Optymalne kształtowanie elementów konstrukcyjnych z uwagi na czas zniszczenia mieszanego w warunkach pełzania
Wariant tytułu
Optimal design of structures elements with respect to mixed creep rupture time
Autor
Ustrzycka, Aneta
Promotor
prof. dr hab. inż. Krzysztof Szuwalski
Data wydania
2012
Data obrony
14.12.2012
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
zniszczenie mieszane, optymalizacja, duże odkształcenia
mixed rupture, optimization, large strains
Abstrakt
W pracy podjęto problem optymalnego kształtowania elementów konstrukcji z uwagi na ich czas pracy do zniszczenia mieszanego. Problem jest rozwiązywany w warunkach nieliniowości fizycznej i geometrycznej. Do opisu materiału przyjęto prawo Nortona. Z uwagi na duże odkształcenia zastosowano teorię skończonych odkształceń. Zgodnie z teorią zniszczenia mieszanego zaproponowaną przez Kachanova, brane są pod uwagę zarówno geometryczne zmiany wynikające z dużych obciążeń jak również wzrost mikropustek. Zaproponowany model matematyczny procesu pełzania opisuje układ pięciu równań różniczkowych cząstkowych wyrażonych w postaci bezwymiarowej. Początkowo optymalnych rozwiązań poszukiwano w klasie funkcji liniowych dla prętów tarcz pełnych oraz pierścieniowych. Optymalizacja dwuparametryczna prowadzi do dłuższego czasu pracy. Wyniki przedstawione w pracy mogą mieć zastosowanie w przemyśle przy konstrukcji elementów wirujących, pracujących w znacznie podwyższonych temperaturach, takich jak silniki, skrzynie biegów, koła zębate, łopatki turbin itp. Ponadto, prezentowana dziedzina badań ma znaczenie podstawowe dla modelowania wieloskalowego mechanizmów zniszczenia przy pełzaniu.
The dissertation is embedded in the branch of research dedicated to optimal design of structures under creep conditions with the objective function in the form of mixed creep rupture time. The nonlinear Norton creep law has been applied. The problem has been solved in the framework of large (logarithmic) strains – true stresses approach. The mixed rupture theory proposed by Kachanov takes into account growth of micro-cracks and geometrical changes resulting from large strains. The mathematical model of mixed creep rupture is described by the system of five partial differential equations. The best profiles for bars, full and annular disks, leading to the longest lifetime to mixed rupture in assumed class of polynomial functions was sought. The results presented in the paper may have fundamental meaning for possible applications in various structures like engines, gear boxes, toothed wheels, turbine blades etc. Also, this domain of research looks promising for the future studies in view of multi-scale modeling applied to creep rupture mechanisms.
