НЕОБРАТИМОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗОГРЕВ УПРУГОВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА В КРУГЛОЙ ТРУБЕ ПРИ НАЛИЧИИ СЛОЯ СМАЗКИ
Сведения об авторах
- Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Российская Федерация
- Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Российская Федерация; Владивостокский государственный университет, Владивосток, Российская Федерация
- Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Российская Федерация
Аннотация
В рамках модели больших деформаций рассматривается неизотермическая краевая задача о деформировании материала в жесткой круглой трубе при наличии слоя смазки. Деформирование и продвижение материала и смазки происходит вследствие приложения возрастающего со временем перепада давления. Сначала на границе трубы со смазкой выполняются условия прилипания, затем при увеличении нагрузки смазочный материал начинает проскальзывать, и трение о трубу вызывает его разогрев. Разогрев материалов также происходит в процессе накопления ими пластических деформаций. Основной материал и смазка обладают упругими, вязкими и пластическими свойствами, а также имеют разные значения упругих модулей, предела текучести и коэффициента вязкости. Также учитывается зависимость пределов текучести и коэффициентов вязкости от температуры. Рассмотрены обратимое деформирование, возникновение и развитие вязкопластического течения в слое смазки и распространение течения в основной материал.
Ключевые слова
термоупругостьвязкопластическое течениебольшие деформациидеформационное теплопроизводствотеплопроводностьсвязанное термодеформирование.
Irreversible Deforming and Heating of an Elastoviscoplastic Material in a Round Pipe with a Lubricant Layer
The paper presents a non-isothermal boundary value problem of material deformation in a rigid round pipe in the presence of a lubricant layer within the large strain model. Deformation and movement of the material and lubricant occur under a pressure difference increasing with time. Initially, the adhesion conditions are satisfied at the boundary of the pipe with the lubricant, then, as the load increases, the lubricant begins to slip, and friction against the pipe causes its heating. Heating of the materials also takes place in the process of accumulation of plastic strains. The base material and the lubricant have elastic, viscous and plastic properties, and also have different values of elastic moduli, yield strength and viscosity coefficient. The dependence of yield strengths and viscosity coefficients on temperature is also taken into account. Reversible deformation, occurrence and development of viscoplastic flow in the lubricant layer and flow propagation into the base material are considered.
Keywords
thermoelasticityviscoplastic flowlarge strainsdeformation heat productionthermal conductivitycoupled thermal deformation.
Литература
- 1.Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. – М.: Машиностроение, 1968. – 480 с. Scholar
- 2.Погодаев, Л.И. Теория и практика прогнозирования из- носостойкости и долговечности материалов и деталей машин / Л.И. Погодаев, Н.Ф. Голубев; С.-Петерб. гос. ун-т вод. комму- никаций. – СПб.: СПбГУВК, 1997. – 415 с. Scholar
- 3.Технологическое обеспечение и повышение эксплуата- ционных свойств деталей и их соединений / А.Г. Суслов [и др.]; под общ. ред. А.Г. Суслова. – М.: Машиностроение, 2006. – 447 с. Scholar
- 4.Когаев, В.П. Прочность и износостойкость деталей ма- шин / В.П. Когаев, Ю.М. Дроздов. – М.: Металлургия, 1972. – 192 с. Scholar
- 5.Криони, Н.К. Наноструктурированные вакуумные ионно-плазменные покрытия / Н.К. Криони, М.Ш. Мигранов, С.Р. Шехтман. – М.: Инновационное машиностроение, 2017. – 367 с. Scholar
- 6.Григорьев, С.Н. Современные многослойно-композицион- ные наноструктурированные покрытия для твердосплавного и ке- рамического режущего инструмента / С.Н. Григорьев, А.А. Вере- щака, М.А. Волосова. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2020. – 164 с. Scholar
- 7.Композиционное неорганическое покрытие с напоно- ристой матрицей из оксида алюминия / Ю.В. Юферов [и др.] // Вестник технологического университета. – 2017. – 20(12). – С. 35–37. Scholar
- 8.Многослойные наноструктурные композиционные по- крытия для фрезерования хромоникелевых сплавов / М.Ш. Ми- гранов [и др.] // Вестник Тверского государственного техниче- ского университета. Серия: Технические науки. – 2022. – № 3 (15). – С. 30–37. DOI: 10.46573/2658-5030-2022-3-30-37 Scholar
- 9.Бернштейн, М.Л. Термомеханическая обработка стали / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский, Л. М. Капуткина. – М.: Металлургия, 1983. – 480 с. Scholar
- 10.Лахтин, Ю.М. Металловедение и термическая обра- ботка металлов / Ю.М. Лахтин. – М.: Металлургия, 1983. – 360 с. Scholar
- 11.Смирнов, М.А. Основы термической обработки стали / М.А. Смирнов, В.М. Счастливцев, Л.Г. Журавлев. – Екатерин- бург: УрО РАН, 1999. – 496 с. Scholar
- 12.Колмогоров, В.Л. Механика обработки металлов дав- лением / В.Л. Колмогоров. – Екатеринбург: Издат. Уральского гос. техн. ун-та – УПИ, 2001. – 836 с. Scholar
- 13.Steel and its heat treatment / ed. by T. Holm, P. Olsson, E. Troell. – Molndal: Swerea IVF, 2012. – 712 p. Scholar
- 14.Переверзева, О.В. Распределение теплоты между тру- щимися телами / О.В. Переверзева, В.А. Балакин // Трение и износ. – 1992. Т. 13. – № 3. – С. 507–516. Scholar
- 15.Балакин, В.А. Теплофизические процессы в зоне фрикционного контакта / В.А. Балакин, В.П. Сергиенко, Ю.В. Лысенок // Трение и износ. – 2001. – Т. 22, № 1. – С. 5–9. Scholar
- 16.Kennedy, F.E. Thermal and thermomechanical effects in dry sliding / F.E. Kennedy // Wear. – 1984. – Vol. 100. – I. 1–3. – P. 453–476. DOI: 10.1016/0043-1648(84)90026-7 Scholar
- 17.Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе [и др.] / под общ. ред. А.В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, 2003. – 576 с. Scholar
- 18.Амосов, А.П. Разогрев твердых тел при трении с из- носом / А.П. Амосов // Доклады АН СССР, 1980. – Т. 252, № 2. – С. 344–347. Scholar
- 19.Быковцев, Г.А. Конечные деформации упругопласти- ческих сред / Г.А. Быковцев, А.В. Шитиков // Докл. АН. – 1990. – Т. 311, № 1. – С. 59–62. Scholar
- 20.Буренин, А.А. Об одной простой модели для упруго- пластической среды при конечных деформациях / А.А. Буре- нин, Г.И. Быковцев, Л.В. Ковтанюк // Докл. АН. – 1996. – Т. 347, № 2. – С. 199–201. Scholar
- 21.Буренин, А.А. Большие необратимые деформации и упругое последействие / А.А. Буренин, Л.В. Ковтанюк. – Вла- дивосток: Дальнаука, 2013. – 312 с. Scholar
- 22.Ковтанюк, Л.В. Моделирование больших упругопла- стических деформаций в неизотермическом случае / Л.В. Ко- втанюк // Дальневост. матем. журн. – 2004. – Т. 5, № 1. – С. 110–120. Scholar
- 23.Ковтанюк, Л.В. О теории больших упругопластиче- ских деформаций при учете температурных и реологических эффектов / Л.В. Ковтанюк, А.В. Шитиков // Вестник ДВО РАН. – 2006. – № 4. – С. 87–93. Scholar
- 24.Ковтанюк, Л.В. Производство тепла за счет деформа- ций ползучести и пристеночного вязкопластического течения в материале пробки в круглой трубе под действием переменного перепада давления / Л.В. Ковтанюк, Г.Л. Панченко, Е.О. По- пова // Изв. РАН. МТТ. – 2024. – № 5. – С. 84–101. DOI: 10.31857/S1026351924050054 Scholar
- 25.Ковтанюк, Л.В. Деформирование и разогрев за счёт приповерхностного трения материала пробки в круглой трубе при её движении под действием изменяющегося перепада давления / Л.В. Ковтанюк, Г.Л. Панченко, Е.О. Попова // Уче- ные записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. – 2024. – № 7 (79). – С. 68–76. Scholar
- 26.Лурье, А.И. Нелинейная теория упругости / А.И. Лу- рье. – М.: Наука, 1980. – 512 с. Scholar
- 27.Ишлинский, А.Ю. Математическая теория пластич- ности / А.Ю. Ишлинский, Д.Д. Ивлев. – М.: Физматлит, 2001. – 704 с. Scholar
- 28.Быковцев, Г.И. Теория пластичности / Г.И. Быковцев, Д.Д. Ивлев. – Владивосток: Дальнаука, 1998. – 528 с. Scholar
- 29.Pla, F. Bifurcation phenomena in a convection problem with temperature dependent viscosity at low aspect ratio / F. Pla, A.M. Mancho, H. Herrero // Physica D: Nonlinear Phenomena. – 2009. – Vol. 238, iss. 5. – P. 572–580. DOI: 10.1016/j.physd.2008.12.015 Scholar
- 30.Самарский, А.А. Теория разностных схем / А.А. Самар- ский. – М.: Наука, 1989. – 616 с. Scholar
- 1.Kragelsky I.V. Trenie i iznos [Friction and wear]. Moscow, Mashinostroenie, 1968. 480 p. Scholar
- 2.Pogodaev L.I., Golubev N.F. Teoriia i praktika prognozi- rovaniia iznosostoikosti i dolgovechnosti materialov i detalei mashin [Theory and practice of forecasting wear resistance and durability of materials and machine parts]. St. Petersburg state university of water communications, Saint Petersburg, SPbGUVK, 1997. 415 p. Scholar
- 3.Suslov A.G. et al. Tekhnologicheskoe obespechenie i pov- yshenie ekspluatatsionnykh svoistv detalei i ikh soedinenii [Tech- nological support and improvement of operational properties of parts and their connections]. Moscow, Mashinostroenie, 2006. 447 p. Scholar
- 4.Kogaev V.P., Drozdov Yu.M. Prochnost’ i iznosostoikost’ detalei mashin [Strength and wear resistance of machine parts]. Moscow, Mashinostroenie, 1972. 192 p. Scholar
- 5.Krioni N.K., Migranov M.Sh., Shekhtman S.R. Nanostrukturirovannye vakuumnye ionno-plazmennye pokrytiia [Nanostructured vacuum ion-plasma coatings]. Moscow, Innovatsionnoe mashinostroenie, 2017. 367 p. Scholar
- 6.Grigor'ev S.N., Vereshchaka A.A., Volosova M.A. Sovremennye mnogosloino-kompozitsionnye nanostrukturirovannye pokrytiia dlia tverdosplavnogo i keramicheskogo rezhushchego instrumenta [Modern multilayer composite nanostructured coatings for carbide and ceramic cutting tools]. Moscow, MGTU «STANKIN», 2020. 164 p. Scholar
- 7.Yuferov Yu. V., Baranov M. V., Stoyanov O. V., Beketov A. R. Kompozitsionnoe neorganicheskoe pokrytie s nanoporistoi matritsei iz oksida aliuminiia [Composite inorganic coating with a nanoporous matrix of aluminum oxide]. Vestnik tekhnolog- icheskogo universiteta, 2017, 20(12), pp. 35-37. Scholar
- 8.Migranov M.Sh., Isaev E.V., Migranov A.M., Mosenz I.I., Gusev A.S., Oplesnin S.S. Mnogoslovnje nanostrukturnye kompo- zitsionnye pokrytiia dlia frezervoaniia khromonikelevykh splavov [Multilayer nanostructured composite coatings for milling chro- mium-nickel alloys]. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia «Tekhnicheskie nauki», 2022, i. 3 (15), pp. 30-37. doi: 10.46573/2658-5030-2022-3-30-37 Scholar
- 9.Bernshtein M.L., Zaimovskii V.A, Kaputkina L.M. Termomekhanicheskaia obrabotka stali [Thermomechanical treat- ment of steel]. Moscow, Metallurgiia, 1983, 480 p. Scholar
- 10.Lakhtin U.M. Metallovedenie i termicheskaia obrabotka metallov [Metal science and heat treatment of metals]. Moscow, Metallurgiia, 1983, 360 p. Scholar
- 11.Smirnov M.A., Schastlivtsev V.M., Zhuravlev L.G. Os- novy termicheskoi obrabotki stali [Basics of heat treatment of steel]. Ekaterinburg, URO RAN, 1999, 496 p. Scholar
- 12.Kolmogorov V.L. Mekhanika obrabotki metallov davleniem [Mechanics of metal forming]. Ekaterinburg, Izdat. Ural'skogo gos. tekhn. un-ta – UPI, 2001, 836 p. Scholar
- 13.Steel and its heat treatment / ed. by T. Holm, P. Olsson, E. Troell. Molndal, Swerea IVF, 2012, 712 p. Scholar
- 14.Pereverzeva O. V., Balakin V. A. Raspredelenie teploty mezhdu trushchimisia telami [Distribution of heat between rubbing bodies]. Trenie i iznos, 1992, Vol. 13, No. 3, pp. 507-516. Scholar
- 15.Balakin V. A., Sergienko V. P., Lysenok IU. V. Teplofizi- cheskie protsessy v zone fraktionsnogo kontakta [Thermophysical processes in the frictional contact zone]. Trenie i iznos, 2001, Vol. 22, No. 1, pp. 5-9. Scholar
- 16.Kennedy F.E. Thermal and thermomechanical effects in dry sliding. Wear, 1984, Vol. 100, No. 1-3, pp. 453-476. doi: 10.1016/0043-1648(84)90026-7 Scholar
- 17.Chichinadze A.V. et al. Trenie, iznos i smazka (tribologiia i tribotekhnika) [Friction, wear and lubrication (tribology and tribo- technics)]. Moscow, Mashinostroenie, 2003, 576 p. Scholar
- 18.Amosov A.P. Razogrev tverydkyh tel pri trenii s iznosom [Heating of solids during friction with wear]. Doklady AN USSR, 1980, Vol. 252, No. 2, pp. 344-347. Scholar
- 19.Bykovtsev G. I., Shitikov A. V. Finite deformations in an elas- toplastic medium. Sov. Phys. Dokl., 1990, Vol. 35, No. 3, pp. 297-299. Scholar
- 20.Burenin A. A., Bykovtsev G. I., Kovtanyuk L. V. A simple model of finite strain in an elastoplastic medium. Dokl. Phys., 1996, Vol. 41, No. 3, pp. 127-129. Scholar
- 21.Burenin A. A., Kovtanyuk L. V. Bol'shie neobratimye de- formatsii i uprugoe posledeistvie [Large Irreversible Deformations and Elastic Aftereffect]. Vladivostok,Dal'nauka, 2013, 312 p. Scholar
- 22.Kovtanyuk L. V. Modelirovanie bol'shikh uprugoplastich- eskikh deformatsii v neizotermicheskom sluchae [Modeling of large elastoplastic deformations in an nonisothermal case] Dal'nevost. Mat. Zh., 2004, Vol. 5, No. 1, pp. 110-120. Scholar
- 23.Kovtanyuk L. V., Shitikov A.V. O teorii bol'shikh upru- goplasticheskikh deformatsii pri uchete temperaturnykh i reolog- icheskikh effektov [On the theory of large elastoplastic defor- mations taking into account temperature and rheological effects]. Vestn. DVO RAN, 2006, No. 4, pp. 87-93. Scholar
- 24.Kovtanyuk, L.V., Panchenko, G.L., Popova, E.O. Heat produc- tion due to creep strains and wall viscoplastic flow in the plug material in a round pipe under the action of variable pressure difference. Mech. Solids, 2024, Vol. 9, pp. 2694–2705. doi:10.1134/S0025654424604270 Scholar
- 25.Kovtanyuk L.V., Panchenko G.L., Popova E.O. Deformi- rovanie i razogrev za schet pripoverkhnostnogo treniia materiala probki v krugloi trube pri ee dvizhenii pod destviem izme- niaiushchegosia perepada davleniia [Deformation and heating due to surface friction of the plug material in a round pipe as it moves under the action of a changing pressure difference]. Uchenye zapiski Komsomol'skogo-na-Amure gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2024, No. 7 (79), pp. 68-76. Scholar
- 26.Lurie A.I., Nelineinaia teoriia uprugosti [Nonlinear theory of elasticity]. Moscow, Nauka, 1980, 512 p. Scholar
- 27.Ishlinsky A. Yu., Ivlev D.D. Matematicheskaia teoriia plas- tichnosti [Mathematical theory of plasticity]. Moscow, Fizmatlit, 2001, 704 p. Scholar
- 28.Bykovtsev G. I., Ivlev D. D. Teoriia plastichnosti [Plasticity Theory] Vladivostok, Dal'nauka 1998, 528 p. Scholar
- 29.Pla F., Mancho A.M., Herrero H. Bifurcation phenomena in a convection problem with temperature dependent viscosity at low aspect ratio // Physica D: Nonlinear Phenomena, 2009, Vol. 238, No. 5, pp. 572-580. doi: 10.1016/j.physd.2008.12.015 Scholar
- 30.Samarskii A. A. Teoriia raznostnykh skhem [Theory of dif- ference schemes]. Moscow, Nauka, 1989, 616 p. Scholar
Другие статьи выпуска
Весь выпуск (№ 3, 2025)- КРИВОЛИНЕЙНЫЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АКТЮАТОРЫ ИЗГИБНОГО ТИПА С УПРАВЛЯЕМОЙ ФОРМОЙ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯс. 5–18
- АНАЛИЗ УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ, ИНДУЦИРОВАННЫХ ГИДРИДНЫМ ПРЕВРАЩЕНИЕМ В МАГНИИ, В РАМКАХ ГРАДИЕНТНОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИс. 19–28
- РЕШЕНИЕ ВТОРОЙ ОСНОВНОЙ НЕОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ЗАДАЧИ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ ДЛЯ АНИЗОТРОПНЫХ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯс. 29–41
- ВЛИЯНИЕ СНЕЖНОГО ПОКРОВА И ГЛУБИНЫ ВОДОЕМА НА СПОСОБНОСТЬ РАЗРУШАТЬ ЛЕДЯНОЙ ПОКРОВ СУДАМИ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ ПРИ ИХ ДВИЖЕНИИ «ФРОНТОМ»с. 42–53
- АВТОМОДЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ПОЛЕЙ ВБЛИЗИ ВЕРШИНЫ РАЗРЕЗА В ПРОЦЕССЕ ПОЛЗУЧЕСТИ В УСЛОВИЯХ АУГМЕНТАЦИИ ПОВРЕЖДЕННОСТИс. 54–69
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОСЕТЕЙ ДЛЯ УТОЧНЕНИЯ И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ ДИСПЕРСНО НАПОЛНЕННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ (КОНТАКТНЫЙ И ПОЛУКОНТАКТНЫЙ РЕЖИМЫ)с. 70–80
- МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО НАГРУЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА, ЗАПОЛНЕННОГО ЖИДКОСТЬЮс. 92–100
- ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОБЩЕНИЕ ТЕОРИИ ТЕРМОУПРУГОЙ ДИФФУЗИИ ДЛЯ СРЕДЫ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ПЛОТНОСТЬЮс. 101–113
- ДУПЛЕКСНЫЕ СТАЛИ: СТРУКТУРА, ЭКСПЕРИМЕНТЫ, МАКРОФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ КОНСТИТУТИВНЫЕ МОДЕЛИ (ОБЗОР)с. 114–134