Прочностной расчет метало-керамической трубки

[Valery-Moscow]

Модельная задача решена с целью выяснения принципиальной возможности численного моделирования напряженно-деформированного состояния "трубки" (циркониевый сплав Э125), имеющей внутри оксидную пленку.

[Kirilius83]

Очень интересно!
Само моделирование для чего понадобилось, я так понимаю вычислялся момент появления трещин? Чем они опасны? Чисто коррозионная стойкость, на прочность они не влияют?
Как влияет толщина окислов? Подозреваю что с ростом толщины трещиностойкость уменьшается?

Возможен ли расчет скорости коррозии в напряженном состоянии? Для коррозионно-стойких сталей.

[Valery-Moscow]

эта трубка - элемент ядерного реактора
трещины - не допустимы .... коррозия , неравномерность температурных полей - как следствие неравномерность полей напряжений и деформаций и пр...

вопрос о скорости коррозии - не понятен
что является причиной коррозии?

и потом, если сталь коррозионно стойкая - то какая может быть коррозия?

[Ё]

 "Коррозий" имеет место быть множество... И факторов, "мешающих" развитию коррозии...

[Kirilius83]

А какой вывод по допустимым напряжениям в трубках, что бы не было трещин? До каких пределов его ограничивать?

Коррозия - это сложный процесс. Там не одна хим реакция, там сначала одно (ничем не обязательно металл, а может и примесь в металле) переходит в другое, потом реагирует с третьим, и уже пятое (десятое) реагирует с металлом с образованием ржавчины (окислов), причем параллельно несколько реакций, часть результатов которых выступает в роли катализаторов (без них ржаветь не будет). При этом на коррозию влияет не только хим состав, но и структура металла (размер зерна, аустенит/мартенсит и т.д.), и напряжения в металле - без нагрузки металл может и не ржаветь, а под нагрузкой - вполне себе да. Ну и электрика естественно...
Ну и стойкость - в определенных условиях, условия изменились - изменилась стойкость. В водопроводной воде одни условия, в паре - другие, в морской воде - третьи.

[Valery-Moscow]

трубки изнутри промывают "чистящим" составом - струя "чистящей жидкости" - под очень большим давлением
нужно было определить - при каком давлении будут появляться трещины.

[Николай]

Оксидная плёнка имеет очень маленькую толщину. Если ею можно пренебречь, то расчёт трубок на разрыв  традиционный. А если требуется сохранить целостность оксидной плёнки- то надо считать, при каком растяжении трубы лопнет плёнка. Так?

[Valery-Moscow]

даже не знаю что и ответить....

по какой причине Вы решили что трубку просто растягивают?
*** нагрузки там на много более сложные, тем более что все свойства материалов зависят от температуры
тем более что цирконевые сплавы ОЧЕНЬ ПОДВЕРЖЕНЫ ползучести...., тем более при высоких температурах

т.е. нужно было сначала решить задачи связанные с эксплуатационными нагрузками,
и только после этого - имея данные по остаточным напряжениям\деформациям - решать выше указанную задачу

напишу в "мягкой" форме:
то что Вы написали, совсем не соответствует физики процесса...

пренебрегать пленкой никак нельзя - ибо ОНА - пленка (точнее её целостность) и является целью расчетов!

[Николай]

Мне не надо делать одолжение в мягкой форме. Говорите как есть. Это- технический вопрос.
Пока ещё есть желание разобраться- отвечаю: Я вовсе не решил, что трубку растягивают. При повышении давления трубка в пределах упругих деформаций увеличивает свой диаметр. Материал стенок испытывает напряжения растяжения. Если оксидная плёнка хрупкая, то при некотором относительном напряжении подложки (цирконий) плёнка растрескается. Так как характеристики плёнки неизвестны, их можно получить, наблюдая за поведением образца, вырезанного из трубки, при испытании на разрывной машине. 

[Kirilius83]

тогда уж не из трубки, а из пластины. внутрь трубки не очень-то заглянешь. если только на поверхности. но тогда и не рвать, а давление подавать внутрь и смотреть на поверхность.

[Valery-Moscow]

пожалуйста, прежде чем что-то писать... пожалуйста почитайте интернет?

http://www.doklady.bsuir.by/m/57728.pdf                                                                           

http://allrefs.net/c1/4anrq/?full                                                                           

http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/79967/15%20-%20Azarenkov.pdf?sequence=1                                                                           

http://www.promchim.com/rus/articles/zro2sv                                                                           

http://www.virial.ru/materials/95/                                                                           

http://library.mephi.ru/Data-IRBIS/book-mephi/UMKD_Malygin_Proektirovanie_TVELov_2008/Posobiya/Posobie.pdf                                                                           

http://xpir.fcntp.ru/theses/Struktura-i-mehanicheskie-svoistva-cirkonievogo-splava-E125-vultramelkozernistom-sostoyanii-posle-visokotemperaturnogo-okisleniy                                                                           

http://xpir.fcntp.ru/theses/Issledovanie-vliyaniya-stupenchatogo-rku-pressovaniya-na-strukturu-imehanicheskie-svoistva-splava-Zr-25-Nb                                                                           

http://www.sosny.ru/assets/files/E125.pdf                                                                           

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/092150938990213X

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.5b07915?journalCode=aamick         

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645414005801         

http://www2.rowland.harvard.edu/book/export/html/22151         

http://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1002&context=engmechdiss         

http://www.rowland.org/labs/ramanathan/pubs_content.html         

http://www.degruyter.com/view/j/ijnsns.2002.3.3-4/ijnsns.2002.3.3-4.515/ijnsns.2002.3.3-4.515.xml         

http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/18811248.2006.9711199         
Influence of Outer Zirconia Transient Cracking and Spalling on Thermomechanical Behaviour of High Burnup Fuel Rod Submitted to RIA         

http://www.seallabs.com/         
Analytical Laboratory Providing Failure Analysis and Expert Witness Testimony of Metals, Composite, and Plastic Failures in Los Angeles         

http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/44/122/44122442.pdf         

ну и так далее ....

[Николай]

Посмотрел ещё раз и решённую задачу и список литературы. Если результаты имеют хорошую сходимость с практикой, можно только  только поздравить с хорошим результатом.

[Goran]

Посмотрел ещё раз и решённую задачу и список литературы. Если результаты имеют хорошую сходимость с практикой, можно только  только поздравить с хорошим результатом.

Я не знаю что хотел заказчик, но то что насчитал автор - вообще непонятно.
* * *
Имеет место задача "периодической деформации системы пленка-подложка".
Разность эластичности граничных слоев создает "складки", амплитуда которых зависит от толщины пленки. Автор же, ради достижимости непонятной реальности, произвольно меняет толщину....
В дальнейшем процессе напряжения на границе (растягивающие для пленки и сжимающие для подложки) почему-то вообще не рассматриваются.
Определение толщины стенки даже для "обычного" трубопровода требует два расчета - первый от внутренних напряжений, второй от внешних нагрузок. В данном случае - красивые картинки и не понятный смысл.
Вполне вероятно, что это - я тупой, для осознания значимости применения МКЭ в решении нетривиальных задач.

[Kirilius83]

На такой расчет тоже пригодился бы - расчет деталей с покрытиями, под давлением, что происходит. И в резьбах при скручивании с натягом. Но пока ничего толком не ясно 

[Valery-Moscow]

Я не знаю что хотел заказчик, но то что насчитал автор - вообще непонятно.
* * *
Имеет место задача "периодической деформации системы пленка-подложка".
Разность эластичности граничных слоев создает "складки", амплитуда которых зависит от толщины пленки. Автор же, ради достижимости непонятной реальности, произвольно меняет толщину....
В дальнейшем процессе напряжения на границе (растягивающие для пленки и сжимающие для подложки) почему-то вообще не рассматриваются.
Определение толщины стенки даже для "обычного" трубопровода требует два расчета - первый от внутренних напряжений, второй от внешних нагрузок. В данном случае - красивые картинки и не понятный смысл.
Вполне вероятно, что это - я тупой, для осознания значимости применения МКЭ в решении нетривиальных задач.

пожалуйста прочитайте теорию используемых уравнений состояний, прежде чем писать такие "категоричные" суждения

все что Вы тут написали - чушь полная!

[Goran]

Мне без разницы. Вы это заказчику будете доказывать, что чушь, а что не чушь

[Valery-Moscow]

заказчик данной задачи - умный, квалифицированный, хорошо в школе учился, уроков не прогуливал...

так что с данным заказчиком - все хорошо....

если он не будет против, опубликую фрагмент расчетов сильфона на трубопровод АЭС, где учитываются остаточные напряжения и деформации от "металлообработки" (результаты технологических операций во время изготовления сильфона)