Идентификация монотонных процессов деформирования и предельных состояний упругопластических элементов конструкций

• Автор: Осетров, Сергей Львович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 119 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ РАБОТЫ И ЕЕ СОДЕРЖАНИЕ
1.1. Модели деформирования упругопластических материалов и
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УРАВНЕНИЙ СОСТОЯНИЯ
1.2. Методы численного моделирования процессов деформирования элементов конструкций
1.3. Выводы из обзора. Цели и структура диссертационной работы
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Определяющая система уравнений
2.2. Вариационно-разностный метод численного решения и алгоритм расчета
2.3. Алгоритм определения сил контактного взаимодействия
2.4. Алгоритм перестроения разностной сетки и интерполирование сеточных функций
2.4.1. Перестроение разностной сетки и интерполирование сеточных функций в узлах и ячейках
2.4.2. Примеры решения задач проникания шара и цилиндра в пластину
2.5. Связная модель деформирования и накопления повреждений
2.6. Экспериментальные методы исследований
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ИСТИННЫХ ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ
3.1. Построение истинных диаграмм деформирования при растяжении стержней и ОБОЛОЧЕК
3.1.1. Растяжение цилиндрического стержня
3.1.2. Исследование особенностей деформирования при растяжении стальных стержней с различной формой поперечного сечения
3.1.3. Построение истинных диаграмм деформирования при растяжении стержней с различной формой поперечного сечения
3.1.4. Растяжение цилиндрической оболочки
3.2. Получение истинной диаграммы деформирования при кинетическом ИНДЕНТИРОВАНИИ УПРУГОГО ШАРА В ОБРАЗЕЦ - ПЛАСТИНУ (ПРОБА БРИНЕЛЛЯ)
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ, ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ И РАЗРУШЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
4.1. Деформирование цилиндрической оболочки под действием внутреннего давления
4.2. Деформирование шара при сжатии между пластинами
4.2.1 Испытание шара при сжатии между пластинами
4.2.2. Исследование деформационных и прочностных свойств материала шара
4.3. Вязкопластическое деформирование цилиндрического стержня при растяжении в условиях сверхпластичности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Современный уровень проведения прочностных расчетов деталей и элементов конструкций требует надежных и достоверных данных о поведении материала (диаграмма деформирования, предельные деформационные и прочностные характеристики и т.д.). Получение этих данных имеющимися инструментальными средствами при больших упругопластических деформациях материала путем прямых экспериментальных измерений затруднено, поскольку в лабораторных образцах возникает неодноосиое и неоднородное напряженно-деформированное состояние (НДС), проявляется влияние краевых эффектов и т.п. Идентификация деформационных и прочностных свойств материала в этом случае производится на основе экспериментально-аналитических подходов, позволяющих аналитическим путем получать характеристики НДС, исходя из косвенных экспериментальных данных. Однако применение аналитических методов часто накладывает обременительные ограничения на форму образцов, вид нагружения, налагает силовые и кинематические гипотезы на параметры НДС, что не всегда соответствует реальным условиям эксперимента и модели поведения материала. В этой связи для исследования свойств материалов при больших упругоиластических деформациях целесообразно развитие экспериментально-расчетного подхода, в значительной мере свободного от ограничений экспериментально-аналитических методов. Экспериментально-расчетный подход предполагает проведение совместного анализа результатов эксперимента и полномасштабного (в рамках механики сплошных сред) компьютерного моделирования процессов деформирования лабораторных образцов или элементов конструкций и итерационного уточнения диаграммы деформирования, предельных деформационных и прочностных характеристик материала без принятия априорных силовых и кинематических гипотез.
Учитывая вышесказанное, актуальными являются исследования, направленные на развитие методов компьютерного моделирования процессов деформирования и разрушения типовых лабораторных образцов и разработку эффективных алгоритмов идентификации деформационных и прочностных характеристик упругопластических материалов при больших деформациях.
Глава 1. Состояние вопроса. Цели работы и ее содержание
1.1. Модели деформирования упругопластических материалов и экспериментальные методы получения параметров уравнений состояния
Математические модели деформирования упругопластических материалов
Для исследования процессов упругоиластического деформирования и предельных состояний конструкций необходимо определить расчетным путем кинетику НДС в отдельных ее элементах. Поэтому одной из главных задач механики сплошных сред является создание моделей, описывающих необратимое деформирование элементов конструкций. К настоящему времени сформулированы общие фундаментальные постулаты и разработан ряд общих положений, определяющих структуру соотношений между напряжениями и деформациями и позволяющих вести теоретические и экспериментальные исследования свойств этих соотношений.
Использование той или иной математической модели поведения материала в практических расчетах возможно только тогда, когда разработана четкая методика определения параметров модели, причем проблема создания математической модели поведения материала для оценки прочности конструкции, разработка базового эксперимента и натурного эксперимента, определяющего рамки применимости модели, должна решаться комплексно. Наиболее разработанной и экспериментально исследованной является теория упругости и применяемый для ее описания закон Гука. Для описания пластического деформирования на сегодняшний день разработано большое количество моделей [39, 82, 93, 166]. Большое разнообразие свойств унругопластических твердых тел оставляет мало надежд на создание такой феноменологической модели, которая охватила бы весь накопленный экспериментальный материал и была бы еще применимой для практических расчетов. Наряду с очевидной важностью разработки общих положений теории пластичности, не менее важным являются вопросы, связанные с областью применимостью феноменологических моделей при расчетах и оценках пригодности результатов, исходя из анализа решения.
Эти вопросы можно считать решенными только для одного класса путей нагружения, так называемых лучевых путей нагружения. Для них наиболее разработанной и обоснованной экспериментально и теоретически является теория малых упругопластических деформаций [82, 88, 89].
Сравнительная простота соотношений теории малых упругопластических деформаций и возможность общих методов решения для значительного класса задач привели к широкому распространению этой теории. В работах [33, 105] класс путей
На рис. 2.4.14 представлен результат решения задачи на момент времени ґбОмс, на

рис. 2.4.15 - результат решения задачи на момент времени 1=80мс с использованием процедуры коррекции разностной сетки и интерполирования сеточных функций на момент времени (=40мс.

Рис. 2.4

Рис. 2.4
0,00 0,02 0,04 0,06 1, с 0,00 0,02 0,04 0,06 1’ с
Рис. 2.4.16 Рис. 2.4