Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Candidate of Technical Sciences, Researcher
кандидат технических наук, научный сотрудник
Doctor of Technical Sciences, Leading Researcher
доктор технических наук, ведущий научный сотрудник
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Chief Project Engineer
кандидат физико-математических наук, главный инженер проектов
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Construction Technology and Structural Materials, Academy of Engineering
кандидат технических наук, доцент кафедры технологий строительства и конструкционных материалов, инженерная академия
Industrial building structures operate under severe conditions. An apt example of such structures are fan cooling towers, which resist significant vibration loads caused by a running fan; at the same time, the internal surfaces of the structures are exposed to relatively high temperatures from contact with cooled water, and the external surfaces are constantly exposed to the environment. The well-known approach to structural diagnostics does not take into account changes in the integral mechanical properties of thin-walled structural elements and the formation of local depressions and holes. Using the example of a large-sized fan cooling tower, an approach to diagnostics of structures affected by vibration from a running fan and the temperature of the cooled water, as well as the environment, is described. The effect of vibration and temperature on the process of corrosion wear of thin-walled structural elements has been studied experimentally and theoretically. Based on a new version of the finite element method developed for calculating structures in a cylindrical coordinate system, the initial and current state of the metal part of the fan cooling tower is investigated, taking into account plastic deformations. When analyzing the current state, corrosion defects and changes in the stiffness properties of thin-walled elements caused during operation as a result of the combined effects of vibration and relatively high temperatures were taken into account. It has been established that the presence of vibration and elevated ambient temperature contribute to accelerated corrosion; at the same time, the effect increases with increasing temperature and time of exposure to vibration. Corrosion wear leads to a significant increase in stresses and the formation of plastic deformations, which leads to a redistribution of stresses. It is noted that the discovered effects must be taken into account in the design and service of metal structures that experience significant vibration loads and operate at high temperatures.
Промышленные строительные конструкции работают в тяжелых эксплуатационных условиях. Ярким примером таких конструкций являются вентиляторные градирни, которые воспринимают существенные вибрационные нагрузки, вызываемые от работающего вентилятора; при этом внутренние поверхности конструкций испытывают воздействие относительно высоких температур от контакта с охлаждаемой водой, а наружные поверхности находятся постоянно под воздействием окружающей среды. Известный подход диагностики конструкции не учитывает изменение интегральных механических свойств тонкостенных элементов конструкций и образование локальных углублений и сквозных отверстий. На примере крупногабаритной вентиляторной градирни описан подход диагностики конструкций, подверженных воздействию вибрации от работающего вентилятора и температуры охлаждаемой воды, а также окружающей среды. Экспериментально-теоретическим методом исследовано влияние вибрации и температуры на процесс коррозионного износа тонкостенных элементов конструкций. На базе нового варианта метода конечных элементов, развитого для расчета конструкций в цилиндрической системе координат, исследовано исходное и актуальное состояние металлической части вентиляторной градирни с учетом пластических деформаций. При расчете актуального состояния были учтены коррозионные дефекты и изменения жесткостных свойств тонкостенных элементов, возникших в процессе эксплуатации в результате комплексного воздействия вибрации и относительно высоких температур. Установлено, что наличие вибрации и повышенная температура среды способствуют ускоренной коррозии; при этом с увеличением температуры и времени воздействия вибрации эффект усиливается. Коррозионный износ приводит к существенному росту напряжений и образованию пластических деформаций, что обусловливает перераспределение напряжений. Отмечено, что обнаруженные эффекты необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации металлических конструкций, испытывающих существенные вибрационные нагрузки и работающих при высоких температурах.