Розробка методів визначення ресурсних показників та прогнозування залишкового ресурсу високонавантажених технічних систем за критеріями пошкоджуваності

Abstract

Під час виконання роботи створено метод імовірнісної оцінки довговічності та пошкоджуваності конструктивних елементів ГТД при повторно-статичному та циклічному навантаженні для випадків підсумовування незалежних та залежних випадкових пошкоджува- ностей. При цьому враховується стохастичний розкид, обумовлений стохастичною природою міцності матеріалу та похибками виміру параметрів навантаження, які використовуються при розрахунку пошкоджуваності. Розроблено імовірнісні моделі підсумовування пошкоджень, які засновані на використанні центральної граничної теореми та безмежної подільності законів розподілу. Використання цих моделей дозволяє проводити моніторинг виробітку ресурсу у імовірнісній постановці. Розроблено метод визначення імовірнісних характеристик коефіцієнтів запасу міцності і вироблення ресурсу деталей ГТД. Встановлено зв`язок цих характеристик з пошкоджуваністю. Отримано залежності між параметрами навантаження та характеристиками процесу формування системи поверхневих мікротріщин та визначено їхні параметри. На базі аналізу цих залежностей розроблена структурна модель формування об'єднаних ушкоджень на поверхні матеріалу. Створена математична модель пошкодження матеріалу системою поверх- невих мікротріщин забезпечує моделювання процесів зародження, росту та об’єднання взаємодіючих мікротріщин. Модель враховує не тільки взаємне розташування мікротріщин, але їхню силову взаємодію, яка виражається в прискореному рості та об’єднанні мікротрішин при наближенні їхніх кінців. Використовуючи розроблену модель проведено теоретичне обґрунтування критичних значень концентрації розсіяних тріщин при їхньому об'єднанні. Розроблено метод попередньої обробки інформації, отриманої інструментальними мето- дами (довжини мікротріщин). Створено алгоритм фільтрації цієї інформації. Метою цього алго- ритму є вилучення з процесу ідентифікації даних з низьким рівнем достовірності. Розроблено процедуру розрахунку за відфільтрованою інформацією інтегральних характеристик множинної пошкоджуваності, необхідних для проведення ідентифікації математичної моделі множинного руйнування. Створено метод параметричної ідентифікації моделі множинного руйнування. Ме- тою ідентифікації є визначення значень основних режимних параметрів математичної моделі множинного руйнування. Під час обробки експериментальних даних отримано, що за величину мінімального розміру дефекту, який можна вважати мікротріщиною, для жароміцних сплавів можна вважати розмір дефекту приблизно 2,3 мкм и цей розмір не залежить від характеру на- вантаження. Розроблено методи прогнозування ресурсних показників високонавантажених технічних систем, що при прогнозування використовують методи математичного моделювання. Отримані методи дозволяють виконувати прогнозування ресурсних показників складних технічних систем з урахуванням особливостей періоду прогнозування: умов роботи, режимів роботи техніки. Прогнозування ведеться у імовірнісній постановці. Розроблено методи прогнозування ресурсних показників високонавантажених технічних систем за структурними моделями пошкодження. Розроблений метод дозволяє не тільки використовувати при прогнозуванні результати розрахунків пошкодження у попередній період експлуатації та інформацію про наступний період, але й інформацію, отриману візуальними методами. Використанні цієї інформації дозволяє значно підвищити точність та адекватність прогнозу, зменшити невизначеність результату. При прогнозуванні розраховується гамавідсотковий залишковий ресурс. Розроблено правила прийняття рішень на керуючі дії за результатами роботи системи моніторингу пошкоджуваності деталей високонавантажених технічних систем.