IWM VERB az első magyar nyelvű törésmechanikai szoftver Lenkeyné Biró Gyöngyvér, Ludvik Hodulak, Igor Varfolomeyev
Vázlat Repedésszerű hibák értékelési módszerei Európai törekvések (SINTAP és FITNET projektek) A SINTAP eljárás A VERB szoftver rövid bemutatása
Repedésszerű hibák értékelési módszerei Egykritériumos módszerek: K I, J I, CTOD alapján csak egyféle tönkremenetelt vesznek figyelembe általában konzervatív értékelés. Kétkritériumos módszerek: Kétféle lehetséges tönkremenetelt vesz figyelembe (törés és képlékeny összeomlás), Hibaértékelo határdiagramon alapul, Kevésbé konzervatív, illetve különbözo mértéku konzervativizmus érvényesítheto.
Hibaértékelés kétkritériumos módszerekkel Hibaértékelő határdiagramon alapuló módszerek: 1975-ben Dowling és Townley publikációja 1976-ban R6 módszer kidolgozása (Harrison, Milne, Loosemore) - Central Electricity Generating Board UK szabványokban (BS PD6493, R6, API, ASME Code Case, stb.) R6 módszer továbbfejlesztése: R2 váltakozó terhelésű szerkezetek integritása, R3 értékelő eljárás külső nyomás és ütközés hatására bekövetkező károsodás esetére, R4 a nukleáris erőművek integritása szeizmikus terhelés esetén, R5 növelt hőmérsékleten üzemelő szerkezetekben lévő hibák értékelése
Ipar igényei Több mint 10-féle értékelő eljárás létezik világszerte - melyiket használjuk? Egyre szélesebb körben alkalmaznak ilyen eljárásokat a különböző iparágakban A tervezési filozófiák változása - képlékeny alakváltozás is megengedhető (határállapotra történő tervezés) Csökkenő konzervativizmus iránti igény nő (biztonság - milyen áron?) Üzemelő berendezések élettartam-hosszabbítása - nemcsak gazdasági, hanem műszaki kérdés is
Gyakorlati alkalmazási lehetőségek bővülése Tervezési fázisban Anyagválasztáshoz Technológia választáshoz Minőségellenőrzés és felülvizsgálatok tervezéséhez Üzemelő szerkezetek, berendezések biztonságának értékeléséhez
Európai törekvések SINTAP projekt: Structural Integrity Assessment Procedure for European Industry (Brite Euram projekt) 1996-1999 Fő célkitűzés: az ipari gyakorlatban alkalmazható, egységes hibaértékelő eljárás kidolgozása, amely számos európai iparágban alkalmazható FITNET network projekt: 2002-2006 SINTAP projekt eredményeinek továbbfejlesztése, átfogó európai szabványajánlás kidolgozása
SINTAP eljárás tényleges vagy lehetséges (pl. kimutatható hibaméret alatti) repedésszerű hibát tartalmazó szerkezetek ill. szerkezeti elemek értékelése (statikus terhelés esetén) tönkremenetel módja: törés (repedésterjedéssel) vagy képlékeny összeomlás különböző szintű elemzések lehetősége, a rendelkezésre álló adatoktól függően különböző mértékű konzervativizmus érvényesítésének lehetősége R6 módszeren alapul
Hibaértékelő határdiagramok elve potenciális károsodási mechanizmus két véglet közé esik: törés repedésterjedéssel (rideg - vagy szívós) képlékeny összeomlás (képlékeny instabilitás) két paraméter: törésre vonatkozó: (K: K I v. K J képl. korrekció) K = r K K anyag képlékeny összeomlásra vonatkozó: L r = Q L Q ( σ y ) Q - terhelés (húzás, nyomás, hajlítás) Q L (σ y ) - terhelés határértéke
Az R6 hibaértékelő diagram 1 K r Határgörbe X Y nem biztonságos - X - üzemi terhelés - Y - határterhelés biztonságos 0 L r 1 L r max L r flow max = σ σ y - alakítási keményedés figyelembe vétele biztonsági tényező definiálható
Törés jellegének megállapítása
Paraméterek hatása
Üzemelésre való alkalmasság értékelése hibaértékelő diagram segítségével Hiba méret Feszültség analízis K I számítása Törési szívósság meghatározása K anyag Hiba méret K = r K K I anyag 1 K r Határgörbe értékelési pont biztonságos nem biztonságos Folyáshatár meghatározása σ y Feszültség analízis Jellemző feszültség számítása, σ jell 0 L r 1 L r max L r = σ σ jell y
Elemzési szintek Elemzési szint Szükséges adatok Mikor alkalmazandó Folyáshatár 1. alap szint Folyáshatár és szakítószilárdság Alap szint Standard szint 2. "Mismatch" Folyáshatár és szakítószilárdság. "Mismatch"-ra vonatkozó határterhelések 3. Valódi fesz.- alakv. görbe Teljes valódi fesz.- alakváltozás görbe adott Nincs más adat Gyors eredmény szükséges. A kötéseknél a tulajdonságokban 10%- ban kisebb eltérés (mismatch) Az alap- és varratanyag közti szilárdság-eltérés megengedett és nagyobb a folyáshatár 10%-ánál. Pontosabb és kevésbé konzervatív elemzés, mint 1. és 2. Hegesztett kötés "mismatch"-ot tartalmazza.
FITNET projekt Cím: Európai hálózat az üzemelésre való alkalmasságra (European Fitness for Service Network) - FITNET network Támogató: EU 5. KP - GRWOTH Partnerek: GKSS (Németo.), JRC (Holandia), VTT (Finno.), TWI (UK), Uni. Cantabria (Spanyolo.) CESI (Olaszo.), Corus (UK), Caterpillar (Franciao.), British Energy (UK), Shell (Hollandia), Alstom (UK), FhG/IWM (Németo.), UMFS (Szlovénia), Advantica (UK), CR FIAT (Olaszo.), CEIT (Spanyolo.), FORCE (Dánia), Rolls Royce (UK), Bay-Logi (H), stb. (30 partner)
VERB szoftver IWM Institut für Werkstoffmechanik, Freiburg
Elemzési lehetőségek Két paraméteres hibaértékelés (R6 módszer) törés ill. képlékeny összeomlás: SINTAP eljáráson alapul. Kritikus paraméterek (terhelés, repedésméret) számítása: Repedésindulás vagy instabilitás )szívós törés esetén) alapján. Paraméter-analízis Fáradásos repedésterjedés (LEFM) Nyomástartó berendezéseknél átmenő repedések szivárgási területének számítása.
Repedés modellek Repedéssel rendelkező szerkezeti elemek: Húzott lemez repedéssel Lemez vastagság-menti feszültség-gradienssel, repedésselplate With Stress Gradient Over Thickness With Crack Henger belső nyomással, axiális repedéssel Henger falvastagság-menti feszültség-gradienssel, axiális repedéssel Henger belső nyomással, kerületi repedéssel Henger axiális feszültséggel, kerületi repedéssel Henger falvastagság-menti feszültség-gradienssel kerületi repedéssel Henger belső nyomással és hajlítással, kerületi repedéssel Gömbhéj belső nyomással, repedéssel Szerkezeti elemek furatból induló repedéssel Szerkezeti elemek eltérő anyagtulajdonságokkal (mismatch) Repedés típusok: Átmenő repedés Kiterjedt felületi repedés (belső vagy külső felületen) Fél-elliptikus felületi repedés (belső vagy külső felületen) Rejtett elliptikus repedés (központi)
2 L t R Hibaértékelés - példa R i t b a t 2 a 2c p R i
Értékelési pont meghatározása
Paraméter-analízis a -ra
Kritikus terhelés számítása Initiation Crack Depth a [mm] Lr Pressure [MPa] 5.0 1.013 6.93
Kritikus terhelés nem határozott folyású anyag esetén Initiation Crack Depth a [mm] Lr Pressure [MPa] 5.0 1.068 15.41
Kritikus terhelés számítása paraméter-analízissel
Fáradásos repedésterjedés számítása
Maradó feszültségek Maradó feszültség nélkül 300 MPa maradó feszültséggel
További lehetőségek Valódi feszültség-nyúlás görbe alkalmazása Szilárdsági eltérés (mismatch) figyelembe vétele Lyukadás területének számítása
A VERB magyar verziója néhány napon belül elkészül!