Полный текст

Вопросам построения математических моделей при термовязкопластическом деформировании конструкционных сталей и сплавов посвящено большое количество работ. Основные направления построения теорий и обширную библиографию по этому вопросу можно найти в работах А.А. Ильюшина [1,2], В.В. Новожилова [3], Ю.Н. Работнова [4], И.А. Биргера [5], В.С. Бондаря [6-9], Ю.И. Кадашевича [3], Л.М. Качанова [10], Ю.Г. Коротких [11, 13], И.А. Волкова [11-14], Л.А. Игумнова [12-14], Н.Н. Малинина [15], Кремпла [16, 17], Криега [18-20], Миллера [21-23], Оно [24-27], Шабоша [28-32] и др. Наибольшее распространение в практических расчетах нашли варианты теории течения при комбинированном упрочнении, применяемые в конечноэлементных программных комплексах на основе моделей Шабоша [28-32], Коротких [11, 13] и Бондаря [6-9]. Эти модели являются наиболее экспериментально обоснованными и широко применяемыми в расчетах ресурса материалов конструкций при термовязкопластическом деформировании в условиях повторности и длительности воздействия термомеханических нагрузок. Следует отметить, что в вариантах моделей Шабоша и Коротких деформация разделяется на упругую, пластическую и ползучести, а в варианте модели Бондаря – на упругую и неупругую. Поэтому первые варианты относятся к теории термовязкопластичности, а последний – к теории неупругости. Следует отметить, что разделение необратимой деформации на деформации пластичности и ползучести весьма условно. При быстрых процессах деформации ползучести малы и деформирование считается пластическим, при медленных процессах необратимая деформация едина и разделение ее на пластическую и ползучесть весьма условно. Поэтому целесообразно говорить о разделении деформации на упругую (обратимую) и неупругую (необратимую). В последнее время большое внимание уделяется несимметричным мягким циклическим процессам нагружения, т.к. при таких процессах нагружения происходит смещение петли циклического гистерезиса, т.е. одностороннее накопление деформации. Данное явление получило название ratcheting или вышагивание и оно приводит [33, 34] к существенному снижению ресурса материала по сравнению с жестким нагружением с таким же размахом циклических деформаций. При несимметричном жестком циклическом нагружении происходит посадка петли циклического гистерезиса, но это явление практически не сказывается на ресурсе материала, т.к. размах деформации не изменяется и смещения петли нет. Попытки описания явления вышагивания (ratcheting) имеют место в моделях Шабоша [31, 32, 35-40], Коротких [11, 41, 42] и Бондаря [7, 9, 43-46]. В вариантах модели Шабоша вводятся [31, 32, 35-40] дополнительные уравнения для микронапряжений и увеличивается число подгоночных параметров. В вариантах модели Коротких вводятся [11, 41, 42] разные поверхности памяти и дополнительные микронапряжения. В вариантах модели Бондаря также вводится [45-46] поверхность памяти и эволюционные уравнения для материальных параметров. Сравнительный анализ этих подходов для пластического деформирования проводится в работах [47, 48]. В рамках модели Бондаря в работах [7, 44, 47,48] рассматривается простейший подход к описанию явления вышагивания (ratcheting) и посадки петли при упругопластическом циклическом деформировании. Модификация модели неупругости сводится к тому, что определяющая (материальная) функция уравнения для микронапряжения первого типа не является константой, а зависит от накопленной пластической деформации. В настоящей работе приведен вариант модели неупругости, основанный на теории Бондаря, разделяющий процессы монотонного и циклического деформирования. Предложенный вариант позволяет описывать процессы неупругого деформирования, возникающие при переходе от монотонного нагружения к циклическому и наоборот. В работе рассматриваются основные положения и уравнения модифицированной теории неупругости. Приводятся соотношения, связывающие определяющие функции с материальными. Дается перечень материальных параметров и функций, подлежащих экспериментальному определению. Формулируется базовый эксперимент и метод определения материальных параметров и функций. Приводятся материальные параметры и функции бронзового сплава БрХ08-Ш при температурах 20, 400, 500, 600 °С. Проводится верификация теории при циклическом изотермическом деформировании вплоть до разрушения (малоцикловая прочность) в условиях высоких температур. Рассматривается также ползучесть и длительная прочность при изотермических и неизотермических нагружениях. Результаты расчетов сопоставляются с результатами экспериментов.

Об авторах

В. С Бондарь

Московский политехнический университет, Москва, Российская Федерация

Д. Р Абашев

Московский политехнический университет, Москва, Российская Федерация

В. И Шарова

Московский политехнический университет, Москва, Российская Федерация

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 23

PDF (Russian) - 12