автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Разработка и применение голографических интерферометров на основе отражательных голограмм для исследования НДС оболочечных элементов конструкций ЯЭУ

р р V- МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ

\:1 ;лг :■; (технический университет)

На правах рукописи

БАЛАЛОВ Виталий Викторович

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ НА ОСНОВЕ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ГОЛОГРАММ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НДС ОБОЛОЧЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ЯЭУ.

05.14.03 - Ядерные энергетические установки Автореферат

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском ' Государственном • инженерно-физическом институте (Технической университете). . .

Научный руководитель; кандидат технических наук,

доцент В.П. Щепинов

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Б.Н. Ушаков

доктор технических наук, профессор Н.Г. Власоз

Ведущая организация: ОКБ Машиностроения

г. Нижний Новгород

Защита диссертации состоится /Л . 1994 г. васов на

заседании диссертационного совета Д053.03.02 в МИФИ (115409, Москва, Каширское ш„ 31. Тел. 324-84-98,323-91-67).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1994 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь -

. диссертационного совета, д.ф-м.н., профессор ' • Е.М.Кудрявцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

В связи с повышенными требованиями к безопасности ЯЭУ, обусловленными аварийными ситуациями на реакторах и вызванными ими экологическими последствиями, возросла роль экспериментальных исследований напряжений и деформаций ответственных элементов конструкций ЯЭУ.

В настоящее время прогресс в экспериментальной механике определяется новыми оптическими методами изучения деформаций, использующих когерентное лазерное излучение. Наибольшее распространение получила голографическая интерферометрия - высокочувствительный бесконтактный метод определения полей перемещений тел с диффузной поверхностью. Она применяется как на моделях элементов конструкций (пластмассовых и металлических), так и на натурных объектах. Практический интерес представляет разработка голограф-ических интерферометров, построенных на основе отражательных голограмм.

Для широкого используемых в атомном машиностроении оболочечных элементов конструкций (корпуса, технологические каналы, трубопроводы и т.п.) актуальными являются экспериментальные исследования НДС с зонах конструктивной неоднородности и при наличии поверхностных трещин. Полученные поля перемещений могут быть использованы различными способами: во-первых, для непосредственной оценки жесткости оболочечной конструкции; во-вторых, в качестве исходных данных для верификации пакетов программ численного расчета НДС; в-третьих, для построения инженерных расчетных моделей механики оболочек, связывающих перемещения с деформациями И напряжениями.

Цель работы состоит в создании методик определения параметров НДС оболочечных элементов конструкций ЯЭУ с конструктивными неоднородностями типа вырезов и поверхностными трещинами на основе

разработки экспериментальных методов измерения полей трех компонент векторов перемещений с помощью отражательных голограмм. Исследования проводились по следующим направлениям:

- сравнительный анализ и обоснование выбора оптимальных ^ параметров оптической схемы голографического интерферометра для количественной интерпретации отражательных голограмм, обеспечивающих минимальные погрешности определения трех компонент вектора перемещения; . .

- создание математической модели для определения деформаций и напряжений на контуре выреза в цилиндрической оболочке по измеренному на внешней поверхности полю трех компонент перемете!.::';;

- создание математической модели для определения коэффициента интенсивности напряжений К/ по фронту . поверхностной трещины нормального отрыва в оболочке по измеренному полю компонент перемещений ее берегов на внешней поверхности; •.

-разработка прикладных программ для расчетов полей трех компонент перемещений на поверхности деформируемых тел различной геометрии при интерпретации голографических интерферограмм по абсолютным порядкам полос;

- разработка прикладных программ, для аппроксимации дискретных экспериментальных полей перемещений и дальнейшего расчета параметров НДС с помощью предложенных математических моделей;

• применение разработанных экспериментально-расчетных методов для изучения НДС оболочечных элементов конструкций ЯЭУ.

Научная новизна Разработана методика выбора оптимальных параметров оптической схемы голографического интерферометра с отражательной голограммой, обеспечивающих минимальные, погрешности определения трех компонент вектора перемещения. Разработана методика получения отражательных голограмм с визуализированной полосой нулевого порядка.

Определены поля перемещений на поверхности металлической модели корпуса ГЦН реактора ВВЭР-440 при нагружении внутренним давлением и изгибающими моментами на патрубках. С их помощью осуществлена *. верификация вычислительного комплекса МКЭ "SHELF".

Получены соотношения для определения компонент ., тензоров деформаций и напряжений на ' контуре кругового выреза в цилиндрической . оболочке по известному на внешней поверхности распределению компонент перемещений. Исследовано НДС цилиндрических оболочек с круговыми вырезами при различных видах статического нагружения, размерах вырезов, влиянии жесткой заделки, ззаимовлияния соосных вырезов. Исследовано НДС трубы верхнего тракта технологического канала РБМ-К5.25-34 в окрестности вырезов при нагружении внешним давлением. .

Разработана методика определения по фронту поверхностной трещины в оболочке, основанная на экспериментальном получении перемещений берегов трещины с помощью отражательной голограммы и приближенных соотношениях стержневой модели поверхностной трещины. Исследовано деформирование и определены Kj для поверхностных трещин, расположенных в зонах концентрации напряжений на моделях корпусных конструкций РУ АСТ-500.и РУ ВПБЭР-600.

Практическая значимость Разработанные в диссертации методики экспериментального определения полей перемещений с помощью отражательных голограмм и расчета параметров НДС для цилиндрических оболочек с вырезами и поверхностными трещинами, пакет прикладных программ, устройства и оборудование, а также результаты исследований, полученные при выполнении ряда хоздоговорных гем, внедрены и использованы при разработке нормативной технической документации по прочности оборудования ЯЭУ в организациях: ОКБ Гидропресс, ОКБ Машиностроения НИКИЭТ, РНЦ "Курчатовский институт". -

На защиту выносятся следугсадие положения:

— способ выбора оптимальных параметров оптической схемы го-лографического интерферометра на основе отражательной голограммы, минимизирующих погрешности определения трех компонент вектора перемещения при интерпретации картин полос по абсолютным порядкам, устройства и прикладные программы для. ее практической реализации; -

— способ визуализации полосы' нулевого порядка при комбинированной регистрации отражательной голограммы методами двух экспозиций и усреднения'по времени;

— результаты определения полей грех компонент перемещений на поверхности модели корпуса ГЦН реактора ВВЭР-440;

— методику определения деформаций и напряжений на контуре кругового выреза в цилиндрической оболочке по данным измерений трех компонент перемещений на внешней поверхности и результаты исследования НДС оболочек с вырезами;

— результаты исследования НДС трубы верхнего тракта технологического канала РБМ-К5.25-34 в окрестностях вырезов;

— методику определения К{ по фронту поверхностной трещины в оболочке по данным измерений поля перемещений ее берегов на внешней поверхности с помощью отражательной голограммы;

— результаты исследования оболочечных корпусных конструкций РУ АСТ-500 и РУ ВПБЭР-600 с поверхностными трещинами.

Апробация работы Результаты диссертации докладывались и обсуждались на зональном научно-техническом семинаре "Применение лазеров в промышленности и научных исследованиях" (Челябинск, 1988); на III Всесоюзном семинаре молодых ученых •• "Актуальные проблемы механики оболочек" (Казань, 198В); на Республиканском научно-техническом семинаре "Голография в промышленности и научных исследованиях" (Гродно, 1989)., на научно-техническом семинаре "Метрология в прецизионном машиностроении"

(Саратов, 1990); на Всесоюзном семинаре "Методы и применение голографической интерферометрии" (Куйбышев, 1990); на III Всесоюзном семинаре по механике разрушения (Киев, 1990); on the 2nd International Workshop of Automatic Processing of Fringe Patterns (Bremen, 1993).

Публикации

По результатам диссертации опубликовано. 10 научных статей в центральных научных журналах и сборниках, 8 тезисов докладов на научных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Общий объем работы .- страниц, в том числе страниц

основного текста, рисунков, о таблиц. Список литературы

включает J&&, наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ На основе анализа метрологических характеристик и возможностей технической реализации голографических измерительных установок применительно к объектам с различной формой поверхности сделан выбор в пользу голографического интерферометру на основе отражательной голограммы. Показано, что голограмма, зарегистрированная по схеме 10. Дени-сюка вблизи поверхности деформируемого тела обладает существенными преимуществами по сравнению с двулучевыми голограммами. К ним в первую очередь следует отнести возможность непрерывного изменения направления наблюдения в большом телесном угле, это значительно повышает надежность интерпретации картин полос. Кроме того, при использовании отражательных голограмм существенно упрощаются уеловия проведения эксперимента, что позволяет получать такие голограммы на элементах конструкций в производственных условиях. Особенно эффективно применение голографических интерферометров с отражательными голограммами для измерения деформаций локальных

участков поверхности в зонах концентрации напряжений или при наличии трещин. • \ ' ' ' • .

Отмечается, что основный препятствием на пути широкого внедрения методов голоградической интерферометрии в научную практику и. промышленность является проблема интерпретации картин полос. Предложено использовать наиболее точный и надежный метод интерпретации топографических интерферограмм по абсолютным порядкам полос. Положенная в оснозу этого метода модель геометрической оптики сводится к решению системы трех линейных алгебраических уравнений для нахождения трех компонент вектора перемещения.

Основной проблемой в методе абсолютных порядков полос является идентификация полосы нулевого порядка. Теоретически обоснована и реализована методика регистрации отражательных голограмм комбинированным методом двух экспозиций и усреднения во времени. На , < полученной таким способом отражательной голограмме можно наблюдать динамику нулевой полосы, которая выглядит значительно ярче интерференционных полос более высоких порядков.

Решена задача планирования голографического эксперимента для минимизации погрешностей определения трех компонент вектора перемещения. Наиболее эффективным оказался нестатистический метод априорного анализа погрешностей, возникающих при решении систем линейных алгебраических уравнений, с помощью теории возмущений и вытекающий из него критерий С-оптимальности. ,

Выбраны оптимальные параметры.оптической схемы голографического интерферометра для отражательной голограммы с одним направлением освещения и тремя симметрично расположенными на поверхности конуса . направлениями наблюдения. Получены неравенства для априорной оценки . ,погрешностей определения нормальной <1Х 4 и тангенциальных с!г, (¡} . компонент вектора перемещения, которые имеют следующий вид: ;

где ' Л - длина волны лазерного излучения;'

Дп - погрешность определения абсолютных порядков полос;

Ч* - угол между направлением освещения и направлением наблюдения.

Предложен способ проведения ряда независимых измерений вектора перемещения с помощью одной отражательной голограммы и алгоритм дальнейшей статистической обработки экспериментальных данных.

Проведены тестовые эксперименты по определению компонент пе-ремешений для цилиндрических регулярных оболочек при растяжении и кручении. Результаты подтверждают высокую точность экспериментальных данных, а также адекватность реализуемых нагружающими устройствами деформированных состояний оболочек теоретическим моделям.

Разработанная методика экспериментального определения трех компонент вектора перемещения применена для изучения деформирования металлической модели корпуса ГЦН реактора ВВЭР-440 при нагружении знутренним давлением и изгибающими моментами на патрубках. Модель изготовлена из нержавеющей стали з масштабе 1:10 (см. рис. 1). Поскольку объект имел сложную пространственную форму были зарегистрированы несколько . отражательных -голограмм различной ориентации для перекрывающихся фрагментов поверхности модели. Полученные поля перемещений использованы • для верификации вычислительного комплекса МКЭ "SHELF".

Проведен анализ известных методов расчетного и экспериментального определения НДС цилиндрических оболочек с вырезами. Для ращения этого класса задач метод голографической интерферометрии практически не применялся.

Показано, что для определения всех компонент тензора деформаций в оболочке достаточно исходной информации в виде поля трех компонент векторов перемещений на ее внешней поверхности. Записаны уравнения/

связывающие деформации, оболочки вдоль произвольного гладкого

контура, заданного на внешней поверхности и не совпадающего с линиями ;

главной кривизны, с полем компонент векторов перемещений. . Л --.

Г, *

'■'..:. ■ Рис. 1

В случае кругового выреза в Цилиндрической оболочке нормальная £г и сдвиговая г компоненты деформаций, связанные с контуром выреза имеют вид:

I [<1У <Ш ;

■ ЧАС м ___4---

1 [¿к аи .

Т^соз2 ф Л ' IV ят2 ф

+—Г

где - компоненты вектора перемещения на контуре выреза,

. заданные в цилиндрической системе координат;' - полугеодезическиг коордннаты, езязанные с центром • кругового выреза; '

Л - радиус внешней поверхности.

- я ; у; -п-ул„у :уу; у' ; -

; Изгибные составляющие указанных компонент деформаций выражаются следующими формулами: ■ ; А

! ";г0

ш

., а21У Капу

¿<рг + <1<р А~ А ; ,

Лг]У с!У йп <р . . Уапу

~ + Л». - О ЧЪ п

йтйр 4<р - В. Я

. где а - толщина оболочки.

'..'■. Поскольку в расчетные формулы компоненты, перемещений входят в виде производных по пространственным координатам возникает проблема аппроксимации и дифференцирования дискретного поля компонент перемещений,', полученного при ■ интерпретации голографйческих интерферограмм.. Она решена -в данной работе с помощью тригонометрических рядов. Неизвестные коэффициенты ряда для экспериментальных точек, расположенных на замкнутом контуре, определяются методом наименьших квадратов и являются, фактически, коэффициентами Фурье. Вопросы выбора числа членов ряда и оценки точности дифференцирования решаются на основе Дополнительной информации о погрешностях компонент перемещений, а также с помощью сравнения с известными теоретическими либо числешыми решениями тестовых задач.

Так как на боковой поверхности выреза реализуется одноосное напряженное состояние возможен- простой переход от. деформаций к напряжениям: г. ".'.,,.'< '•" , . .

= Ее^ ■ = Ее*\ У ;У ' у; ~ ■-. ; \ :

где Е - модуль упругости.

С целью верификации ■ полученных формул проведено экспериментальное исследование цилиндрической'оболочки с, круговым вырезом при кручении (внешний диаметр оболочки О = 120 мм, толщина стенки И = 3 мм, диаметр выреза 2г0 = 50 мм). Отражательные голограммы регистрировались одновременно как! с внешней, так и с внутренней поверхностей оболочки в окрестности выреза. Распределения компонент'

перемещений: осевок - и, окружной - V и прогиба - ,"\У для внешней (кривые 1) и внутренней (кривые 2) поверхностей оболочки по контуру выреза показаны на рис. 2 а,б,в. Непосредственно экспериментально подтверждена гипотеза теории оболочек о постоянстве прогиба V/ по толщине, при""- в зоне концентрации напряжений. На рис. 3 приведено сравнение результатов определения нормальных напряжений на внешней и внутренней поверхности оболочки вдоль контура

выреза с известным численным решением аналогичной задачи, показанного

точками.

П. пкч

■ОХ

а-

/74 С—АЛ-

V г.

я к ^

"А* ^ //

у

\\

V

V

V

\ ь*

ги

а/г ->

Рис. 2а

Рис. 26

л

г \ ! \ У

\ / \ 1

v

Рис. 2в Рис. 3

Исследовано деформирование и определены напряжения по контурам круговых вырезов различного диаметра (диаметр выреза 1гй - 18, 28, 36 .мм) в оболочках при . растяжений, и кручении. Регистрация

отражательных голограмм осуществлялась только с внешней поверхности оболочек. Получены распределения . трех компонент векторов перемещений и определены нормальные напряжения вдоль контуров вырезов, рассчитаны также мембранные и изгибные составляющие напряжений. Наиболее нагруженной является внутренняя поверхность оболочек, особенно при деформации кручения. Результаты коррелируют с известными аналитическими и численными расчетами. Экспериментально выявлено увеличение влияния граничных условия закрепления на распределение напряжений для оболочек с вырезами большего диаметра.

Исследовано влияние близости жесткой заделки на характер распределения напряжений и величину их концентрации при растяжении оболочки с круговым вырезом (диаметр выреза 2г0 =28 мм, расстояние от центра выреза до заделки с = 28 мм). Установлено значительное : снижение изгибной составляющей нормальных напряжений ¿г®, которое

объясняется подкрепляющим действием близкой заделки. Исследовано взаимовлияние двух соосных круговых вырезов (диаметры вырезов 2г0 = 18 и 36 мм) в оболочке при растяжении и кручении. Обнаружено, что концентрация напряжений в этом случае снижается по сравнению с оболочками с одиночными вырезами.

Проведены исследования НДС трубы верхнего тракта технологического канала РБМ-К5.25-34. Объект представляет- собой цилиндрическую оболочку диаметром И = 90 мм и толщиной стенки 11 = 3 мм, перфорированную двумя рядами круговых отверстий диаметром 2г0 = 40 мм (см. рис.4). Исследования проводились при нагружении трубы внешним давлением.

Рис. 4

В работе сделан краткий обзор применений методов экспериментальной механики и, в частности/ голографиче ской, интерферометрии, для решения задач механики разрушения. Рассмотрены особенности интерпретации отражательных голограмм при определении перемещений берегов поверхностных трещин. , ■ ' ,

Разработана методика определения коэффициента интенсивности напряжений Кг по фронту поверхностной трещины нормального, отрыва в оболочке на основе гипотез стержневой моделиРайса-Леви и экспериментального измерения перемещений берегов трещины с помощью отражательной голограммы. Такой подход позволяет перейти от рассмотрения сложной трехмерной задачи о пространственной трещине " в тонкостенном элементе конструкции к набору^ более простых плоских. задач для поперечных сечений с краевыми надрезами переменной глубины. Расчетные формулы для К| в этом случае имеют вид: Н (Ъг\

....

где II обобщенный модуль упругости; . i . :

. , а - глубина поверхностной трещины; .

У - перемещение раскрытия берегов трещины на внешней * ' поверхности оболочки; V

в - угол поворота поверхностей отрыва трещины у внешней поверхности оболочки; г Верификация расчетных формул осуществлена на тестовых задачах о растяжении и изгибе полосы с краевой трещиной и пластины с полуэллшггичеякой трещиной по данным расчетов МКЭ. Тестовый, эксперимент проведен для цилиндрической оболочки (внешний диаметр D -90 mi. толщина стенки h = 12 -мм) с осевой полуэллиптической трещиной (a/h = 0.5, а/с = 0,5 . где а - глубина трещины, 2с - длина), нагруженной виутрегшиы давлением. Перемещения берегов трещины в

цилиндрической системе координат 1Г, V, W, полученные с помощью отражательной голограммы, приведены на рис. 5 кривыми 1, 2, 3 соответственно таи же кривыми 4, 5,6 приведены результаты численного " расчета МКЭ той же самой оболочки. Распределение К, по. фронту поверхностной трещины, полученное по данным эксперимента (кривая 1) и по данным расчета МКЭ (кривая 2), хорошо коррелируют (см. рис. 6).

Рис. 5 Рис. 6

Проведены исследования деформирования моделей корпусного оборудования РУ АСТ-500 и РУ ВПБЭР-600. с поверхностными трещинами, расположенными в зонах концентрации напряжений, с помощью отражательных голограмм. Исследовано деформирование полимерной тензометрической модели узла патрубкового соединения (БМ-399) (см. рис. 7) со специально изготовленными поверхностными трещинами предельно допустимых нормативных размеров.

С помощью отражательных голограмм получены распределения компонент перемещений по берегам трещин при нагружении модели внутренним давлением. Выявлено влияние неоднородного напряженного состояния на характер распределения К] по фронту поверхностных трещин, расположенных вблизи соединений патрубков с корпусом-

Прозедено экспериментальное определение параметров трещинос-тойкости для поверхностных трещин на полимерной модели корпуса РУ АСТ-500 при нагружении внутренним давлением (см. рис. 8). Поверхностные трещины изготовлены у фланцевых соединений обечайки и крышки, у патрубков второго контура теплообмена, у стоек на крышке. Определены максимальные значения К1 для всех трещин, отмечены наиболее опасные из них.

Показана возможность применения отражательных голограмм для изучения деформирования крупномасштабной металлической модели корпуса РУ ВПБЭР-600 в условиях стендовых испытаний (см. рис.9).

. Голограммы участка поверхности в окрестности несквозного надреза, расположенного у фланцевого соединения, регистрировались с. помощью модульной голографической камеры при подводе лазерного излучения по волоконному световоду. Установлено отсутствие роста усталостной трещины. Определено максимальное значение К1 для заданного режима испытаний. Данная работа выполнялась по теме "Анализ масштабов и исследование последствий разгерметизации корпуса реакторной установки типа ACT. Разработка требований нормативно-технической документации по безопасности АС" ГАЭН СССР.

ш

на

Рис. 8

Рис. 9

Основные результаты и выводы

В диссертационной работе разработан метод экспериментального определения полей трех компонент векторов перемещений поверхности деформируемых тел с помощью отражательных голограмм. Он применим как на моделях элементов конструкций (полимерных и металлических), так и для изучения деформирования натурных элементов конструкций ЯЭУ. Разработаны методики определения параметров НДС оболочечных элементов конструкций с вырезами и »поверхностными трещинами. На основе методических разработок получены новые данные о НДС ответственных элементов конструкций ЯЭУ, которые не могли быть определены с помощью каких-либо других методов.

1. На основе критерия С-оптималъности решения систем линейных алгебраических уравнений выбраны оптимальные параметры оптической :хемы голографического интерферометра с отражательной голограммой, «иннмйзирующие погрешности определения трех компонент вектора

перемещения. Данная схема обеспечивает устойчивые измерения в широком диапазоне углов наблюдения и, кроме того, позволяет произвести, несколько независимых измерений с одной отражательной голограммы для дальнейшей статистической обработки результатов. .

2. Разработана методика получения . отражательных голограмм комбинированным методом двух экспозиций и усреднения по времени, позволяющая визуализировать полосу нулевого порядка. Таким образом, повышается надежность количественной интерпретации интерферограмм по абсолютным порядкам полос.

3. На основе подходов дифференциальной геометрии на криволинейной поверхности и гипотез линейной теории оболочек получены разрешающие соотношения, связывающие деформации и напряжения на контуре кругового выреза в цилиндрической оболочке с. компонентами перемещений на ее внешней поверхности.

4. Исследовано влияние способа нагружения, размера кругового выреза, близости жесткой заделки и взаимовлияния соосных вырезов на напряженно-деформированное состояние цилиндрических оболочек. Установлено усиление влияния граничных условий с увеличением размеров отверстия, разгружающее действие жесткой заделки, которое проявляется в значительном снижении изгибных напряжений. Во всех случаях концентрация напряжений наибольшей величины достигает на внутренней поверхности оболочки, причем наиболее опасной является деформация кручения. Соосные вырезы в цилиндрической оболочке • обуславливают взаимную разгрузку.

5. . Исследовано деформирование- трубы верхнего тракта технологического канала РБМ-К5.25-34 в окрестности круговых вырезов при нагружении внешним давлением. Выявлены зоны наименьшей жесткости в концевой перфорированной части трубы. Получены распределения нормальных напряжений на контурах вырезов нижнего и верхнего рядов перфорации. " .

6. Разработана методика определения Kt по фронту поверхностной трещины нормального отрыва а оболочках по данным измерения полей компонент перемещений ее берегов с помощью отражательной голограммы. Данный подход обеспечивает точность определения К¡, не уступающую численным методам механики разрушения. Основное преимущество данной методики состоит в возможности исследования поверхностных трещин, расположенных в зонах концентрации напряжений, для которых численные расчеты достаточно сложны. Кроме того, с помощью отражательных голограмм можно изучить деформирование трещин, размер которых не допускает применения других экспериментальных методов измерения.

7. С помощью нескольких отражательных голограмм определены поля трех компонент векторов перемещений поверхности металлической модели

: корпуса главного циркуляционного насоса реактора ВВЭР-400 при ее нагружении внутренним давлением и изгибающими моментами на патрубках. Полученные данные использованы для верификации вычислительного комплекса МКЭ "SHELF", разработанного в РНЦ "Курчатовский институт". Расчетные и экспериментальные поля перемещений хорошо коррелируют, обнаружено отличие реальных граничных условий при деформировании модели (перемещений жесткого фланца) от используемого в расчете МКЭ жесткого закрепления.

8. Полимерные модели корпусного оборудования РУ АСТ-500: узел патрубкового соединения (БМ-399) и корпус реактора ACT (БМ-600), изготовленные для тензометрических исследований НДС, использованы для получения новых данных с позиций расчета элементов конструкций на сопротивление хрупкому разрушению. Исследовано деформирование специально изготовленных поверхностных трещин максимально допустимых нормативных размеров, расположенных в зонах концентрации напряжений, при нагружении моделей БМ-399 и БМ-600 внутренним давлением. С помощью предложенной в диссертации методики

определены максимальные значения К, и установлены наиболее опасные места расположена поверхностных трещин. - .

9. На крупномасштабной стальной модели цилиндрической обечайки корпуса РУ ВПБЭР-600 в' процессе стендовых гидроиспытаний исследовано деформирование окружной поверхностной трещины, расположенной у фланцевого соединения. Для регистрации отражательных голограмм разработана модульная голографическая камера с подводом лазерного излучения по волоконному световоду. Установлено отсутствие роста усталостной трещины в окружном направлении при заданном режиме /идроциклирования модели; определено максимальное значение

к,. ■

Список опубликованных по теме диссертации работ

1. Деформация контура кругового выреза в цилиндрической оболочке при кручении / Балалов В.В., Индисов В.О., Щепинов В.П.. Яковлев В.В. // Прочность материалов и элементов конструкций атомных реакгоров.-М.:Энергоатомиздат, 1985.-С.55-59

2. Исследование деформирования цилиндрических оболочек с вырезами методом голографической интерферометрии/ Балалов В.В. Писарев B.C., Щепинов В.П., Яковлев В.В. // Расчеты на прочность. М. Машиностроение, 1987. -Вып. 28,- С. 278-291.

3. Определение перемещений контура выреза в цилиндрически: оболочках. при кручении методом голографической интерферометрии / Балалов В.В., Писарев B.C., Щепинов В.П., Яковлев В.В. // Прикладная механика.-1986.-Т.24, N7-C. 63-69.

4. Балалов В.В., Лютов К.Н„ Щепинов В.П. Определение наг . ряжений по контуру выреза в пластине при изгибе по данным голо!

рафической и спекл интерферометрии // Пластичность, прочность •сопротивление разрушению материалов и элементов ЯЭУ.-М.: Энерго; томиздат, 1988 - С. 24-30.

5. Концентрация напряжений в .непологих цилиндрических обо-очках с круговым вырезом при кручении по данным метода гологра-ической интерферометрии/ Балалов В.В., Писарев B.C., Щепинов П., Яковлев В.В. // Машиноведение, 1989 - N 5.-С. 32-38.

6; Голографические интерференционные измерения полей перс-ещений их использование для определения напряжений / Балалов .В., Писарев B.C., Щепинов В.П., Яковлев В.В. // Оптика и спект-эскопия, 1990.-T.68.N 1.-С. 134-138".

7. Определение концентрации напряжений на поверхности распиваемой цилиндрической оболочки с круговым вырезом по данным >лографическйх измерений / Балалов В.В., Писарев B.C., Щепинов П., Яковлев В.В. // Расчеты на прочность. М.: Машиностроение,. *90.-Вьш.31.-С.231-237.

8. Метрологические характеристики голографических интерфе-•метров и их связь с точностью определения напряжений/ балалов В., Писарев B.C., Щепинов В.П., Яковлев В.В. // Применение лазеров промышленности и научных исследованиях.: Тез. докл. Зонального |уч.-тех. семинара. Челябинск, 1988.-С.40-41.

9. Балалов В.В. Концентрация напряжений на поверхности ци-[ндрической оболочки с круговым вырезом по данным голографической [терферометрии // Актуальные проблемы механики оболочек.: з.докл. 111 Всесоюзного семинара молодых ученых. Казань, 1988.14.

10. Балалов В.В., Щепинов В.П., Яковлев В.В. Голографические ехмерные измерения и определение напряжений//Голография в пропиленных и научных исследовакиях.:Тез.докл.ргспул.науч.-тех. семинара, одно, 1989.-С.108-109. • : ,

,11. Определение мембранных и изгибных напряжений на контуре реза в цилиндрической оболочке по данным голографических измерений Балалов В.В., Писарев B.C., Щепинов В.П., Яковлев В.В. / /

Примснение лазеров в народном хозяйстве.: Тез. докл. Всесоюз. симпозиума. Куйбышез, 1990.-С.10.

12. Балалов В.В., Писарев B.C., Щепинов В.П. Методика определения концентрации напряжений в тонкостенных .цилиндрических оболочках с вырезами на основе голографических измерений//Метрология в прецизионном машиностроении.: Тез. докл. Всесоюз. науч.-тех. семинара. Саратов, 1990.-С.36.

13. Балалов В.В., Писарев B.C., Щепинов В.П. Определение НДС цилиндрической оболочки с эллиптическим вырезом методом гологра-фической интерферометрии // Методы и применение голографической интерферомерии.: Тез. докл. Всесоюз. симпозиума. Куйбышев, J 990.-С.37-39.

14. Определение К} для поверхностных трещин методами голографической и спекл интерферометрии/ Акимкин С.А., Балалов В.В Никишков Т.П., Щенинов В.П.// Трещкностойкость материалов и элементов конструкций.: Тез. докл. III Всесоюз. симп. по механике разрушения. Киев ИПП АН УССР, 1990.-С.63

15. Балалов В.ВМ Писарев B.C., Щепинов В.П., Яковлев В.В. Голографический интерференционный метод исследования концентрации напряжений в тонкостенных цилиндрических оболочках//Известия РАН. Механика твердого тела, 1992-N3 ■ С. 190-199.

16. .Определение Kt для поверхностных трещин на моделях из низкомодульных материалов расчетно-экспериментальным методом / Акимкин .С.А., Балалов В.В., Кайдалов В.Б. и др.//В кн:' Экспериментальные исследования напряжений в конструкцнях.-М.: Наука, 1992.-С. 97-104.

17. Анпилов A.B., Балалов В.В., Щепинов В.П. Определение напряжений на контуре кругового отверстия в изгибаемой пластике по голографической кнтерферограмме с несущими полосами.- В кн.

Деформация и разрушение материалов к элементов конструкций ЯЭУ/ Под ред. Маркочева В.М..-М.-.МИФИ, 1993 - с. 85-91.

18. Holographic and speckle Interferometry Applied to Strain and Stess Determination in Plates and Shells with Holes/ Novikov S.A. Pisarcv V.S., Shchepinov V.P. Balalov V.V.//in "Fringe-93" Proc. of the 2nd international Workshop of automatic Processing of Fringe Patterns (Bremen, October 19-21, 1993) p. 272-276.

Подп. в пе-ать МММ Тираж Заказ

Типография МИФИ, Каширское ш., 31