Локальные «ЛЕЧАЩИЕ» НАКЛАДКИ - ПОКРЫТИЯ Р.А.Кантюков, И.М.Тамеев ООО Газпром трансгаз Казань Н.М.Якупов, А.А.Абдюшев, С.Н.Якупов Институт механики и машиностроения. - презентация

1 Локальные «ЛЕЧАЩИЕ» НАКЛАДКИ - ПОКРЫТИЯ Р.А.Кантюков, И.М.Тамеев ООО Газпром трансгаз Казань Н.М.Якупов, А.А.Абдюшев, С.Н.Якупов Институт механики и машиностроения Казанского научного центра РАН Казань 2011

2 Трубопроводная система предназначена для выполнения своих функций в течение заданного срока. С эксплуатационной точки зрения хотелось бы иметь такую систему, у которой все узлы и элементы безотказно и качественно отработали бы заданный срок, после которого их можно было бы полностью заменить. Однако практически это трудно разрешимая задача, поскольку создание идеальной системы потребовало бы больших временных и финансовых затрат. Если природные конструкции восхищают нас своим изяществом, то рукотворные – весьма далеки от этого. В элементах конструкций в процессе производства, монтажа и эксплуатации возникают различные дефекты: трещины, царапины, коррозионные углубления, вмятины и другие, которые являются концентраторами напряжений и представляют угрозу функционированию конструкций и сооружений.

3 Панель с одной трещиной Наиболее опасным концентратором напряжений является трещина. Распределение интенсивностей напряжений для прямоугольного объекта с трещиной (параметры объекта: 50х40х0.1 см, максимальная ширина трещины – 20 см, материал – сталь, нагрузка – равномерно распределенная):

4 Однако появление дефектов, в частности, трещин еще не означает «гибель» конструкции. При ремонте можно использовать накладки- покрытия – пассивные накладки, не создающие усилия сжатия в процессе включения в работу системы «элемент конструкций - накладка». Пассивные накладки Панель (1) с трещиной (2) и с накладками (3) из обычного материала, 4 – клеевой слой б 12 3 а А А

5 Анализ напряженно – деформированного состояния накладки h1h1 b1b1

6 Пассивные накладки – накладки из обычного конструкционного материала, устанавливаемые в районе трещины (щели), воспринимая часть нагрузки, разгружают область вершины трещины. Такие накладки дают определенный эффект и, безусловно, имеют право на существование ,46кг/см 2 ; ,47кг/см 2 ; ,75 кг/см

7 Активные накладки Эффективен способ создания поля сжатия вблизи дефектной области – активные накладки, создающие при срабатывании усилия сжатия (например, из материала с «эффектом памяти формы»). Получены патенты на изобретение: «Способ ремонта трещин в тонкостенных оболочечных конструкциях» «Крепежный элемент «ЯМСИ»

8 Активные накладки е = 0004 Более эффективным способом лечения трещин (щелей) является способ использования активных накладок – специальных накладок, изготовленных из материала с памятью формы. Такие накладки, после их срабатывания, создают сжимающие усилия в установленной области ,29кг/см 2 ; ,39кг/см 2 ; ,25кг/см

9 Зависимость i от положения накладки Зависимость i от деформации в накладке

10 Панель с тремя трещинами При длинах трещин меньше одной трети максимальной длины трещины вблизи вершин всех трех трещин возникает концентрация напряжений с интенсивностью одного порядка. С увеличением длин трещин в области вершин крайних трещин уровень интенсивности напряжений возрастает, а в области вершины средней трещины интенсивности напряжений падают.

11 Пассивные накладки в районе крайних трещин перераспределяют нагрузки, воспринимаемые трещинами: разгружают область вершин крайних трещин, при этом напряжения в вершинах центральной трещины становятся максимальными. Варьируя положением и количеством накладок можно существенно снизить уровень концентрации напряжений в вершинах трещин. Накладки на крайних трещинах Накладки на всех трещинах

12 Начаты исследования Параметры объекта: ширина - 50 см, высота – 40 см, толщина – 0.1 см, ширина трещины – 20 см, материал – сталь, нагрузка – равномерно распределенная. Узкие (ленточные) накладки Широкие накладки Обеспечивают герметичность

13 Интенсивность Напряжения yy Y = 0,00000

14 Интенсивность Напряжения yy Y = -0,

15 Интенсивность Напряжения yy Y = -0,

16 Интенсивность Напряжения yy Y = -0,

17 Интенсивность Напряжения yy Y = -0,00007

18 Выводы: Проведенные исследования показывают эффективность использования «лечащих» накладок Установкой активных «лечащих» накладок в области дефекта, например, трещины, можно влиять на распределение и величину экстремальных напряжений в панели Можно подобрать необходимый уровень деформации в активных накладках, позволяющих максимально снизить уровень экстремальных напряжений Можно подобрать наиболее рациональное расположение узких активных накладок, позволяющих снизить уровень экстремальных напряжений Широкие накладки, помимо лечащего эффекта, обеспечивают герметичность ремонтируемого дефекта

19