Регистрация / Вход
Прислать материал

Динамика, прочность и ресурс аппаратов и установок атомной энергетики

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Баженов Валентин Георгиевич

Этапы проекта

1
30.09.2009 - 15.11.2009
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ ЭТАПЕ № 1
«Разработка методов анализа и критериев оценки поврежденности конструкций ЯЭУ»
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от 30 09 2009 г. № 02.740.11.0410.
Шифр: «2009-1.1-000-078»
Период выполнения этапа 30.09.2009-15.11.2009
Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского», Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
Цель работы Продление срока службы и повышение надежности существующих и проектируемых аппаратов и установок атомной энергетики в эксплуатационных условиях, а также в условиях экстремальных природных и техногенных воздействий. Обеспечение достижения научных результатов мирового уровня, подготовка и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов.
Наименование разрабатываемой продукции
1.1. Разработка общей методологии создания системы эксплуатаци-онного мониторинга ресурса оборудования и систем ЯЭУ для обеспечения их эксплуатации по фактическому состоянию.
1.2. Разработка методов анализа и критериев оценки поврежденности конструкций ЯЭУ при экстремальных и техногенных воздействиях; разработка физических моделей, сценариев и параметров внешних воздействий.
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 1 этапе
Разработана методология оперативного контроля выработанного ресурса определяющих конструктивных элементов ядерных энергетических установок в процессе эксплуатации и надежного прогноза остаточного ресурса до наступления предельного состояния.
Сформулированы основные этапы эксплуатационного мониторинга ресурса и требования к его компонентам.
Сформулированы основные положения современного подхода к оценке выработанного ресурса ядерных энергетических установок при доминирующих механизмах усталости и ползучести с учетом их взаимодействия, среди которых наиболее важными являются следующие:
-моделирование основных физических стадий развития процесса разрушения;
- введение для каждого механизма исчерпания ресурса адекватного "внутреннего времени" процесса;
- учет нелинейного суммирования повреждений при изменении условий нагружения и от различных механизмов исчерпания ресурса;
- формулировка принципов эквивалентности процессов для различных условий нагружения и напряженно-деформированных состояний;
- учет влияния вида траектории деформирования, параметров напряженно-деформированного состояния на скорости процессов деформирования и разрушения;
- учет реальной истории нагружения и влияние истории нагружения на скорости процессов деформирования и разрушения;
- формулировка эволюционных уравнений процессов деформирования и накопления повреждений с учетом их взаимного влияния и критериев, определяющих устойчивость данных процессов.
Представлены общие принципы моделирования процессов накопления повреждений в конструкционных материалах при экстремальных и техногенных воздействиях.
Сформулированы основные задачи моделирования процессов необратимого деформирования и разрушения материалов и конструкций ядерных энергетических установок.
Исследованы перспективы применения методов механики поврежденной среды для анализа процессов деформирования и разрушения материалов и конструкций ядерных энергетических установок при статических и динамических воздействиях.
Приведен перечень типичных сценариев внешних воздействий на ядерные энергетические установки.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень
Разработанная методология обеспечивает возможность для анализа и прогнозирования остаточного ресурса систем ядерных энергетических установок на базе детального описания термомеханических процессов в материале исследуемых конструкций с учетом реальных свойств и условий нагружения.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе
Особые требования предъявляются к моделям, описывающим поведение конструкционных материалов в условиях силовых, тепловых и радиационных воздействий. В частности, такие модели описывают основные эффекты упруговязкопластического поведения материалов при монотонных и циклических, пропорциональных и непропорциональных, изотермических и неизотермических нагружениях, описывают основные стадии развития повреждений в материалах в процессе их деформирования и учитывают влияние этих повреждений на характеристики процессов деформирования.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе
  Не создавались.
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов
Созданные методические разработки предназначены для использования при проведении расчетных исследований динамики гидродинамических и механических процессов в системах и конструкциях ядерных энергетических установок (ЯЭУ); по определению ресурсных характеристик оборудования и систем проектируемых ЯЭУ; обоснованию возможности продления сроков службы эксплуатируемых ЯЭУ различных типов и назначений (установок с водоводяными реакторами для наземных и плавучих АЭС, станций теплоснабжения, кораблей ВМФ и атомных ледоколов; установок с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем для АЭС); при обосновании прочности, ресурса и надежности термоядерных установок, ядерных зарядов, аппаратов ракетной техники; при проектировании роторов агрегатов АЭС с газоохлаждаемыми ядерными реакторами нового типа; для оценки прочности магистральных газопроводов и трубопроводов АЭС; для оценки прочности камер по разборке и ликвидации боеприпасов, ударопрочных контейнеров и других аппаратов новой техники на предприятиях Росатома (РФЯЦ – ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, НИКПИ «Атомэнергопроект», ОКБМ им. И.И.Африкантова) и Минобороны.
Результаты исследований используются:
при чтении лекций студентам механико-математического факультета Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского;
при выполнении студентами курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций по специальностям механика и прикладная математика;
при подготовке докторских и кандидатских диссертаций по механике (механика деформируемого твердого тела; динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры).
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов
Результаты НИР используются при выполнении договорных работ с РФЯЦ-ВНИИЭФ и ОКБМ им. И.И.Африкантова.
Результаты исследований по проекту использованы:
при подготовке 1 докторской и 1 кандидатской диссертаций
при подготовке к 1 монографии и 3 учебных пособий,
при подготовке программ 8 специальных курсов лекций,
при подготовке 4 магистерских диссертаций.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей
Разработанные модели, методы и методики расчетов используются при выполнении студентами курсовых работ и магистерских диссертаций, аспирантами и докторантами квалификационных диссертаций, что позволяет готовить высококвалифицированных специалистов для РФЯЦ-ВНИИЭФ, ОКБМ им. И.И.Африкантова, Атомэнергопроекта и других организаций Росатома.
4. Выводы
Проведенные в рамках первого этапа исследования позволяют сделать существенный задел для выполнения проекта в целом.
Руководитель работ по проекту

Советник, академик РАН____________________ Ф.М.Митенков
06 ноября 2009 г.
М.П.
Развернуть
2
16.11.2009 - 01.12.2009
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ ЭТАПЕ № 2
«Разработка методов анализа и критериев оценки поврежденности конструкций ЯЭУ»
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от 30 09 2009 г. № 02.740.11.0410.
Шифр: «2009-1.1-000-078»
Период выполнения этапа 15.11.2009-01.12.2009
Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского», Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
Цель работы Продление срока службы и повышение надежности существующих и проектируемых аппаратов и установок атомной энергетики в эксплуатационных условиях, а также в условиях экстремальных природных и техногенных воздействий. Обеспечение достижения научных результатов мирового уровня, подготовка и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов.
Наименование разрабатываемой продукции
2.1. Разработка математических моделей, описывающих процессы деформирования и деградации материала в контролируемых зонах элементов оборудования по различным физическим механизмам (малоцикловая усталость, многоцикловая усталость, длительная прочность и т.д.).
2.2. Разработка алгоритмов реализации предложенных моделей в задачах исследования поведения элементов оборудования при различных режимах квазистатических термосиловых нагружений.
2.3. Проведение экспериментально-теоретических исследований по определению деформационных и прочностных свойств конструкционных материалов ЯЭУ и построение на их основе материальных функций моделей термопластичности, термоползучести и накопления повреждений.
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 2 этапе
Рассмотрены физические основы механизмов деградации конструкционных материалов оборудования и систем транспортных ядерных энергетических установок при неизотермическом упруго-пластическом деформировании, малоцикловой и многоцикловой усталости. Предложены математические модели неизотермического деформирования конструкционных материалов, усталостного накопления повреждений, процесса развития дефектов.
Сформулирована составная модель поврежденного материала, предложен алгоритм реализации составной модели поврежденного материала, разработаны методические основы численного решения нелинейных квазистатических задач исследования процессов деформирования и разрушения элементов оборудования ЯЭУ при квазистатических термосиловых нагружениях на основе метода конечных элементов, разработан общий алгоритм численного исследования процессов деформирования, разрушения и оценки ресурса элементов оборудования ЯЭУ при квазистатических термосиловых нагружениях.
Представлены экспериментально-теоретические методики и программы определения материальных параметров моделей термопластичности и накопления повреждений. Дано определение понятию «Базовый эксперимент». Сформулированы программы базовых экспериментов «Термопластичность», «Циклика», «Термоцикличность», «Малоцикловая усталость», «Суммирование повреждений», «Многоцикловая усталость».
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень
Разработанные модели и алгоритмы обеспечивают возможность для анализа деградации конструкционных материалов оборудования и систем ядерных энергетических установок на базе детального описания термомеханических процессов в материале исследуемых конструкций с учетом реальных свойств и условий нагружения.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе
Особые требования предъявляются к моделям, описывающим поведение конструкционных материалов в условиях силовых, тепловых и радиационных воздействий. В частности, такие модели описывают основные эффекты упруговязкопластического поведения материалов при монотонных и циклических, пропорциональных и непропорциональных, изотермических и неизотермических нагружениях, описывают основные стадии развития повреждений в материалах в процессе их деформирования и учитывают влияние этих повреждений на характеристики процессов деформирования.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе
  Не создавались.
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов
Созданные методические разработки предназначены для использования при проведении расчетных исследований динамики гидродинамических и механических процессов в системах и конструкциях ядерных энергетических установок (ЯЭУ); при определении ресурсных характеристик оборудования и систем проектируемых ЯЭУ; при обосновании возможности продления сроков службы эксплуатируемых ЯЭУ различных типов и назначений (установок с водоводяными реакторами для наземных и плавучих АЭС, станций теплоснабжения, кораблей ВМФ и атомных ледоколов; установок с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем для АЭС); при обосновании прочности, ресурса и надежности термоядерных установок, ядерных зарядов, аппаратов ракетной техники; при проектировании роторов агрегатов АЭС с газоохлаждаемыми ядерными реакторами нового типа; для оценки прочности магистральных газопроводов и трубопроводов АЭС; для оценки прочности камер по разборке и ликвидации боеприпасов, ударопрочных контейнеров и других аппаратов новой техники на предприятиях Росатома (РФЯЦ – ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, НИКПИ «Атомэнергопроект», ОКБМ им. И.И.Африкантова) и Минобороны.
Результаты исследований используются:
при чтении лекций студентам механико-математического факультета Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского;
при выполнении студентами курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций по специальностям механика и прикладная математика;
при подготовке докторских и кандидатских диссертаций по механике (динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры).
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов
Результаты НИР используются при выполнении договорных работ с РФЯЦ-ВНИИЭФ и ОКБМ им. И.И.Африкантова.
Результаты исследований по проекту использованы:
при подготовке программ 2 специальных курсов лекций
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей
Разработанные модели, методы и методики расчетов используются при выполнении студентами курсовых работ и магистерских диссертаций, аспирантами и докторантами квалификационных диссертаций, что позволяет готовить высококвалифицированных специалистов для РФЯЦ-ВНИИЭФ, ОКБМ им. И.И.Африкантова, Атомэнергопроекта и других организаций Росатома.
4. Выводы
Проведенные в рамках второго этапа исследования позволяют сделать существенный задел для выполнения проекта в целом.
Руководитель работ по проекту

Советник, академик РАН____________________ Ф.М.Митенков
24 ноября 2009 г.
М.П.
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ ЭТАПЕ № 3
Исследование задач оценки ресурса элементов и узлов несущих конструкций ЯЭУ
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от 30 09 2009 г. № 02.740.11.0410.


Шифр заявки: «2009-1.1-000-078-060»
Период выполнения этапа
01.01.2010 – 30.06.2010
Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского», Нижний Новгород, 603950, пр. Гагарина, 23
Цель работы Продление срока службы и повышение надежности существующих и проектируемых аппаратов и установок атомной энергетики в эксплуатационных условиях, а также в условиях экстремальных природных и техногенных воздействий.
Обеспечение достижения научных результатов мирового уровня, подготовка и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов.
Наименование разрабатываемой продукции
3.1. Развитие и обобщение математических моделей и методов аналитического и численного исследования гидроупругих и гидромеханических процессов в гидросистемах объектов ЯЭУ, содержащих трубопроводы, с учетом движения трубопроводов, взаимодействующих с потоком теплоносителя.
3.2. Разработка численных методик, алгоритмов и программных средств решения нелинейных задач деформирования, разрушения и оценки ресурса элементов и узлов несущих конструкций ЯЭУ в условиях термосиловых и терморадиационных воздействий, соответствующих реальным режимам эксплуатации объектов.
3.3. Верификация разработанных методических средств.
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 3 этапе
Представлена методика решения задач статических и динамических деформаций трубопроводных систем на опорах с нелинейными характеристиками. В качестве иллюстрации приведены результаты решения задачи статических деформаций трубопровода на опорах скольжения с трением и задачи динамики вертикальной консольной трубы при наличии опоры с кольцевым зазором. Проверка показала, что результаты теоретических исследований достаточно хорошо совпадают с соответствующими экспериментальными данными.
Рассмотрена задача о моделировании гидравлического удара в движущемся пространственном трубопроводе. Исследование вызванного колебаниями трубопровода нестационарного течения жидкости сведено к решению смешенной задачи с нестационарными граничными условиями. Для решения этой задачи разработан численный алгоритм, который прошёл тестирование, в результате которого получено хорошее совпадение численного и аналитического решений.
Развита общая модель поврежденного материала для исследования процессов деформирования конструкций, работающих в условиях терморадиационных воздействий. Разработаны численные методики, алгоритмы и программные средства решения нелинейных задач деформирования, разрушения и оценки ресурса элементов и узлов несущих конструкций ЯЭУ в условиях термосиловых и терморадиационных воздействий, соответствующих реальным режимам эксплуатации объектов. Разработаны соотношения моделей, описывающих поведение изотропных графитов при терморадиационных воздействиях и упруговязкопластическое деформирование нержавеющих сталей при терморадиационных воздействиях. Предложен алгоритм комбинированной шаговой схемы решения задач упруговязкопластического деформирования конструкций при квазистатических термосиловых и радиационных воздействиях. Разработаны программные средства решения нелинейных задач деформирования, разрушения и оценки ресурса элементов и узлов несущих конструкций ЯЭУ в условиях термосиловых и терморадиационных воздействий. Разработаны средства информационного обеспечения программных модулей.
Проведена верификация предложенных методических и программных средств для исследования поведения элементов конструкций, выполненных из нержавеющих сталей и конструкционных графитов при терморадиационных воздействиях.
Работа выполнена в полном соответствии с техническим заданием на НИР.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
• Представленная методика решения задач статических и динамических деформаций трубопроводных систем при наличии опор с нелинейными характеристиками обеспечивает решение задач статической прочности, сейсмостойкости и вибропрочности трубопроводных систем широкого назначения, в то время как существующие математические модели и программные средства могут достаточно надежно предсказать поведение трубопроводных систем только для случая, когда силы реакции опор являются линейными функциями смещений. Для некоторых типов опор (односторонних опор, опор с зазорами, опор скольжения с трением и т. д.) использование линейных моделей может привести к количественным ошибкам, при этом многие существенные особенности процесса вовсе не могут быть обнаружены и проанализированы.
• Разработаны численные методики, алгоритмы и программные средства решения нелинейных задач деформирования, разрушения и оценки ресурса элементов и узлов несущих конструкций ЯЭУ в условиях термосиловых и терморадиационных воздействий, соответствующих реальным режимам эксплуатации объектов. Моделирование поведения объектов осуществлено с учетом особенностей их геометрических форм, реальных условий нагружения, особенностей развития эффектов термовязкопластического деформирования и повреждений в материале объекта и взаимного влияния этих эффектов, в том числе, в условиях интенсивных радиационных воздействий. Разработаны специальные вычислительные модели, и системы специального методического, технического и информационного обеспечения.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Разработанная методика численного анализа деформаций трубопроводных систем при наличии опор с нелинейными характеристиками дает возможность повысить точность решения широкого круга практически важных задач статического и динамического нагружения трубопроводных систем, исследовать процессы, в которых нелинейные характеристики реальных опор являются определяющими. К числу таких задач следует отнести задачи циклического нагружения трубопроводов на опорах скольжения, задачи динамики трубопроводов на опорах с зазорами, задачи динамики трубопроводных конструкции с противоударными опорами и амортизаторами.
Разработанные методические, алгоритмические и программные средства позволяют исследовать деформирование изотропного графита, эксплуатирующегося в условиях температурного воздействия и нейтронного облучения, с учетом радиационного формоизменения, радиационной ползучести, зависимости модулей упругости и коэффициента температурного расширения от уровней действующей температуры и нейтронного облучения, зависимости характеристик пластичности от вида напряженно-деформированного состояния, упруговязкопластическое деформирование нержавеющих сталей с учетом термической и радиационной ползучести.
Использование при исследовании иерархической модели позволяет, с одной стороны, представить сложный процесс развития взаимосвязанных эффектов необратимого деформирования и поврежденности в виде совокупности более простых и формально независимых элементарных процессов, а с другой – использовать для их описания широкий набор имеющихся и разрабатываемых альтернативных моделей без изменения общей модели поврежденного материала.
Реализованные в работе алгоритмы, позволяют значительно сократить общую трудоемкость решения задач оценки малоцикловой прочности конструкций путем экстраполяции по циклам параметров, характеризующих упругопластическое состояние и поврежденность материала в узлах конструкции.
Верификация этих программ и используемых в них моделей и численных схем осуществлялась на примерах решения специального набора тестовых задач, для которых результаты получаемых численных решений сравнивались с известными аналитическими зависимостями, и зависимостями полученными на основе экспериментальных данных, а также с результатами расчётов по альтернативным программным средствам.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
Созданы специализированные программы для анализа конструкций, выполненных из нержавеющих сталей (программа UMB ВК УПАКС) и конструкционных графитов (программа UMGS ВК УПАКС).
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов
Созданные методические разработки предназначены для использования при проведении расчетных исследований динамики гидродинамических и механических процессов в системах и конструкциях ядерных энергетических установок (ЯЭУ); по определению ресурсных характеристик оборудования и систем проектируемых ЯЭУ; обоснованию возможности продления сроков службы эксплуатируемых ЯЭУ различных типов и назначений (установок с водоводяными реакторами для наземных и плавучих АЭС, станций теплоснабжения, кораблей ВМФ и атомных ледоколов; установок с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем для АЭС); при обосновании прочности, ресурса и надежности термоядерных установок, для оценки прочности магистральных газопроводов и трубопроводов АЭС и других аппаратов новой техники на предприятиях Росатома (РФЯЦ – ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, НИКПИ «Атомэнергопроект», ОКБМ им. И.И.Африкантова) и Минобороны.
Результаты исследований используются:
при чтении лекций студентам механико-математического факультета Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского;
при выполнении студентами курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций по специальностям механика и прикладная математика;
при подготовке докторских и кандидатских диссертаций по механике (механика деформируемого твердого тела; динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры).
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Результаты НИР используются при выполнении договорных работ с РФЯЦ-ВНИИЭФ и ОКБМ им. И.И.Африкантова.
Результаты исследований по проекту использованы при подготовке программ 4 специальных курсов лекций.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Разработанные модели, методы и методики расчетов используются при выполнении студентами курсовых работ и магистерских диссертаций, аспирантами и докторантами квалификационных диссертаций, что позволяет штучно готовить соответствующих специалистов для таких организаций как РФЯЦ-ВНИИЭФ и ОКБМ им. И.И.Африкантова.
4. Выводы
Проведенные в рамках третьего этапа исследования позволяют сделать существенный задел для выполнения проекта в целом.

Руководитель работ по проекту
Главный научный сотрудник
  академик РАН Ф.М.Митенков
Развернуть
4
01.07.2010 - 01.12.2010
Сформулированы математические модели нелинейного деформирования и разрушения элементов конструкций ядерных энергетических установок (ЯЭУ)при динамическом нагружении.
На основе метода конечных элементов и явной схемы интегрирования по времени типа «крест» развиты общий алгоритм и программные средства чис-ленного исследования процессов деформирования и разрушения элементов оборудования ЯЭУ при динамических нагружениях.
Разработано семейство сопрягаемых друг с другом конечных элементов, позволяющих исследовать нелинейную динамику конструкций, включающих массивные тела, тонкостенные оболочки и стержни. Развиты численные схемы моделирования контактного взаимодействия деформируемых элементов конструкций на несогласованных конечноэлементных сетках.
Создана новая модификация специализированного вычислительного
комплекса программ «Динамика-3» для анализа нестационарного деформирования и разрушения конструкций при ударных и импульсных нагружениях.
Разработанные методики позволяют в рамках единой численной схемы исследовать динамику сложных конструкций, включающих массивные тела, тонкостенные оболочки и стержни, с учетом их контактного взаимодействия с окружающими/заполняющими средами. Моделирование поведения объектов осуществляется с учетом особенностей их геометрических форм, реальных условий нагружения, особенностей нелинейных эффектов деформирования и повреждений в материале объекта.
Разработанные методические, алгоритмические и программные средства позволяют значительно сократить общую трудоемкость решения задач оценки динамической прочности конструкций.
Созданные методические и программные разработки предназначены для про-ведения расчетных исследований динамики нелинейных процессов деформирования и разрушения конструкций ЯЭУ при ударном и импульсном нагружении; для оценки прочности и обоснования безопасности эксплуатируемых ЯЭУ различных типов и назначений; магистральных газопроводов и трубопроводов АЭС и других аппаратов новой техники на предприятиях Росатома (РФЯЦ – ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, НИКПИ «Атомэнергопроект», ОКБМ им. И.И.Африкантова) и Минобороны.
Результаты исследований могут быть также использованы в учебном процессе при чтении лекций, выполнении курсовых и дипломных работ, магистерских диссертаций, при подготовке докторских и кандидатских диссертаций по механике (специальности 01.02.04 - механика деформируемого твердого тела; 01.02.06 - динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры).
Развернуть
5
01.01.2011 - 31.05.2011
Развита модель, описывающая анизотропию механических свойств трансверсально-изотропных материалов. Модель реализована в составе программы UMGS ВК УПАКС, что позволяет проводить численное моделирование деформирования конструкций из анизотропного графита, эксплуатирующихся при термосиловых воздействиях и нейтронном облучении, с учетом радиационного формоизменения, радиационной ползучести, зависимости модулей упругости и коэффициента температурного расширения от уровней действующей температуры и нейтронного облучения, зависимости характеристик пластичности от вида напряженно-деформированного состояния.
Проведен анализ закономерностей деформирования стали Х16Н11М3 в условиях терморадиационных воздействий. Получены значения параметров моделей радиационного распухания, пластического деформирования, радиационной и термоактивированной ползучести стали Х16Н11М3 в зависимости от повреждающей дозы, описывающих поведение этого материала в программе UMB ВК УПАКС.
Разработаны концепция и методика расчетной оценки выработанного и прогноза остаточного ресурса опасных зон конструктивных элементов оборудования и систем ЯЭУ по фактической их нагруженности в условиях эксплуатации и с использованием современных методов и средств неразрушающего контроля состояния материала конструктивных элементов в процессе эксплуатации.
По сравнению с методикой, основывающейся на «Нормах расчета на прочность…», разработанная методика расчетной оценки выработанного и прогноза остаточного ресурса опасных зон конструктивных элементов при эксплуатационном мониторинге ресурса оборудования и систем ЯЭУ имеет ряд преимуществ, учитывая физическую меру поврежденности материала, которая может контролироваться современными методами неразрушающего контроля состояния материала; физические процессы неизотермического упругопластического деформирования материала; нелинейные многоосные процессы накопления и суммирования усталостных повреждений. В сочетании с адекватным моделированием указанных процессов она позволяет надёжно контролировать выработанный и прогнозировать остаточный ресурс критических конструктивных элементов оборудования и систем ЯЭУ с учётом обоснованных коэффициентов
запаса на базе накапливающейся в процессе мониторинга ресурса уточнённой информации об истории их эксплуатационного нагружения.
Развернуть
6
01.06.2011 - 20.09.2011
Сформулированы математические модели нелинейного деформирования элементов конструкций ЯЭУ при экстремальных и техногенных воздействиях. На основе метода конечных элементов и явной схемы интегрирования по времени типа «крест» разработан общий алгоритм численного исследования процессов прочности элементов оборудования ЯЭУ при динамических нагружениях.
Созданы методические и программные средства численного анализа последствий запроектной аварии типа ULOF в двумерной и трехмерной постановке.
Созданы методические и программные средства численного анализа последствий действия сейсмических нагрузок на ЯЭУ.
Созданы методические и программные средства численного анализа последствий падения самолета на корпус реактора.
Проведены патентные исследования по теме проекта. Анализ патентной документации показал высокий интерес к исследуемой области. Возросшая в последние годы активность патентования (особенно за рубежом) подтвердила востребованность дальнейших исследований надежности и прочности конструкций атомной энергетики и предложения новых подходов, математических моделей и методов решения.
В рамках разработанной программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс модернизировано девять учебных программ спецкурсов, читающихся студентам механико-математического факультета Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского; опубликованы 1 монография и 3 учебно-методических пособия.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2005, 1 мес.
Бюджетные средства
0,35 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2009 - 2011, 23 мес.
Бюджетные средства
4,2 млн
Организация
МАИ
профинансировано
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области систем безопасности атомной энергетики.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 18 мес.
Бюджетные средства
28 млн
Количество заявок
9
Тема
Разработка промышленных технологий и оборудования для нанесения многофункциональных тонкопленочных нанокомпозитных покрытий для энергетических установок.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
5,5 млн
Количество заявок
3
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области развития систем безопасности для атомной энергетики.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 19 мес.
Бюджетные средства
28 млн
Количество заявок
24
Тема
Организационно-техническое обеспечение проведения всероссийской молодежной конференции «Нанотехнологии в производстве авиационных газотурбинных двигателей летательных аппаратов и энергетических установок»
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
0
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области развития систем обеспечения взрывобезопасности водородно-воздушных смесей в атомной энергетике и других отраслях промышленности.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
9 млн
Количество заявок
2