CC BY
6
УДК 658.56
КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКАЧЕСТВЕННЫХ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ
А.И. Кондратова
Провидится компьютерное моделирование и последующее исследование влияния трещин в трубных изделиях на различные механические свойства труб и процесс разрушения конструкции под воздействием высоких осевых нагрузок.
Ключевые слова: исследование, качество, дефект, металлоконструкция, моделирование, нагрузка, некачественная труба.
Своевременное выявление дефектов и проблем с качеством в изделиях позволит избежать значительных проблем в будущем, так машины и агрегаты будут иметь более высокий ресурс, строительные конструкции будут надежнее и т.п. В связи с этим на предприятиях после изготовления того или иного изделия, а также перед непосредственным началом его эксплуатации проводят всестороннюю оценку качества с применением не только аналитических и визуальных методов контроля, но и с использованием специального оборудования и выборочных из партии испытаний [1-4].
Однако не всегда удается своевременно выявить некачественные изделия, что связано с целым рядом причин [5-7]:
- дефект образовался при транспортировке или установке (монтаже);
- отсутствует оборудование для контроля качества;
- человеческий фактор и др.
Поэтому вопрос о ненамеренном применении некачественных изделий является актуальным, особенно в отраслях, в которых от качества и характеристик деталей зависят жизни и здоровье людей. К такой отрасли можно отнести строительную, в которой любая трещина или другой брак может привести к значительным последствиям. Поэтому была проведена оценка того, как влияет брак на разрушение колонн в зданиях при нагрузке. С этой целью было проведено компьютерное моделирование, при котором цилиндрические трубы были подвержены интенсивному осевому (вертикальному) нагружению. Исследовалось нагружение трех труб: без трещин, с продольной трещиной и поперечной трещиной.
Были получены изображения того, как деформируются трубы под воздействием нагрузки, представленные на рис. 1, где под буквой А представлено изображение деформирования трубы без трещины, под буквой Б - с продольной трещиной, а под буквой В - с поперечной трещиной.
<
а б в
Рис. 1. Стадии разрушения труб
523
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 10
Изгиб происходит примерно в середине трубы по высоте, или соответствует месту нахождения трещины. Более близкое изображение дефекта представлено на рис. 2.
Ш
а б
Рис. 2. Разрушение металла при нагружении трубы: а - с продольной; в - с поперечной трещиной
В момент деформирования трубы происходит сужение или расширение в месте трещины. Причем для поперечной трещины характерно сжатие, а для продольной - расширение отверстия, образуемого при нагружении.
Для более детальной оценки происходящих процессов при разрушении трубы были оценены напряжения, скорости и направления течения материала, а также степень поверхностного расширения (рис. 3).
I
йт -
б
Вг-
Б
г
I
Шш
д
I
Рис. 3. Схема распределений в трубе: а, б - напряжения; в, г - полная скорость; д, е - степень поверхностного расширения
в
е
Для всех рассматриваемых вариантов схема разрушения очень похожа, при этом почти идентичны картины рассматриваемых параметров у дефектных труб, поэтому было проведено сравнение продольной трещины и качественной трубы. В итоге было установлено, что напряжения, полная скорость и степень поверхностного расширения почти идентичны в тубе, однако отличаются в зоне разрушения (изгиба). В этой области интенсивность напряжений и степень поверхностного растяжения выше у трубы с трещиной на 20%.
Таким образом, некачественные трубы выдерживают значительно меньшую нагрузку и риск более высокого по скорости обрушения конструкции делает возможность применения таких труб чрезвычайно опасным для жизни людей. Поэтому для деталей, осуществляющих выдерживание нагрузки контроль качества должен производиться многократно более ответственно, чтобы избежать трагических последствий. В итоге, было установлено, что продольная и поперечная трещина в трубе существенно уступают по всем показателям качественной бездефектной трубе.
Список литературы
1. Кондратова А.И. Общий обзор и определение товаров ненадлежащего качества // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 8. С. 4043.
2. Женина Е.С., Юдин С.В. Оценка качества изделий по данным контроля в производстве и в эксплуатирующих организациях // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 431-434.
3. Шемякина Т.Ю., Селивохин М.Ю. Производственный менеджмент: управление качеством (в строительстве): учебное пособие. М.: Альфа-М, 2017. 160 с.
4. Рыжков Е.И., Чудакова Е.А. Актуальные вопросы обеспечения качества и безопасности потребительских товаров // Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции. 2019. № 1 (6). С. 10-16.
5. Шестопал Ю.Т., Дорофеев В.Д., Шестопал Н.Ю., Андреева Э.А. Управление качеством: учебное пособие. М.: НИЦ ИНФРА-М, 2017. 331 с.
6. Материаловедение и технология металлов: учебник для ВУЗов по машиностроительным специальностям / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. М.: Высшая школа, 2000. 637с.
7. Солнцев Ю.П., Веселов В.А., Демьянцевич В.П., Кузин А.В., Чашников Д.И. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Учебник для ВУЗов. 2-е изд., перер., доп. М., МИСИС, 2006. 576 с.
Кондратова Анастасия Игоревна, магистрант, an.kondratova@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INTEGRATED RESEARCH OF FAILURE-QUALITY PIPE PRODUCTS
A.I. Kondratova
Computer modeling and subsequent study of the effect of cracks in pipe products on various mechanical properties of pipes and the process of destruction of the structure under the influence of high axial loads is carried out.
Key words: research, quality, defect, metal structure, modeling, load, poor-quality pipe.
Kondratova Anastasia Igorevna, undergraduate, an.kondratova@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
