Файл: Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна.pdf

дятся в допустимых пределах точности и качества выполнения тех­ нологических операций. Вместе с тем сочетание высокого уровня нагруженное™, особенностей конструктивного оформления, неточ­

разрушению, хотя сосредоточение всех этих факторов в одной зоне мало вероятно.

Различные причины снижения конструктивной надежности кор­ пуса судна и соответствующие мероприятия по уменьшению техно­ логической концентрации напряжений можно объединить в три группы:

1)выполнение технологических операций;

2)заданные изменения р е ж и м а технологической операции;

3)случайные отклонения параметров технологических процес­ сов от номинальных величин.

Сократить или ликвидировать дефекты, вызванные первой груп­ пой причин, можно в результате уменьшения количества техноло­ гических операций (улучшения раскроя материала, использования специальных прогрессивных профилей проката, крупногабаритных листов, панелей), а т а к ж е , главным образом, в результате соответ­ ствующего выбора номенклатуры, последовательности и режимов операций, входящих в технологический процесс. При этом могут потребоваться дополнительные операции для полной или частичной ликвидации дефектов, возникших в процессе предшествующих опе­ раций (например, зачистка или механическая обработка кромок

выбор наиболее целесообразной подготовки кромок под сварку, применение кондукторов и поворотных постелей для сварки в ниж­ нем положении) . Изменение геометрических, механических харак ­

конструкции оказывает не только средний номинальный режим опе­ рации, но и степень его прерывистости.

Любой технологический процесс изготовления корпусной кон­ струкции представляет совокупность технологических операций н а д определенным объемом материала, повторяющуюся в направлении некоторой, в общем случае криволинейной, оси (например, газовая резка вдоль кромки, сварка по линии соединения двух деталей, по­ следовательное причерчиваиие и поджатие соединяемых кромок,, гибка листового или профильного проката на вальцах, получение гофрированных листов штамповкой с передвижкой штампа по.

122

д л и не либо последовательной гибкой граней) . К а ж д ы й перерыв в осуществлении комплекса технологических операций создает не-

ряющегося звена процесса (например, замена электродов при руч­ ной сварке, применение прерывистых швов, штамповка с последо­

висимости от вызванной геометрической или технологической (свя­ занной с изменением структуры и химического состава материала) концентрации напряжений .

Устранить эти причины уменьшения работоспособности и на­ дежности конструкций можно, если ликвидировать многозвенность процесса, т. е. перейти к непрерывному процессу либо к одноразо­ вой группе операций, которые полностью охватывают всю деталь

и поверхностью металла, изменения угла наклона резака вдоль и поперек линии реза, переменность структуры металла вдоль линии реза и другие отклонения влияют на ширину реза и качество кромки . П р и гибке неплотность прилегания листа к матрице и пу­

в результате фактическая конфигурация детали отличается от тео­ ретической, причем в разных точках это отличие будет неодинако­ вым по величине.

Отклонения параметров технологического процесса от номи­ нального в любую сторону обычно снижают работоспособность и надежность конструкций, поскольку, к а к правило, нарушается од­ нородность геометрических, механических, химических или струк-

123

турных характеристик металла и увеличивается уровень напряжен ­ ности в отдельных зонах конструкции. С ростом номинального уровня напряженности в связях корпуса (в крайних связях эквива ­ лентного бруса, в зонах макроконцентрацни напряжений, в районах воздействия интенсивных ударных и вибрационных нагрузок, при использовании сталей повышенной прочности) д о л ж н ы возрастать требования к качеству изготовления конструкций, т. е. к точности выполнения технологических процессов, допустимым отклонениям от заданных размеров и конфигурации конструкций и т. п. Особую опасность представляют дефекты сварных швов, что обусловли­ вает необходимость их повышенного контроля в наиболее напря ­ женных местах конструкций.

П р а в и л а Регистра С С С Р лишь частично учитывают уровень на­ пряженности конструкций, регламентируя объем контроля сварных швов п качество их исполнения вне зависимости от механических

отклонения параметров технологических процессов и дефекты кон­

переделок. Вероятность брака увеличивается еще в большей сте­ пени, если контроль производится только после завершения про­ цесса.

Следовательно, для обеспечения заданных показателей работо­ способности конструкций желательно вести непрерывный поопера­ ционный контроль и автоматически регулировать параметры про­ цесса, т. е. внедрять механизацию технологических, процессов. Это позволяет т а к ж е в значительной степени исключить перерывы в опе­ рациях, а следовательно, повышает экономическую эффективность процесса и уменьшает возможность появления технологических де­ фектов.

124

При механизированных процессах можно регулировать л ю б ы е параметры с произвольной заранее заданной точностью, гаранти­ рующей получение необходимых характеристик конструкций (в том1 числе и ее работоспособность). Вместе с тем повышение требова­ ний к количеству контролируемых параметров и точности их регу­ лирования, как правило, приводит к резкому увеличению капиталь ­

ских операций должно находиться в разумных технически и эконо­ мически оправданных пределах. В частности, для обоснования при­ нимаемых характеристик контроля и регулирования необходимо использовать результаты размерно-технологического анализа вели­

Снижение уровня концентрации напряжений только технологи­ ческими средствами далеко не всегда экономически оправдано и

Н а л о ж е н и е галтельных швов в районе усиления уменьшает эффек ­ тивный коэффициент концентрации напряжений настолько, что

зионный износ листов приводит к снижению их предельной н уста ­ лостной прочности. В частности, в работе [95] показано, что в з а в и ­ симости от глубины коррозионных язв, их распределения по пло­ щади листа и уровня нагружения конструкции расчетная толщина может снизиться почти в два раза по сравнению со средней тол­

сти изношенных связей в районах коррозионных язв возникает су­ щественная концентрация напряжений, которая в большинстве слу­ чаев превышает концентрацию напряжений в сварных соединениях,- выполненных обычными способами. Следовательно, наложение г а л ­

I2S

повышения работоспособности в первую очередь менее надежных его элементов и соединений, повреждение которых в условиях экс­ плуатации наиболее вероятно. Ка к показывают результаты испыта­ ний [12], [13], [40], такими элементами обычно являются у з л ы наибо­ лее напряженных конструкций судового корпуса. Д л я совершен­ ствования подобных конструкций, обеспечивающего наибольший технико-экономический эффект, применяются следующие основные

оформлением районов прерывистых связей, вырезов в конструк­ циях, обеспечением конструктивной непрерывности растянутых связей корпуса и т. п.

2.Устранение мест повышенной технологической концентрации напряжений в результате изменения конструктивного решения.

3.Разнесение зон наибольших геометрической и технологиче­ ской концентрации напряжений путем соответствующего оформле­ ния конструкции.

Теоретические и экспериментальные исследования этих конст­ руктивных мероприятий широко проводятся в отечественном и

126