УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ С КОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЖЕНИЯХ

Сведения об авторах
  • Московский политехнический университет, Москва, Российская Федерация
  • Московский политехнический университет, Москва, Российская Федерация
  • Московский политехнический университет, Москва, Российская Федерация

Аннотация

Приведены результаты экспериментально-теоретических исследований конструкций с концентраторами напряжений при циклических нагружениях. Исследования осуществлены на цилиндрических образцах с кольцевой выточкой при мягком циклическом нагружении. Материал образцов – бронзовый сплав БрХ08-Ш. При проведении испытаний образцов методом корреляции цифровых изображений проводится замер деформации материала на поверхности выточки, что позволяет определить характер изменения ее размаха от цикла к циклу. Для математического моделирования упругопластического поведения и разрушения конструкции с концентраторами напряжений используется вариант теории пластичности, основанный на теории течения при комбинированном упрочнении. В выбранной модели пластичности введена поверхность памяти, разделяющая процессы монотонного и циклического нагружения. Такое разделение позволяет учитывать различные особенности изотропного и анизотропного упрочнения материала. Анизотропное упрочнение представляется в виде суммы микронапряжений трех различных типов, позволяющих описывать эффекты посадки и вышагивания петли упругопластического гистерезиса. Модель пластичности позволяет проводить оценку поврежденного состояния материала на основе кинетического уравнения накопления повреждений, базирующегося на энергетическом принципе (работа микронапряжений на поле пластических деформаций). Модель поведения материала внедрена в конечно-элементный программный комплекс. По результатам расчетов построены картограммы накопленной пластической деформации и интенсивности напряжений. Проведено сравнение результатов расчетов и экспериментов по размаху осевой деформации, средней осевой деформации на поверхности выточки и числу циклов до разрушения. Получено, что в конструкции с выточкой радиусом 0,25 мм в зоне концентрации реализуется жесткое нагружение, а с радиусом 1 мм в зоне концентрации реализуется мягкое несимметричное нагружение с односторонним накоплением деформации (вышагиванием). Наблюдается снижение долговечности с уменьшением концентрации напряжений за счет различного характера изменения напряженно-деформированного состояния.

Ключевые слова

математическое моделированиеупругопластическое поведениеразрушение конструкцийконцентратор напряженийциклическое нагружениетеория пластичностинакопление повреждений.

Литература

  1. 1.Ильюшин А.А. Пластичность. Основы общей математической теории. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 271 с. Scholar
  2. 2.Ильюшин А.А. Механика сплошной среды. – М.: Изд-во МГУ, 1990. – 310 с. Scholar
  3. 3.Новожилов В.В., Кадашевич Ю.И. Микронапряжения в конструкционных материалах. – Л.: Машиностроение, 1990. – 224 с. Scholar
  4. 4.Термопрочность деталей машин: справочник / под ред. И.А. Биргера, Б.Ф. Шорра. – М.: Машиностроение, 1975. – 455 с. Scholar
  5. 5.Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. – М.: Машиностроение, 1975. – 400 с. Scholar
  6. 6.Bondar V.S. Inelasticity. Variants of the theory. – New York: Begell House, 2013. – 194 p. Scholar
  7. 7.Bondar V.S., Abashev D.R., Fomin D.Y. Theories of Plasticity under Complex Loading along Flat Trajectories of Deformations // PNRPU Mechanics Bulletin. 2021. № 3. С. 35-46. DOI: 10.15593/perm.mech/2021.3.04 Scholar
  8. 8.Bondar V.S., Abashev D.R., Petrov V.K. Comparative analysis of variants of plasticity theories under cyclic loading. PNRPU Mechanics Bulletin, 2017, no.2, pp. 23-44. DOI: 10.15593/perm.mech/2017.2.02 Scholar
  9. 9.Abashev D., Bondar V., Refinement of plasticity theory for modeling monotonic and cyclic loading processes. – Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2020, v. 15, No. 2, pp. 225-239. DOI: dx.doi.org/10.2140/jomms.2020.15.225. Scholar
  10. 10.Volkov I.A., Korotkih Ju.G. Equations of state for viscoelastic-plastic media with damage [Uravnenija sostojanija vjazkouprugoplasticheskih sred s povrezhdenijami]. Moscow, FIZMATLIT, 2008, 424 p. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2023)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
05.10.2023
В выпуске
05.10.2023
Выпуск
№ 4 (2023)
Поделиться