Характерной особенностью работы современных атомных и химических агрегатов является нестационарность силового нагружения и температурного воздействия, связанная с условиями переходных и форсированных режимов эксплуатации. Поэтому проблема оперативного анализа несущей способности и ресурса элементов конструкции в этих условиях приобретает особую актуальность и имеет огромное практическое значение.
В данной работе рассматриваются стержневые элементы конструкций химического машиностроения, работающие в условиях изгиба при малоцикловом нагружении. В общем случае к стержню приложены моментные нагрузки, поперечные и продольные усилия. Температура стержня может изменяться по длине и высоте его поперечного сечения. Силовое и температурное воздействия изменяется во времени по заданной программе. Исследуется кинетика процесса упругопластического деформирования стержня с учетом истории нагружения и изменения физико-механических свойств конструкционного материала в течение жизненного цикла изделия. Математическая модель упругопластического деформирования материала описывается системой уравнений теории неизотермического пластического течения. Решение задачи строится на основе шагового метода.
При построении алгоритма расчета вводится параметр , определяющий развитие процесса нагружения (обобщенное время). Программа нагружения разбивается на ряд малых этапов, расчет которых выполняется последовательно. Модель изделия представляется в виде совокупности узловых точек. Каждой узловой точке ставится в соответствие параметр пластичности, который принимает значение 0, если в рассматриваемой точке материал деформируется упруго, или 1, если имеет место пластическое течение.
Численная реализация разработанного метода и алгоритма компьютерного анализа упругопластического деформирования стержневых элементов осуществлена в виде программного обеспечения. Программный комплекс «Bend Beam» разработан на алгоритмическом языке Delphi 7.0, имеет модульную структуру, функционирует в операционных системах Windows 95/98, Windows NT/2000/XP, предоставляет пользователю удобный, интуитивно понятный графический пользовательский интерфейс. Программный продукт предназначен для применения в отраслевых САПР и ERP-системах, допускает автономное использование. Позволяет выполнять численный анализ несущей способности и располагаемого ресурса изделий, прогнозировать их долговечность в условиях нестационарного силового и температурного воздействия, осуществлять мониторинг остаточного ресурса оборудования в режиме on-line.