КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 20-19-00769

НазваниеРазработка расчетных методов и средств экспериментальных исследований прочности и деформативности несущих элементов высокорисковых объектов в штатных, поврежденных, аварийных и катастрофических состояниях.

РуководительМахутов Николай Андреевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (45).

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-101 - Прочность, живучесть и разрушение материалов и конструкций

Ключевые словаАвария, катастрофа, механика разрушения, напряжения, трещины, деформации, повреждения, предельное состояние, живучесть, разрушение, расчет, эксперимент.

Код ГРНТИ81.93.03

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Реализованный в 2020 – 2022 гг. Проект «Разработка расчетных методов и средств экспериментальных исследований прочности и деформативности несущих элементов высокорисковых объектов в штатных, поврежденных, аварийных и катастрофических состояния» (далее Проект 2020) был посвящен исследованию последовательных переходов критических несущих элементов высокорисковых объектов из штатных состояний в поврежденные, аварийные и катастрофические состояния под действием проектных режимов эксплуатационного нагружения. Однако реальные объекты помимо проектных режимов эксплуатационного нагружения могут дополнительно подвергаться экстремальным запроектным динамическим воздействиям техногенного (взрывы, пожары при авариях на соседних объектах), и природного (сейсмические воздействия, наводнения, ураганы) и антропогенного (грубые ошибки операторов, диверсионные воздействия, поражающие факторы боевых действий) характера, а также проявлениям, так называемого, человеческого фактора. При этом переход критических несущих элементов высокорисковых объектов из штатных в аварийные и катастрофические состояния будет осуществляться на фоне накопления повреждений и исчерпания пластичности, которые были достигнуты под действием штатных режимов эксплуатационного нагружения, а также иметь повышенную динамичность, и обусловленный ею ряд особенностей, касающихся изменений уравнений состояния, механических свойств, неизотермичности экстремального высокоскоростного деформирования, которые подлежат изучению в рамках предлагаемого к реализации проекта, являющегося продолжением и развитием Проекта 2020 (далее Проект 2023). В рамках Проекта 2023 будет создана унифицированная технология многопараметрической диагностики и мониторинга ускоренных переходов из проектных штатных в запроектные аварийные и катастрофические состояния в условиях дополнительных экстремальных динамических воздействий на рассматриваемый объект. Этим переходам соответствуют интенсивно нарастающие напряжения и деформации, ускоренное накопление повреждений, выраженная кинетика изменения амплитудно-частотных характеристик несущих элементов высокорисковых объектов и изменения психофизиологического состояния операторов, управляющих этими объектами. Проект 2023 является логическим продолжением и развитием Проекта 2020, развивающим и модифицирующим разработанные в рамках Проекта 2020 подходы и расчетно-экспериментальные методики оценки остаточной прочности, ресурса и живучести критических несущих элементов высокорисковых объектов при их последовательном переходе из штатных в аварийные и катастрофические состояния на случай, когда рассматриваемый объект подвергается экстремальному запроектному динамическому воздействию. Кроме того, связь двух проектов будет обеспечена тем, что в рамках Проекта 2023 будут разработаны предложения по корректировке отраслевых норм прочности атомной и гидроэнергетики, авиации, железнодорожного и трубопроводного транспорта с учетом разработок Проектов 2020 и 2023. Таким образом, разработанные на предшествующем этапе работ по Проекту 2020 методы и средства в рамках Проекта 2023 будут развиты, усовершенствованы и распространены на случай, когда уже поврежденные в результате действия проектных режимов эксплуатационного нагружения критические несущие элементы высокорисковых объектов подвергаются запроектным динамическим воздействиям, приводящим к экстремальны повреждениям, резко изменяющим напряженно-деформированные состояния, локальные механические свойства и сопротивление окончательному разрушению критических несущих элементов рассматриваемых высокорисковых объектов.

Ожидаемые результаты
Основными результатами исследований и разработок Проекта 2023 будут новые научные основы для решения задач по дополнительному обоснованию резко измененных напряженно-деформированных, поврежденных и предельных состояний несущих элементов высокорисковых критически и стратегически важных объектов атомной, тепловой и гидравлической энергетики, ракетно-космической и авиационной техники при возникновении в процессе штатной эксплуатации экстремальных запроектных динамических воздействий техногенного, природного и антропогенного характера. Исследования по проекту 2023 ориентируются на использование новых постановок научных, методических и прикладных задач об интервальных полях деформаций и повреждений, возникающих при дополнительных экстремальных воздействиях на предварительно поврежденные в процессе штатной эксплуатации объекты. Такая постановка проблем вытекает из анализа тяжелых аварий и катастроф, вызванных запроектными воздействиями ряда факторов техногенного, природного и антропогенного характера на атомные электростанции (Чернобыльская АЭС в СССР, Фукусима в Японии), на объекты гидроэнергетики (Саяно-Шушенская ГЭС в РФ), на магистральные трубопроводы (продуктопроводе, транспортирующем ШФЛУ, под Уфой, СП-1, СП-2), на хранилища энергоресурсов (Норникель). Базовыми научными результатами работ Проекта 2023 станут новые и уточненные методы решения краевых задач о напряженно-деформированных и предельных состояниях с учетом динамичности, неизотермичности и нелинейности уравнений состояния конструкционных материалов, исчерпания пластичности на предшествующих стадиях штатной эксплуатации. Постановка и решение таких сложных задач в силу неопределенности и переменности в граничных условиях и характеристиках механических свойств будет опираться на комплексные аналитические, численные и экспериментальные методы научных исследований и практических разработок Проекта 2020. При реализации предлагаемого Проекта 2023 будут решены следующие новые задачи: 1) обоснование выбора наиболее опасных и сложных сочетаний конструкторско-технологических и эксплуатационных деформационно-силовых факторов наложения на штатные режимы эксплуатационного нагружения дополнительных экстремальных динамических воздействий, ведущих к ускоренным переходам в предельные состояния при возникновении и развитии аварийных и катастрофических ситуаций техногенного и природного характера в критических несущих элементах высокорисковых объектов энергетического и транспортного назначения (сосуды давления, трубопроводы, турбоагрегаты в энергетике, ракетно-космической технике, авиации); 2) исследование сильно поврежденных в результате штатной эксплуатации и последующего экстремального динамического воздействия состояний по параметрам изменений геометрических форм и сечений критических элементов, высоких остаточных напряжений от повреждений и исчерпания локальной пластичности в опасных точках и зонах. 3) исследование опасного влияния антропогенного (человеческого) фактора, связанного с воздействием операторов на системы управления сложными объектами высокой потенциальной опасности, с учетом изменений психофизиологического состояния операторов, которое может привести к серьезным ошибкам при эксплуатации объекта, обуславливающим его переход из штатных в аварийные и катастрофические состояния. Для решения этих трех указанных задач в Проекте 2023 развивается унифицированная технология многопараметрической диагностики и мониторинга указанных выше ускоренных переходов из проектных штатных в запроектные аварийные и катастрофические состояния в условиях дополнительных экстремальных динамических воздействий на рассматриваемую систему. Этим переходом соответствуют интенсивно нарастающие напряжения и деформации, ускоренное накопление повреждений, выраженная кинетика изменения амплитудно-частотных характеристик несущих элементов высокорисковых объектов и изменения психофизиологического состояния операторов, управляющих этими объектами. Конечной целью развиваемого в Проекте 2023 подхода является переход к риск-ориентированному обоснованию остаточной прочности, ресурса и безопасности ответственных критически и стратегически важных объектов, с учетом штатных и нештатных повреждений, и обеспечению условий их эксплуатации в зоне приемлемых техногенных, природных и антропогенных рисков при штатных, нештатных, проектных и запроектных воздействиях. Это согласуется с требованиями стратегий национальной, энергетической, транспортной и военной безопасности.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---