Page 52 - Microsoft Word - Soviak_PhD_Thesis_Version_fin
P. 52
52
деформація εpl (x) використовується як параметр еволюції густини пасток NT (εpl),
що визначає частку пасткованого водню [25, 49, 92, 95, 125].
Метою підрозділу є побудова просторової скінченно-елементної моделі
фрагмента трубопроводу з внутрішнім півеліптичним дефектом, формулювання
механічних граничних умов та отримання полів σh , σeq , εpl і параметра тривісності
НДС. Ці поля надалі використовують для розрахунку просторового розподілу
дифузійно-рухомого та пасткованого водню, а також для визначення зон
локального накопичення водню, у яких найбільш імовірними є зародження й
розвиток тріщиноподібних дефектів [24, 25, 49, 119].
2.1.1 Постановка задачі для елемента трубопроводу з
внутрішньою тріщиною
Об’єктом розрахунку є фрагмент сталевого трубопроводу, на внутрішній
поверхні якого розташовано тріщиноподібний дефект у формі півеліптичної
тріщини. Таку геометрію дефекту обрано тому, що вона добре відтворює
характерні поверхневі пошкодження трубних елементів і широко
використовується в інженерній механіці руйнування для опису експлуатаційних
тріщин [7, 82]. Геометрію тріщини задають глибиною a, півдовжиною c та
відношенням a / c, а геометрію труби – внутрішнім радіусом Ri , зовнішнім
радіусом Ra і товщиною стінки t (рис. 2.1а, б).
Розрахункову область Ω формують як тривимірний об’єм матеріалу труби
в околі дефекту. За наявності геометричної та силової симетрії допускається
використання фрагмента моделі із відповідними умовами симетрії, що дає змогу
зменшити обчислювальні витрати без втрати точності в зоні вершини тріщини.
Однак розміри розрахункової області повинні бути достатніми, щоб крайові умови
не спотворювали локальні поля напружень і деформацій біля фронту дефекту.
НДС визначають за дією експлуатаційного навантаження, характерного
для трубопровідних систем, насамперед внутрішнього тиску на внутрішню
поверхню труби. За потреби в модель можуть бути введені температурні
напруження, залишкові напруження або додаткові осьові зусилля, проте в
