Что такое усталость на кораблях?

Jul 17, 2023

Прежде чем судно будет построено, его необходимо аналитически проверить с различных точек зрения с точки зрения конструкции.

Это необходимо для численной проверки конструкции судна и проверки на наличие несоответствий или недостатков, которые могут привести к структурным отказам, потерям, слабым звеньям или несоответствиям в различных масштабах. В различных масштабах все подобные вещи могут быть локализованы в одном небольшом регионе или, возможно, на глобальном уровне, что может поставить под угрозу структуру судна в целом или нанести большой ущерб.

Следовательно, для каждого судна необходимо провести анализ для проверки структурной целостности, а также выявления и оценки связанных с этим рисков, связанных с конструкцией судна.

Раньше большая часть анализа проводилась на основе основных принципов и численных методов. Однако с течением времени все формы анализа теперь основаны на конечных элементах и ​​дополнительно интегрированы в вычислительные методы, выполняемые с помощью программных ресурсов.

Типы структурного анализа, которые в основном выполняются на судах:

Прямой анализ прочности и окончательный анализ балок корпуса в основном связаны с структурным анализом судна и его компонентов на глобальном и локальном уровнях.

Анализ свободной и вынужденной вибрации занимается структурной реакцией на вибрационные режимы при заданном весе, собственном весе, работе машин и оборудования, а также внешней нагрузке на глобальном и локальном уровнях.

Как и живые существа, неживые существа тоже через определенный момент устают!

Усталость означает структурное воздействие на организм из-за повторяющихся или циклических нагрузок. Другими словами, усталостные нагрузки возникают в результате «износа» или «усталости» материала с течением времени.

С физической точки зрения последствия усталостных нагрузок начинаются с трещин или деформаций тела или объекта из-за приложенных циклических нагрузок.

Если нагрузка продолжает действовать, проблема еще больше усугубляется и, наконец, приводит к серьезному разрушению конструкции или элемента.

Таким образом, в другом смысле усталостные нагрузки также можно определить как изменяющиеся во времени долговременные нагрузки, которые складываются с течением времени и влияют на несущую способность материала, проявляясь в разрушениях.

В отличие от других нагрузок они не кратковременны и не оказывают немедленного воздействия на конструкцию. Это самая медленная форма воздействия нагрузки, в отличие от ударных нагрузок, которые приводят к разрушению конструкции в кратчайшие сроки (в течение нескольких секунд).

Для всех практических целей влияние циклических или повторяющихся нагрузок на конструкцию может привести к разрушению в течение периода от нескольких месяцев до нескольких лет.

В качестве упрощенного примера, если вы рассматриваете деталь механизма, например подшипник двигателя или шестерни автомобиля или велосипеда, она испытывает повторяющуюся нагрузку в течение периода использования, также в зависимости от интенсивности.

В какой-то момент, возможно, через десять или пятнадцать лет, в зависимости от вашего использования или обслуживания, вы столкнетесь с полной поломкой вашего автомобиля, которую невозможно будет отремонтировать.

Опять же, если вы живете в дождливом месте и у вас разбивается оконное стекло, временная импровизированная конструкция продержится всего несколько дней или месяцев, и вам нужно искать более стабильную конструкцию. Все это простые примеры усталостного нагружения.

Поскольку время является основным фактором усталостной нагрузки конструкции, с точки зрения усталости, важно понять, «как долго прослужит конструкция или корпус». Технически это называется усталостной долговечностью. Итак, в приведенных выше примерах 10, 15 или 20 лет для транспортного средства или несколько месяцев или дней для временного оконного стекла — это не что иное, как усталостный срок службы.

В отличие от других форм структурного анализа, не существует прямого или проверенного способа точной оценки точки разрушения конструкции.

В отличие от прямого анализа прочности, где точный уровень напряжений может быть предсказан для разрушения конструкции или вибрационного анализа, а также точные режимы локальных и глобальных деформаций и резонансные значения могут быть зафиксированы в данных условиях, невозможно сказать: точно, через какое время конструкция может разрушиться под усталостной нагрузкой.