Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage
During operation, many of the critical elements of building and engineering structures are in difficult operating conditions (high temperature, aggressive environment, etc.). In this case, they may be subject to a double effect: corrosion and material damage. Corrosion leads to a reduction in the cr...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/179203 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-179203 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
corrosion material damage optimization UDC 624.04 корозія антикорозійні покриття оптимізація УДК 624.04 коррозия поврежденность материала оптимизация УДК 624.04 |
| spellingShingle |
corrosion material damage optimization UDC 624.04 корозія антикорозійні покриття оптимізація УДК 624.04 коррозия поврежденность материала оптимизация УДК 624.04 Fridman, Мark M. Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage |
| topic_facet |
corrosion material damage optimization UDC 624.04 корозія антикорозійні покриття оптимізація УДК 624.04 коррозия поврежденность материала оптимизация УДК 624.04 |
| format |
Article |
| author |
Fridman, Мark M. |
| author_facet |
Fridman, Мark M. |
| author_sort |
Fridman, Мark M. |
| title |
Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage |
| title_short |
Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage |
| title_full |
Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage |
| title_fullStr |
Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage |
| title_full_unstemmed |
Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage |
| title_sort |
optimal design of bending elements in conditions of corrosion and material damage |
| title_alt |
Оптимальное проектирование изгибаемых элементов в условиях коррозии и поврежденности материала Оптимальне проектування елементів, що згинаються, в умовах корозії й пошкоджуваності матеріалу |
| description |
During operation, many of the critical elements of building and engineering structures are in difficult operating conditions (high temperature, aggressive environment, etc.). In this case, they may be subject to a double effect: corrosion and material damage. Corrosion leads to a reduction in the cross-section of a structure, resulting in stress increase therein. In turn, the damage to the material is accompanied by the appearance of microcracks and voids therein due to inelastic deformation (creep), which leads to a deterioration of physical characteristics of the material (for example, elastic modulus) and a sharp decrease in the stress values at which the structure is destroyed. This paper considers the optimization of bending rectangular cross-section elements operated in conditions conducive to the appearance of both corrosion and material damage. As the equation of corrosion, the model of V. M. Dolinsky is taken. This model takes into account the effect of stresses on the corrosion wear of structures. As a kinetic equation describing the change in material damage, the model of Yu. N. Rabotnov is used. The optimality criterion is the minimum mass of the structure. The height of the rectangular cross-section bending element along its length is optimized using the principle of equal damage at the final moment of the lifetime of the structure. The proposed approach can be used to solve similar problems of the optimal design of structures operating in conditions of corrosion and material damage with the use of both analytical solutions and numerical methods. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/179203 |
| work_keys_str_mv |
AT fridmanmarkm optimaldesignofbendingelementsinconditionsofcorrosionandmaterialdamage AT fridmanmarkm optimalʹnoeproektirovanieizgibaemyhélementovvusloviâhkorroziiipovreždennostimateriala AT fridmanmarkm optimalʹneproektuvannâelementívŝozginaûtʹsâvumovahkorozííjpoškodžuvanostímateríalu |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:22Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:22Z |
| _version_ |
1809016152891850752 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1792032019-09-27T12:23:45Z Optimal Design of Bending Elements in Conditions of Corrosion and Material Damage Оптимальное проектирование изгибаемых элементов в условиях коррозии и поврежденности материала Оптимальне проектування елементів, що згинаються, в умовах корозії й пошкоджуваності матеріалу Fridman, Мark M. corrosion material damage optimization UDC 624.04 корозія антикорозійні покриття оптимізація УДК 624.04 коррозия поврежденность материала оптимизация УДК 624.04 During operation, many of the critical elements of building and engineering structures are in difficult operating conditions (high temperature, aggressive environment, etc.). In this case, they may be subject to a double effect: corrosion and material damage. Corrosion leads to a reduction in the cross-section of a structure, resulting in stress increase therein. In turn, the damage to the material is accompanied by the appearance of microcracks and voids therein due to inelastic deformation (creep), which leads to a deterioration of physical characteristics of the material (for example, elastic modulus) and a sharp decrease in the stress values at which the structure is destroyed. This paper considers the optimization of bending rectangular cross-section elements operated in conditions conducive to the appearance of both corrosion and material damage. As the equation of corrosion, the model of V. M. Dolinsky is taken. This model takes into account the effect of stresses on the corrosion wear of structures. As a kinetic equation describing the change in material damage, the model of Yu. N. Rabotnov is used. The optimality criterion is the minimum mass of the structure. The height of the rectangular cross-section bending element along its length is optimized using the principle of equal damage at the final moment of the lifetime of the structure. The proposed approach can be used to solve similar problems of the optimal design of structures operating in conditions of corrosion and material damage with the use of both analytical solutions and numerical methods. Многие ответственные элементы строительных и машиностроительных конструкций при своей эксплуатации находятся в сложных условиях работы (высокая температура, агрессивная среда и т.д.). В этом случае они могут быть подвержены двойному эффекту: коррозии и поврежденности материала. Коррозия приводит к уменьшению сечения конструкции, в результате чего в ней увеличиваются напряжения. В свою очередь, поврежденность материала сопровождается появлением в нем микротрещин и пустот, в результате неупругой деформации (ползучести), что приводит к ухудшению его физических характеристик (например, модуля упругости) и резкому снижению величин напряжений, при которых происходит разрушение конструкции. В этой работе рассматривается оптимизация изгибаемых элементов прямоугольного сечения, эксплуатируемых в условиях, способствующих появлению как коррозии, так и поврежденности материала. В качестве уравнения коррозии принимается модель В. М. Долинского, учитывающая влияние напряжений на коррозионный износ конструкций. Как кинетическое уравнение, описывающее изменение поврежденности материала, используется модель Ю. Н. Работнова. Критерием оптимальности служит минимум массы конструкции. Оптимизируется высота изгибаемого прямоугольного элемента по его длине с использованием принципа равноповрежденности в конечный момент жизни конструкции. Предложенный в работе подход может быть использован при решении аналогичных задач оптимального проектирования конструкций, работающих в условиях коррозии и поврежденности материала, с использованием как аналитических решений, так и численных методов. Багато відповідальних елементів будівельних і машинобудівних конструкцій під час своєї експлуатації перебувають в складних умовах роботи (висока температура, агресивне середовище тощо). У цьому випадку вони можуть бути схильні до подвійного ефекту: корозії і пошкодження матеріалу. Корозія призводить до зменшення перерізу конструкції, через що в ній збільшуються напруження. У свою чергу, пошкодженість матеріалу супроводжується появою в ньому мікротріщин і порожнеч, в результаті непружної деформації (повзучості), що призводить до погіршення його фізичних характеристик (наприклад, модуля пружності) і різкого зниження величин напружень, за яких відбувається руйнування конструкції. У цій роботі розглядається оптимізація елементів прямокутного перерізу. що згинаються та експлуатуються в умовах, які сприяють появі як корозії, так і пошкодженню матеріалу. Як рівняння корозії приймається модель В. М. Долинського, що враховує вплив напружень на корозійний знос конструкцій. Як кінетичне рівняння, що описує зміну пошкодження матеріалу, використовується модель Ю. М. Работнова. Критерієм оптимальності служить мінімум маси конструкції. Оптимізується висота згинального прямокутного елемента за його довжиною з використанням принципу рівнопошкоджуваності в кінцевий момент життя конструкції. Запропонований в роботі підхід може бути використаний під час розв’язання аналогічних задач оптимального проектування конструкцій, що працюють в умовах корозії і пошкодження матеріалу, з використанням як аналітичних розв’язків, так і числових методів. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2019-09-26 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/179203 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 22 No. 3 (2019); 63-69 Проблемы машиностроения; Том 22 № 3 (2019); 63-69 Проблеми машинобудування; Том 22 № 3 (2019); 63-69 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/179203/179298 https://journals.uran.ua/jme/article/view/179203/179299 Copyright (c) 2019 Мark M. Fridman https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |