ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ  ОСНОВЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

 

 

Д.И. Пащенко, О.И. Частикова, В.В. Горохов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛОЯ КАТАЛИЗАТОРА ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО РЕГЕНЕРАТОРА

e-mail: pashchenkodmitry@mail.ru, pt@samgtu.ru

Самарский государственный технический университет

Ключевые слова: аэродинамическое сопротивление, конверсия метана, термохимическая регенерация теплоты, энергоэффективность.

Аннотация

Рассмотрена схема высокотемпературной теплотехнологической установки с термохимической регенерацией теплоты, работающей по регенеративному принципу. Одной из задач в инженерных расчетах таких установок является определение аэродинамического сопротивления слоя катализатора в термохимическом регенераторе. На основании проведенных серий экспериментов определена зависимость потерь давления от скорости воздуха для различных типов наполнения слоя катализатора: хаотичное наполнение, наполнение упорядоченными рядами, шахматное наполнение. Для всех исследуемых способов наполнения наблюдается характерная квадратичная зависимость потерь давления от скорости p=f(w2). Также экспериментально установлено, что потери давления линейно зависят от количества загруженного в слой катализатора. С точки зрения классического представления динамики жидкости, потери давления в слое катализатора можно рассматривать как местные гидравлические потери, которые обусловлены изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. На основании экспериментальных данных были определены значения коэффициента местного сопротивления слоя катализатора длиной 100 мм. Для хаотичного наполнения катализатора ζ=140…160; для упорядоченного заполнения рядами ζ=75…85; для шахматного наполнения ζ=70…80. Полученные результаты могут быть использованы в инженерных расчетах способа повышения энергетической эффективности теплотехнологических и теплоэнергетических установок, который основан на термохимической трансформации тепловой энергии дымовых газов в химическую энергию нового синтетического топлива, а также в расчетах химических реакторов паровой конверсии метана.

 

D.I. Pashchenko, O.I. Chastikova, V.V. Gorokhov

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF AERODINAMICS OF A THERMOCHEMICAL REGENERATOR CATALYST BED // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 7-17.

e-mail: pte@samgtu.ru

Samara State Technical University

Keywords: aerodynamic resistance, methane conversion, thermochemical regeneration of heat, energy efficiency.

Abstract

The schematic diagram of a high-temperature plant with thermochemical waste heat recuperation, working according to the regenerative principle, is considered. One of the concerns in the engineering calculations of such plants is the determination of the aerodynamic resistance of the catalyst bed in a thermochemical regenerator. Based on the series of experiments, the dependence of pressure loss on air velocity for different types of catalyst bed filling is determined: chaotic filling, filling with ordered rows, chess filling. For all the methods of filling, the characteristic quadratic dependence of the pressure loss on the velocity Δp = f (w2) is observed. It has also been experimentally established that the pressure loss is linearly dependent on the amount of catalyst loaded into the bed. From the point of view of the classical representation of fluid dynamics, pressure losses in the catalyst bed can be considered as local hydraulic losses, which are caused by changes in the shape and size of the channel, which deform the flow. Based on the experimental data, the values ​​of the local resistance coefficient of the catalyst layer 100 mm long were determined. For a chaotic filling of the catalyst, ζ = 140 … 160; for ordered filling by the series ζ = 75 … 85; for chess filling ζ = 70 … 80. The obtained results can be used in engineering calculations of the method for increasing the energy efficiency of heat and heat power plants, which is based on the thermochemical transformation of the thermal energy of flue gases into the chemical energy of the new synthetic fuel, as well as in the calculations of chemical reactors for methane vapor conversion.

 

 

ВЕРИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ РАСЧЁТА ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ

В.Н. Петров*, А.С. Шабалин*, С.Л. Малышев*, С.В. Петров**

e-mail: petr_vl_nik@mail.ru, shabalin90@yandex.ru, pamir.61@mail.ru, Petrov_1972@mail.ru

* ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии»

** ООО «БРиЗ»

Ключевые слова: верификация, метод пограничного слоя, осесимметричный канал, спутный поток, турбулентная струя, численный метод, эксперимент.

Аннотация

В работе проведена верификация численного метода и метода пограничного слоя расчёта структуры течения, образующегося при взаимодействии турбулентной неизотермической струи со спутным потоком  в цилиндрическом канале. Результаты расчётов сопоставлены с экспериментальными данными. Расчёты проведены на режимах струйного течения с образованием вблизи стенки канала зон обратных токов и без них. В статье представлены результаты расчётов и их сравнение с экспериментом только на режиме с образованием зон обратных токов. Приведено сравнение подготовительных работ, выполняемых исследователем при расчёте разными методами. Представлен алгоритм расчёта методом пограничного слоя. При расчёте численным методом использовался программный комплекс ANSYS Fluent. Результаты расчётов структуры течения, полученные двумя методами в целом хорошо согласуется с экспериментальными данными. Однако, в области отрыва потока имеются существенные расхождения.

 

V.N. Petrov, A.A. Shabalin, S.L. Malyshev, S.V. Petrov

VERIFICATION OF METHODS FOR CALCULATING TURBULENT FLOWS IN A CYLINDRICAL CHANNEL // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-
P.P. 18-26.

e-mail: petr_vl_nik@mail.ru, shabalin90@yandex.ru, pamir.61@mail.ru, Petrov_1972@mail.ru

FGUP “All-Russian Research Institute of Flow Metering”, “BRiZ” Ltd.

Keywords: verification, boundary layer method, axisymmetric channel, co-current flow, turbulent jet, numerical method, experiment.

Abstract

The paper considers a verification of numerical and boundary layer methods for calculating the structure of a flow formed as a result of interactions between a turbulent non-isothermal jet and a co-current flow in a cylindrical channel. The calculation results are compared with the experimental data. The calculations were carried out in jet flow regimes with and without the formation of reverse current zones in the proximity of the channel wall. The paper presents calculation results and their comparison with experimental data only for the mode with the formation of return current zones. It also features a comparison of the preparatory work performed by a researcher during calculation with the use of different methods. An algorithm for calculation using the boundary layer method is presented. ANSYS Fluent software complex was used in calculations with the application of the numerical method. In general, flow structure calculation results obtained using the two methods are in good agreement with the experimental data. However, there are significant inconsistencies in terms of flow separation.

 

 

ПРОМЫШЛЕННАЯ  ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

 

 

Boyan Boyadjiev, Christo Boyadjiev

A NEW APPROACH TO MODELING THE CATALYTIC PROCESSES IN INDUSTRIAL COLUMN APPARATUSES // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 27-41.

e-mail: boyadjiev.boyan@gmail.com, chr.boyadjiev@gmail.com

Institute of Chemical Enineering, Bulgarian Academy of Sciences

Keywords: new approach, modeling, catalytic processes, industrial column apparatuses.

Abstract

The new approach to modeling of catalytic processes in the column apparatus is presented, using convective diffusion and average concentration models. They are created on the basis of the physical approximations of the mechanics of continua, where the mathematical point is equivalent to an elementary physical volume, which is sufficiently small with respect to the apparatus volume, but at the same time sufficiently large with respect to the intermolecular volumes in the medium. The convection-diffusion models allow a qualitative analysis of the processes, rejection of the experimental subtle processes and identification of process mechanisms. The average concentration models allow a quantitative analysis of processes. They contain two parameters that reflect the effect of the radial uniformity of the velocity distributions and it is possible to be obtained, using experimental data.

 

 

В.О. Здор, Р.Ф. Камалов, Ю.В. Караева, А.И. Кадыйров

Исследование циркуляционного подогрева мазута

e-mail: Zdor_victoria@mail.ru

ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»

Ключевые слова: мазутное хозяйство ТЭС и котельной, циркуляционный подогрев, мазут, энергосбережение.

Аннотация

Представлены результаты численного исследования подогрева мазута в резервуаре емкостью 628 м3  с различным расположением напорного трубопровода. Рассмотрены следующие массовые расходы: 4,1 кг/с, 6,2 кг/с, 10,3 кг/с и 14,5 кг/с. Установлено, что динамика среднеобъемного значения температуры в резервуаре одинакова, несмотря на различие в картине скоростных и температурных полей. Определено необходимое время подогрева в зависимости от производительности циркуляционного насоса. Представлено сравнение численных результатов с экспериментальными данными Геллера З.И. на примере задачи о циркуляционном подогрева крекинг — остатков.

 

V.O. Zdor, R.F. Kamalov, Yu.V. Karaeva, A.I. Kadyirov

INVESTIGATION OF CIRCULATING HEATING OF MAZUT // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 42-49.

e-mail: Zdor_victoria@mail.ru

Key words: fuel oil and heat power plant and boiler house, circulating heating, fuel oil, energy saving.

Kazan Scientific Centre of Russian Academy of Sciences

Abstract

The results of a numerical study of heating oil in a 628 m3 reservoir with a different arrangement of the pressure pipeline are presented. The following mass costs are considered: 4.1 kg/s, 6.2 kg/s, 10.3 kg/s and 14.5 kg/s. It is established that the dynamics of the mean volume temperature in the reservoir is the same, despite the difference in the picture of the velocity and temperature fields. The necessary heating time is determined depending on the capacity of the circulation pump. A comparison of the numerical results with the experimental data of Geller ZI is presented. The example of the problem of circulating heating of cracked residues.

 

В.Е. Юрин

Оптимизация ночного режима работы ГТУ при многоцелевом комбинировании с Аэс

e-mail: urin1990777@bk.ru

Саратовский научный центр Российской академии наук

Ключевые слова: атомная энергетика, ядерная безопасность, резервирование собственных нужд, обесточивание, повреждение активной зоны, газотурбинная установка.

Аннотация

В работе исследуется система резервирования собственных нужд атомной электростанции на основе газотурбинной установки. В аварийных ситуациях, сопровождаемых полным обесточиванием АЭС (в том числе при максимальной проектной аварии), газотурбинная установка позволяет обеспечить необходимое для расхолаживания активной зоны реакторов электроснабжение. В штатном режиме дополнительная ГТУ работает на выработку электроэнергии в энергетическую систему. Автором исследованы режимы работы резервирующей собственные нужды АЭС ГТУ в ночные внепиковые часы графика электрических нагрузок. Экономическая целесообразность режимов разгрузки определяется рядом факторов: ночной тариф на электроэнергию, повышенный износ турбины в режимах разгрузки и останова, пусковые расходы, снижение надежности резервирования собственных нужд АЭС при аварийном обесточивании в период простоя ГТУ. Износ турбины и пусковые расходы имеют на порядки меньшее значение, поэтому для выбора оптимального режима в работе учитывалось только снижение ночного тарифа и надежности резервного электроснабжения.

 

V.E. Yurin

OPTIMIZATION OF NIGHT MODE OF GTU OPERATION UNDER MULTI-PURPOSE COMBINATION FROM NPP // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 50-56.

e-mail: urin1990777@bk.ru

Saratov Scientific Center, Russian Academy of Sciences

Keywords: nuclear power, nuclear safety, reservation of own needs, blackout, core damage, gas turbine.

Abstract

In this paper, the system of NPP own needs reserving based on a gas turbine was investigated. In emergency situations, accompanied by complete de-energization of the nuclear power plant (including a maximum design accident), gas turbine allows to provide power supply necessary for the cooling of the reactor core. In the regular mode, gas turbine works for the generation of electricity. The author investigates the operation modes of the gas turbine that reserve NPPs own needs at night off-peak hours of the schedule of electrical loads. The economic advisability of unloading regimes is determined by a number of factors: night tariff for electricity, increased turbine wear in the modes of unloading and shutdown, start-up costs, decrease of the reliability of the backup of the NPP’s own needs during emergency de-energization during the idle period of the gas turbine. The wear of the turbine and the start-up costs have an order of magnitude less, therefore, to select the optimal operating mode, only the reduction in the night tariff and the reliability of the backup power supply are taken into account.

 

 

ТЕПЛОВЫЕ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ  СТАНЦИИ

 

 

А.Н. Байрамов, В.С. Киричков

ОБОСНОВАНИЕ КОМПОНОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ КОМБИНИРОВАНИЯ АЭС С ВОДОРОДНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМАЛЬНОГО РИСКА

e-mail: oepran@inbox.ru

ФГБУН Саратовский научный центр РАН

Ключевые слова: атомная электрическая станция, водородный энергетический комплекс, взрыво-пожаробезопасность, ущерб, риск

Аннотация

Целью статьи является оценка суммарного годового риска от взрыва и пожара смеси водорода с окислителем при комбинировании АЭС с водородным энергетическим комплексом. Оценка риска проводилась с использованием статистических данных об интенсивностях возникновения аварийного события по разгерметизации и разрушению оборудования и трубопроводов промышленных предприятий. Приведены принципиальные схемы комбинирования АЭС с водородным энергетическим комплексом. Определены эффективные условия компоновки основного оборудования и трубопроводов водородного энергетического комплекса, при которых суммарный риск может быть снижен на 1-2 порядка.

 

A.N. Bairamov, V.S. Kirichkov

COMPOSITION SOLUTIONS INVESTIGATE OF COMBINING NPP WITH ENERGY COMPLEX USING HYDROGEN FUEL BY CRITERION MINIMAL RISK // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 57-72.

e-mail: oepran@inbox.ru

Federal State Budget Institution of Science Saratov Scientific Center of RAS

Keywords: atomic power station, energy complex using hydrogen fuel, explosion-fire safety, damage, risk.

Abstract

The goal of the article is to estimate the total annual risk from the explosion and fire of a mixture of hydrogen with an oxidizer at combining nuclear power plants with a energy complex using hydrogen fuel. The risk assessment was carried out using statistical data on the intensities of the appearance of an emergency event due to seal failure and destruction of equipment and pipelines of industrial enterprises. Principal schemes of combining nuclear power plants with a energy complex using hydrogen fuel are given. The effective conditions are determined for the composition of the main equipment and pipelines of the energy complex using hydrogen fuel under which the total risk can be reduced by 1-2 orders of magnitude.

 

 

А.А. Генбач*, Д.Ю. Бондарцев**

ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ И ТЕРМИЧЕСКИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЯХ ТЕПЛОЭНЕРГОУСТАНОВОК

e-mail: d.bondartsev@saem.kz

*Алматинский Университет Энергетики и Связи

**АО «Трест Средазэнергомонтаж»

Ключевые слова: теплообмен, пористая структура, напряжения, система охлаждения, тепловые электрические станции.

Аннотация

Разработаны способы и устройства для электростанций и создания научной методики. Проведены исследования предельных тепловых потоков в металлических и плохотеплопроводных пористых структурах, работающих при совместном действии гравитационных и капиллярных сил, и охлаждающих различные устройства теплоэнергоустановок. На основе решения задачи термоупругости и опытных данных описан механизм разрушения металлических парогенерирующих поверхностей и плохотеплопроводных покрытий малой пористости, выполненных из естественных минеральных сред (гранит). На основе аналогии явлений выявлены зависимости тепловых потоков от времени их действия и глубины проникновения температурных возмущений. Капиллярно-пористые системы обладают высокой интенсивностью, большой теплопередающей способностью, надежностью, компактностью. Результаты расчетов и эксперимента показали, что максимальная толщина частиц, отрывающихся под действием сил сжатия для покрытий из гранита составляет (0,25÷0,3)х10-2 м. Участки кривых сжатия, определяющие отрыв частиц с размерами более 0,3х10-2 м для больших тепловых потоков и малого времени подачи, экранируются кривой плавления, а в случае малых тепловых потоков и значительных интервалов времени – кривой растяжения. Исследования направлены на создание пористых систем охлаждения из хорошо – и плохо- теплопроводных материалов.

 

A.A. Genbach, D.Yu. Bondartsev

LIMIT THERMAL FLUXES AND THERMAL STRESSES IN POROUS COATINGS OF A HEAT-ENERGY INSTALLATION // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 73-80.

е-mail: d.bondartsev@saem.kz

Almaty University of Power Engineering & Telecommunications

Keywords: heat exchange, porous structure, voltage, cooling system, thermal power plants.

Annotation. The methods and devices for power plants and the creation of scientific methods have been developed. Investigations of the limiting heat fluxes in metallic and poorly heat-conducting porous structures operating under the combined action of gravitational and capillary forces and cooling various devices of thermal power plants are carried out. Based on the solution of the problem of thermoelasticity and experimental data, the mechanism of destruction of metal steam generating surfaces and poorly heat-conducting coatings of small porosity made of natural mineral media (granite) is described. On the basis of the analogy of the phenomena, the dependences of the heat fluxes on the time of their action and the depth of penetration of temperature disturbances are revealed. Capillary-porous systems have high intensity, high heat transfer ability, reliability, compactness. The results of calculations and experiments showed that the maximum thickness of the particles that break off under the action of compression forces for coatings from granite is (0,25÷0,3)х10-2 m. Sections of compression curves that determine the separation of particles with dimensions greater than 0,3х10-2 m for large heat fluxes and short delivery times are screened by the melting curve, and in the case of small heat fluxes and significant time intervals, the expansion curve. The research is aimed at the creation of porous cooling systems from well- and poorly-heat-conducting materials.

 

 

М.Ю. Егоров

Опыт создания и эксплуатации Парогенераторов АЭС горизонтального и Вертикального типов

e-mail: mikhail.yu.egorov@gmail.com

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Ключевые слова: парогенераторы горизонтального и вертикального типа, многократная естественная циркуляция, колебания уровня, трубки теплообменных пучков, коллекторы теплоносителя, дистанционирующие решетки, сепарационное устройство, пароводяная смесь, питательная вода, термоусталостные и коррозионные повреждения, дентинг

Аннотация

Целью работы является разработка рекомендаций по созданию парогенераторов для перспективных российских энергоблоков АЭС с реакторами ВВЭР широкого диапазона электрической мощности, включая 1500¾1800 МВт.

Выполнен анализ российского опыта парогенераторостроения и эксплуатации в составе энергоблоков с ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 с аппаратами горизонтального типа. Обсуждаются физические процессы и конструктивные особенности, связанные с отказом парогенераторов: развитие трещин, повреждения холодных коллекторов, малые запасы и колебания уровня воды второго контура.

Описаны негативные процессы, происходящие при освоении зарубежных вертикальных парогенераторов с пучками U-образных трубок, нижние концы которых завальцованы в плоской трубной доске: коррозионное растрескивание стенок трубок, дентинг при выпаривании воды в зазорах между трубками теплообменных пучков и отверстиями в дистанционирующих трубных решетках.

На основе анализа зарубежного опыта эксплуатации парогенераторов вертикального типа сделан вывод о целесообразности создания альтернативного горизонтальному типу образца российского парогенератора вертикальной компоновки, который может стать в последствии прототипом серийных аппаратов.

 

M.Yu. Egorov

EXPERIENCE OF CREATION AND OPERATION OF HORIZONTAL AND VERTICAL TYPES STEAM GENERATORS FOR NPP // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 81-89.

e-mail: mikhail.yu.egorov@gmail.com

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Keywords: steam generators of horizontal and vertical type, multiple natural circulation, level fluctuations, tubes of heat-exchange bundles, the collectors of the coolant, spacing gratings, moisture separator, steam-water mixture, feed water, thermal fatigue and corrosion damage, denting.

Abstract

The work purpose is development of recommendations on creation of the steam generators for the promising Russian NPP power units with VVER wide range of electric power, including 1500-1800 MW. Analysis of the Russian experience in the design and operation of horizontal steam generators VVER-440 and VVER-1000 has been done in the article. There is discuss physical processes and design features associated with the failure of steam generators: the development of cracks, damage cold the collectors of the coolant, small stocks and fluctuations of water level in the second circuit.

There is described negative processes in the development of foreign vertical steam generators with beams of U-shaped tubes, the lower ends of which are seamed into the tube board: stress corrosion cracking of the walls of the tubes, denting upon evaporation of water in the gaps between the heat exchange tubes of the beam and hole spacing gratings.

Based on the analysis of foreign experience of operation of steam generators of the vertical type, the conclusion about the feasibility of creating an alternative to the horizontal type of the Russian model of the steam generator vertical layout, which can be prototype of serial devices.

 

 

Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, А.М. Грибков, А.А. Филимонова, А.С. Виноградов

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ВОДОХРАНИЛИЩА-ОХЛАДИТЕЛЯ ЗАИНСКОЙ ГРЭС

АО «ТАТЭНЕРГО»

e-mail: ndchichirova@mail.ru, aachichirova@mail.ru

Казанский государственный энергетический университет

Ключевые слова: водохранилище-охладитель, Заинская ГРЭС, система оборотного охлаждения, температурный режим, эффективность охлаждения циркуляционной воды

Аннотация

Надежное функционирование водоемов-охладителя является залогом качественной работы электростанции с заданной мощностью. Заинское водохранилище создано на реке Степной Зай в 1965 г. как водоем-охладитель Заинской ГРЭС. За истекший период с водохранилищем произошли значительные изменения: заиливание дна, сокращение объема водохранилища, образованию обширных мелководий и т.д. Перечисленные процессы, в том числе, связаны с влиянием деятельности Заинской ГРЭС на водохранилище. В летние месяцы средняя температура воды в Заинском водохранилище превышает действующие требования ГОСТов, что негативно влияет на функционирование водоема и работу самой ГРЭС. В статье проведены математические расчеты с анализом эффективности работы Заинского водохранилища-охладителя. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости введения дополнительных способов охлаждения циркуляционной воды, поступающей в Заинское водохранилище.

 

N.D. Chichirova, A.A. Chichirov, A.M. Gribkov, A.A.Filimonova, A.S. Vinogradov

MATHEMATICAL ANALYSIS OF ZAINSKAYA HPS JSC «TATENERGO» WATER RESERVOIR-COOLER EFFICIENCY OF THE WORK // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 90-104.

e-mail: aachichirova@mail.ru

Kazan State Power Engineering University

Keywords: reservoir-cooler, Zainskaya HPS, recirculation cooling system, temperature regime, cooling water circulation efficiency

Abstract

The reliable functioning of the cooling reservoirs is the key to the high-quality operation of the power plant with a given capacity. Zainsk reservoir-cooler was created on the Stepnoi Zai River in 1965 as a cooling reservoir at Zainskaya HPS. Significant changes took place during the past period with the reservoir: siltation of the bottom, reduction of the reservoir volume, formation of extensive shallow water, etc. The listed processes are connected with influence of activity of Zainskaya HPS on a water basin. In the summer months, the average water temperature in the Zainsk reservoir exceeds the current state standard requirements, which negatively affects the functioning of the reservoir and the operation of the HPS itself. In the article, mathematical calculations are performed with an analysis of the efficiency of the Zainsk reservoir-cooler. The obtained results indicate the need for additional methods of cooling the circulating water entering to the Zainsk reservoir.

 

 

ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЕ

 

 

И.С. Иштыряков, Р.Р. Яруллин

ВЛИЯНИЕ ОРИЕНТАЦИИ ДЕФЕКТА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРУШЕНИЯ В ПОЛОМ ЦИЛИНДРЕ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ НАГРУЖЕНИИ

e-mail: ivan_200999@mail.ru, yarullin_r@mail.ru

ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»

Ключевые слова: алюминиевый сплав Д16ЧАТ, поверхностные трещины, внутреннее давление, скорость роста трещины, пластический КИН.

Аннотация

Проведены циклические испытания полых цилиндрических образцов из алюминиевого сплава Д16ЧАТ с продольным и поперечным по отношению к образующей цилиндра расположением внешних поверхностных дефектов. Испытания проводились при комнатной температуре. Экспериментально установлена стабилизация формы фронта трещины по циклам нагружения для различных исходных надрезов. Получены данные по кинетике перемещений и раскрытия трещины при циклическом давлении.

Установлены различия в скорости роста трещины в полом образце при растяжении и внутреннем давлении.

 

I.S. Ishtyryakov, R.R. Yarullin

INFLUENCE OF DEFECT ORIENTATION ON FRACTURE CHARACTERISTICS IN THE HOLLOW CYLINDER UNDER COMBINED LOADING Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 105-118.

e-mail: ivan_200999@mail.ru, yarullin_r@mail.ru

Kazan Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Keywords: aluminum alloy D16T, surface cracks, internal pressure, crack growth, plastic SIF

Abstract

Cyclic tests of hollow cylindrical specimens of an aluminum alloy D16T with longitudinal and transverse external surface defects are carried out. The tests were carried out at room temperature. It was experimentally established that the form of the crack front stabilized by the loading cycles for various initial notches. The kinetics of displacements and crack opening under cyclic pressure are established.

Differences in the crack growth rate in a hollow specimen under tension and internal pressure are established.

 

 

А.В. Туманов

Метод прогнозирования скорости роста трещины при ползучести

e-mail: tymanoff@rambler.ru

ФГБУН ФИЦ Казанский научный центр Российской академии наук

Ключевые слова: плотность энергии деформации, зона процесса разрушения, коэффициент интенсивности напряжений при ползучести, скорость роста трещины при ползучести

Аннотация

В настоящей работе предложен метод, позволяющий спрогнозировать значение скорости роста трещины в компактном образце на основе концепции коэффициента интенсивности напряжений при ползучести. Объектом исследования выступал компактный образец с боковым надрезом стандартной геометрии. Для установления кинетики изменения формы трещины по мере ее роста были проведены испытания компактных образцов при взаимодействии усталости и ползучести. Проведенные экспериментальные исследования позволили установить особенности изменения формы фронта трещины в компактном образце по мере ее роста. На основе полученных экспериментальных данных для расчета зависимости In-интеграла от времени выдержки под нагрузкой был произведен комплекс конечно-элементных расчетов. На основе совокупности концепций плотности энергии деформации и коэффициента интенсивности напряжений при ползучести был определен размер зоны процесса разрушения, что в свою очередь позволило спрогнозировать скорость роста трещины. Прогнозы, полученные с помощью данной методики, имеют хорошую корреляцию с экспериментом.

 

A.V. Tumanov

CREEP CRACK GROWTH PREDICTION METHOD // Transactions of Academenergo. -2018. –N 1.-P.P. 119-130.

e-mail: tymanoff@rambler.ru

Kazan Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Keywords: strain energy density, fracture process zone, creep stress intensity factor, creep crack growth rate.

Abstract

Creep crack growth prediction method based on creep stress intensity factor is proposed. The object of the study is a compact tension specimen. The crack front shape changes during crack growth was established from creep-fatigue tests. Relationship between crack length and In-integral was obtained from finite element solutions based on experiment data. Concepts of the strain energy density and creep stress intensity factor was used to fracture process zone size determination. This in turn makes possible to predict a crack growth rate. Obtained results have a good correlation with experiment data.