 265–269.
Давиденко А.И., Псюк В.В., Карапетян С.Х. К разработке метода расчета стержневых систем при повторных нагружениях // Сб. научн. трудов Одесск. гос. акад. строит-ва и арх-ры. – Одесса: ОГАСА. – 1999. – С. 29–33.
Давиденко А.И. К определению параметра неустойчивого роста макротрещины в плоских образцах из пластичных материалов // Строительные конструкции. – Вып. 52. – К.: НИИСК. – 2000. – С. 76–82.
Давиденко А.И. К оценке устойчивости сжато-изогнутых стержней при циклической наработке// Вісник Сумськ. держ. ун-ту. – 2000. – N 19. – C.157–160.
Давиденко А.И., Усенко В.Н. Оценка долговечности сжато-изогнутых стержней при циклическом нагружении // Вестник МАНЭБ. – 2002. – Т. 7, № 7 (55). – С. 77–79.
Давиденко А.И., Псюк В.В., Коняшкина О.А. К решению краевой задачи теории упругости методом математического моделирования // Вісник Придніпр. держ. акад. буд-ва та арх-ри. – 2001. – № 1. – С. 19–24.
Давиденко А.И., Псюк В.В. Определение расчетного сопротивления выносливости на основе параметра энергопоглощаемости материала // Вісник Придніпр. акад. буд-ва та арх-ри. – 2002. – № 1. – С. 10–16.
Давиденко А.И., Кирьязев П.Н. К решению задач механики разрушения строительных конструкций методом конечных элементов // Зб. наук праць Фізико-механічного ін-ту ім. Г.В. Карпенка НАН України «Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій». – Вип. 5. – Львів: «Каменяр». – 2002. – С. 52–53.
Авторські свідоцтва та патенти:
Способ возведения сводчатой конструкции: А.с. 1758180 СССР, МКИ Е 04 В 1/32 / А.И. Давиденко, И.И. Набоков, Р.А. Давиденко, Ю.Н. Скачков (СССР). – № 4809409/33; Заявлено 4.04.90; Опубл. 30.08.92, Бюл. № 32. – 2 с.
Davidenko A., Zhuyi Yuan, Usenko V., Medvedi I., Mechanical lood induced damage behaviour of A-3 steel with acoustic emission test // Сб. трудов межвед. конф. "Металлостроительство–96". – Донецк–Макеевка: ДГАСА. – 1996. – С. 85–86.
Давиденко А.И., Псюк В.В. Оценка остаточного ресурса на основе испытаний малогабаритных образцов // Cб. тр. межвед. конф. "Металлостроительство – 97". – Донецк-Макеевка: ДГАСА – 1997. – С. 70–72.
Давиденко А.И., Псюк В.В. Метод расчета сжато-изогнутых стержней с повреждениями в условиях циклической наработки на основе идеализированной упруго-пластической диаграммы Гука–Прандтля // Сб. трудов межвед. конф. "Металлостроительство–98". – Донецк–Макеевка: ДГАСА. – 1998. – С. 74–76.
Давиденко А.И., Псюк В.В.. Коняшкина О.А. Методика оценки долговечности конструкционной стали на основе полных диаграмм деформирования малогабаритных образцов// Тезисы VI Украинской науч.-техн. конф. "Металлические конструкции". – К.–Николаев: Будівельник. – 1996. – С.35–36.
Давиденко А.И. Оценка трещиностойкости стали на основе равновесных диаграмм и результатов акустических испытаний // Материалы межвед. науч.-практ. конф. "Совершенствование строительных материалов, технологий и методов расчета конструкций в новых экономических условиях". – Сумы: Ипп "Мрия" ЛТД. – 1994. – С. 296–297.
Давиденко А.И., Псюк В.В. Повышение безопасности и надежности конструкций, проектируемых на основе полных диаграмм деформаций // Материалы межвед. конф. "Безопасность жизнедеятельности на пороге XXI века" (Алушта, 20–24 вересня 1999 р.). – Алчевск: "Ладо" ДГМИ. – 1999. – С. 74–78.
Давиденко А.И., Иванов А.П., Безбожная М.С. К оценке аварийного состояния конструкций на основе акустических методов определения границ микроповрежденности// Сб. материалов I Всеукраинской науч.-техн. конф. "Аварії на будівлях і спорудах, та їх попередження". – К.:НДІБК. – 1997. – С. 229–232.
Давиденко А.И. Оценка трещиностойкости металлических конструкций на основе механических, акустических и энергетических параметров кинетики разрушения // Сб. трудов междунар. конф. "Сооружения, конструкции, технологии и строительные материалы ХХI века". – Белгород: БелГТАСМ. – 1999. – С. 39–46.
Давиденко А.И., Псюк В.В., Коняшкина О.А. Определение параметров трещиностойкости материала на основе полных диаграмм деформаций и методов математического моделирования// Труды междунар. конф. "Оценка и обоснование продления ресурса элементов конструкций" (Ресурс–2000). – Т. 2. – К.: ИПП НАН Украины. – 2000. – С. 333–334.
Давиденко А.И., Псюк В.В. Оценка напряженно-деформированного состояния прокатных двутавров при повторных нагружениях// Зб. наук. праць VІІ Української наук.-техн. конф. «Металеві конструкції». – Дніпропетровськ: ДЗМК. – 2000 – С. 56–59.
У спільних роботах [3,4,8-11,15,17-21,24-35,37,38] автор брав участь у розробці методики експерименту, проектуванні й виготовленні випробувальних пристроїв і зразків, у проведенні випробувань і розрахунків, в обробці й обговоренні результатів.
