Везде

ОХНММеталлы Russian Metallurgy

  • ISSN (Print) 0869-5733
  • ISSN (Online) 3034-5391

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧЕЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОННОЙ СЕТИ

Вы можете
Код статьи
S3034539125038896-1
DOI
10.7868/S3034539125038896
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Емельянов И.Г.
  • Аффилиация:
    Институт фундаментального образования, ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
    ФГБУН Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова УрО РАН
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 3
Страницы
88-96
Аннотация
Предложен эффективный метод оценки ресурса металлической оболочечной конструкции при переменной термомеханической нагрузке. Напряженно-деформированное состояние конструкции определяется решением нелинейной краевой задачи термопластичности для тонкостенной оболочки вращения. Ресурс работы конструкций при переменных термомеханических нагрузках определяется на основе уравнения малоцикловой усталости материала. Применение представленного метода демонстрируется на примере оболочечной конструкции, которая предназначена для высокотемпературного отжига электротехнической стали. Температура защитной оболочки при эксплуатации может достигать 1000 °С. Однако данная оболочка изготовляется не из жаропрочного металла, а из стали Ст3, не предусмотренной для использования при такой экстремальной температуре. В отсутствие необходимых механических параметров для материала конструкции, эксплуатируемой при высоких температурах, применяется метод прогнозирования. Найденные значения ресурса для металлической оболочки с механическими параметрами материала при известных температурах экстраполируются с использованием нейронных сетей на более высокие эксплуатационные температуры.
Ключевые слова
оболочка термомеханическое нагружение напряженное состояние механические параметры металла малоцикловая усталость
Дата публикации
02.06.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
45

Библиография

  1. 1. COSMOS/M user’s guide, version 2.7 - Los Angeles : SRAC, 2001. 770 p.
  2. 2. ANSYS advanced analysis techniques guide. ANSYS release 10.0 - Canonsburg : SAS IP, 2005. 340 p.
  3. 3. COMSOL Multiphysics user’s guide, version 4.3 - COMSOL, 2012. 1292 p.
  4. 4. Norrie, D.H. The finite element method: fundamentals and applications / D.H. Norrie, G. De Vries. - New York : Academic Press, 1973. 308 p.
  5. 5. Zienkiewicz, O.C. The finite element method / O.C. Zienkiewicz, R.L. Tailor. - N.Y. : McGraw-Hill, 1989. 787 p.
  6. 6. Gallager, R. Finite element method. Fundamentals / R. Gallager. - Englewood Cliffs : Prentice Hall, 1975. 336 p.
  7. 7. Голованов, А.И. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций / А.И. Голованов, О.Н. Тюленева, А.Ф. Шигабутдинов. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2006. 392 с.
  8. 8. Бидерман, В.Л. Механика тонкостенных конструкций / В.Л. Бидерман. - М. : Машиностроение, 1977. 488 с.
  9. 9. Григоренко, Я.М. Методы расчета оболочек. Т.4. Теория оболочек переменной жесткости / Я.М. Григоренко, А.Т. Василенко. - Киев : Наукова думка, 1981. 543 с.
  10. 10. Grigorenko, Ya.M. Some approaches to the solution of problems on thin shell with variable geometrical and mechanical parameters / Ya.M. Grigorenko, A.T. Vasilenko // Int. Appl. Mech. 2002. V.38. №11. P.1309-1341.
  11. 11. Емельянов, И.Г. Контактные задачи теории оболочек / И.Г. Емельянов. - Екатеринбург : Изд. УрО РАН, 2009. 185 с.
  12. 12. Шевченко, Ю.Н. Методы расчета оболочек. Т.3. Теория упругопластических оболочек при неизотермических процессах нагружения / Ю.Н. Шевченко, И.В. Прохоренко. - Киев : Наукова думка, 1981. 295 с.
  13. 13. Shevchenko, Yu.N. Thermoviscoelastoplastic processes in the deformation of elements of a solid / Yu.N. Shevchenko // Int. Appl. Mech. 1994. V.30. №3. P.165-183.
  14. 14. Babeshko, M.E. Describing the thermoplastic deformation of compound shells under axisymmetric loading with allowance for the third invariant of the stress deviator / M.E. Babeshko, Yu.N. Shevchenko // Int. Appl. Mech. 2011. V.46. №12. P.1362-1371.
  15. 15. Петров, В.В. Расчет элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой / В.В. Петров, И.Г. Овчинников, Ю.М. Шихов. - Саратов : Изд. Сарат. ун-та, 1987. 285 с.
  16. 16. Яковлев, Ю.А. Модели влияния водорода на механические свойства металлов и сплавов / Ю.А. Яковлев, В.А. Полянский, Ю.С. Седова, А.К. Беляев // Вестн. Пермского нац. исслед. политехн. ун-та. Механика. 2020. №3. С.136-160.
  17. 17. Емельянов, И.Г. Термодиффузионная задача наводороживания стальной оболочечной конструкции / И.Г. Емельянов, В.И Миронов // Вестн. Пермского нац. исслед. политехн. ун-та. Механика. 2018. №3. С.27-35.
  18. 18. Emelyanov, I.G. Strength analysis of thin-wall structures operating in aggressive environments for prolonged periods / I.G. Emelyanov, A.N. Kislov // Mater. Phys. Mechanics. 2022. V.50. Is.3. P.475-484. DOI : 10.18149/MPM.5032022_10.
  19. 19. Ivanyts’kyi, Ya.L. Determination of the durability of elements of power-generation equipment with regard for the influence of working media / Ya.L. Ivanyts’kyi, O.V, Hembara, O.Ya. Chepil // Mater. Sci. 2015. V.51. №1. P.103-113. DOI : 10.1007/s11003-015-9815-y.
  20. 20. Трощенко, В.Т. Сопротивление материалов деформированию и разрушению. Ч.2 ; справ. пособ. / В.Т. Трощенко, А.Я. Красовский, В.В. Покровский [и др.]. - Киев : Наукова думка, 1994. 703 с.
  21. 21. Гусенков, А.П. Длительная и неизотермическая малоцикловая прочность элементов конструкций / А.П. Гусенков, П.И. Котов. - М.: Машиностроение, 1988. 264 с.
  22. 22. Nguyen, H.T. Structural strength scaling law for fracture of plastic-hardening metals and testing of fracture properties / H.T. Nguyen, A.A. Donmez, Z.P. Bazant // Extreme Mech. Lett. 2021. V.43. Art.101141. https://doi.org/10.1016/j.eml.2020.101141
  23. 23. Abdullah, L. Fatigue reliability and hazard assessment of road load strain data for determining the fatigue life characteristics / L. Abdullah, S.S.K. Singh, S. Abdullah, A.H. Azman, A.K. Ariffin // Eng. Failure Analysis. 2021. V.123. Art.105314. DOI : 10.1016/j.engfailanal.2021.105314.
  24. 24. D’Angela, D. Acoustic emission entropy: An innovative approach for structural health monitoring of fracture-critical metallic components subjected to fatigue loading / D. D’Angela, M. Ercolino // Fatigue and Fracture of Eng. Mater. Struct. 2021. V.44. №4. P.1041-1058. https://doi.org/10.1111/ffe.13412
  25. 25. Li, S. A proposal on ultra-low cycle fatigue damage evaluation of structural steels / S. Li, X. Xie, Q. Tian, Z. Zhang, C. Cheng // Theor. Appl. Fracture Mech. 2021. V.114. Art.102973. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2021.102973
  26. 26. Manai, A. Fatigue assessment of metallic structures under variable amplitude loading / A. Manai, M. Al-Emrani // Procedia Structural Integrity. 2019. V.19. P.12-18. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2019.12.003
  27. 27. Lemzikov, A.V. Training artificial neural networks for predicting properties of steels / A.V. Lemzikov, S.P. Kundas // Informatika. 2009. №4(24). P.101-111.
  28. 28. Yussupova, L. Prediction of strength properties of natural fiber-porous composites by neural networks / L. Yussupova, А. Sokolovskiy, S. Munasipov, L. Kulkaeva, M. Kunelbayev // Mater. Phys. Mech. 2021. V.47. Is.4. P.613-620. DOI : 10.18149/MPM.4742021_9.
  29. 29. Aladjev, V.Z. Mathematica : Functional and procedural programming / V.Z. Aladjev, M.L. Shishakov, V.A. Vaganov ; 2nd ed. - [S.l.] : KDP Press, 2020. 396 p.
  30. 30. Емельянов, И.Г. Предельное состояние стальной конструкции при экстремальной термомеханической нагрузке / И.Г. Емельянов, А.Н. Кислов // Вестн. Пермского нац. исслед. политехн. ун-та. Механика. 2024. №2. С.59-68.
  31. 31. Зубченко, А.С. Марочник сталей и сплавов / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский [и др.] ; 2-е изд. - М. : Машиностроение, 2003. 784 с.
  32. 32. Третьяков, А.В. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением / А.В. Третьяков, В.И. Зюзин. - М. : Металлургия, 1973. 224 с.
  33. 33. Manson, S.S. Thermal stress and low-cycle fatigue / S.S. Manson. - N.Y. : McGraw-Hill, 1966. 404 p.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека