The current stage of civil engineering is characterized by special attention to the safety of structures with a long service life. Such objects were designed several decades ago and their safe operation was ensured by significant safety margins. Now this approach to safety has been replaced by the concept of acceptable risk. It forms the basis of a risk based inspection (RBI) maintenance strategy. The transition from preventive maintenance strategies to a technical condition maintenance is substantiated. Complex indicators of technical condition, suitable for RBI- maintenance, are considered. The methodology of the resource safety index (RSI) is proposed. The latter is used as an indicator of risk. Special models of fatigue resistance is required for its control. The purpose of this paper is to build fatigue models for critical structural elements that are serviced according to the RBI concept. Instead of the traditional S-N curve, the lifetime general equation (first model) be used, where by the arguments are the main influence factors. Along with this, a modified ε - N equation is proposed for deformation criteria. The novelty of this equation is that it uses the rate of S-N- curve (slope) obtained in the first model with high cycle fatigue. The second model, combining the results of fatigue tests, is the equation for the dispersion of durability. The third model is the accumulated damage function under overloads. The efficiency of the RSI method is demonstrated by the example of the reliability assessment of the high strength bolts. Thanks to RSI method forecasting, during RBI-maintenance, parts can be used 3-5 times longer than with traditional methods.

Мета. Дослідження напружено-деформованого стану станини робочої кліті прошивного стану трубопрокатного агрегату 350 (ТПА 350). Розробка методики визначення надійності станини робочої кліті прошивного стану ТПА 350 після її довготривалої експлуатації. Розробка стратегії подальшої експлуатації прошивного стану ТПА 350.Методика. При виконанні роботи проводилися тензометрічні виміри напружень, що виникають у станині прошивних  станів ТПА 350, проводилися дослідження 3D моделі станини. Було розроблено математичні моделі для визначення функції розподілу довговічності станини прошивного стану та показника безпеки, а також для визначення довговічності станини при наявності існуючих дефектів.Результати. Наведено результати досліджень 3D моделі станин прошивного стану ТПА 350. Визначено напружено-деформований стан робочої кліті прошивного стану ТПА 350. Встановлено, що в станиніробочої кліті прошивного стану виникають максимальні напруження в зонах виявлених раніше тріщин, місця концентрації максимальних напружень «мігрують» при зміні умов закріплення станіни. Виявлено, що небезпеку представляють дефекти (тріщини), які з’являються в напружених зонах станини робочої кліті. Виявлено, що початкові розміри дефектів малі для надійного діагностування, але їх критичні розміри достатньо великі, щоб їх не виявити при обстеженнях. Встановлено, що безпека станини прошивного стану при більш жорстких умовах експлуатації, які фактично спостерігаються у реальності, була вичерпана після 75 років експлуатації. Дослідженнями напружено-деформованого стану встановлено, що зазори в місці з'єднання кришки й станини робочої кліті сприяють росту локальних напружень, наслідки появи яких аналізувалися в даній роботі. Наукова новизна. Вперше проведено дослідження надійності станини прошивного стану ТПА 350 після 80 років експлуатації. При розробці математичної моделі опору втомному руйнуванню використано І та ІІ моди руйнування.   Практична цінність. Розрахунки показують, що в даний момент станина прошивного стану працює в зоні повного ризику, що супроводжується утворенням тріщин. Період живучості сферичного дефекту становить близько 5 років, після цього дефект трансформується в тріщину з погано визначною геометрією й розвивається по закономірностях, що вимагають окремого вивчення. Показано, що найбільш ефективно в цьому плані здійснювати її контроль неруйнуючими діагностичними методами. Для продовження експлуатації станини прошивного стану пропонується: надійно закріпити верхню кришку станини прошивного стану гвинтовим механізмом фіксації. Запропоновано максимально знизити (виключити) кількість труб, що виготовляються, із сплавів, що важко деформуються, робити діагностування кліті й регулярно перевіряти розміри тріщин.

The amalgamation procedure is actual when using structural methods of reliability. This may apply as the case of the action of a complex of damaging processes on a structural element and the case of the action of a certain damaging process on a system of elements. Classical methods of reliability are poorly adapted for powertrain mechanical systems with a series structural scheme of elements subjected to the gradual influence of several degradation processes. The problem of amalgamation of individual indicators is exacerbated at the stage of operation when diagnosing the technical state of the mechanical system. The application of the classical rule of amalgamation by multiplying the probabilities of survival leads to the effect of over-maintenance. New rules of amalgamation have been developed, which deprive the assessment of the reliability of excessive conservatism. The complex index of the technical condition is offered-the resource safety index (RSI). Its use determines the remaining lifetime. The algorithm for searching the RSI contains an assessment of the criticality of the failure. The search of RSI under the influence of the complex of damaging processes on the element of the powertrain system is demonstrated. The efficiency of the RSI method is shown by the example of the reliability assessment of aircraft bolts. Application of the RSI method increases the guaranteed lifetime by 4-10 times compared with traditional methods.

No abstract