Математическое моделирование процессов неизотермического неупругого деформирования и накопления повреждений в конструкционных материалах

• Автор: Макаров, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

ц ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕУПРУГОГО
ПОВЕДЕНИЯ И НАКПОЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ СЛОЖНОМ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
1.1 Основные положения и уравнения модели неупругости
1.2 Уравнения модели неупругости в случае шестиосного напряженного состояния
1.3 Материальные функции
1.4 Базовый эксперимент и методика идентификации
V материальных функций
1.5 Пример определения материальных функций
1.6 Материальные функции некоторых конструкционных сталей
ГЛАВА 2. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС РАСЧЕТА А НЕУПРУГОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ
&' ПОВРЕЖДЕНИЙ МАТЕРИАЛА
2.1 Алгоритм определения материальных функций
2.2 Описание программного модуля определения материальных функций
2.2.1 Установка комплекса на компьютер
2.2.2 Работа с комплексом
2.3 Алгоритм расчета напряженно-деформированного
Г <
состояния и накопления повреждений
2.4 Описание программного модуля расчета

напряженно-деформированного состояния и накопления повреждений материала
2.4.1 Установка комплекса на компьютер
2.4.2 Работа с комплексом
2.4.3 Файл выходных данных
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО НЕУПРУГОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 Сложное нагружение по плоским траекториям деформаций и напряжений
3.2 Сложное нагружение по пространственным траекториям деформаций
3.3 Малоцикловая прочность при изотермическом и неизотермическом нагружениях
3.4 Ползучесть и длительная прочность при изотермическом нагружении
3.5 Прогнозирование ресурса материала конструкций высоких параметров
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Одной из насущных проблем современного машиностроения является необходимость повышения эксплуатационных характеристик, надежности и долговечности элементов конструкций ракетнокосмической и авиационной техники, тепловой и ядерной энергетики, химической промышленности и др., работающих в условиях высокого уровня силовых и температурных нагрузок. Обеспечение безопасности эксплуатации ответственных объектов (ядерных и тепловых энергетических установок, объектов химической, газовой, нефтяной промышленности, ракетнокосмической и авиационной техники и др.) в течение длительного срока службы (порой несколько десятилетий) требует достоверной информации о процессах накопления повреждений в конструкционных материалах. При выработке элементами конструкций проектной долговечности возникает задача продления срока службы и обеспечения их безопасной эксплуатации в течение этого срока.
Ввиду локальности мест предполагаемых разрушений, ресурс конструкционных элементов определяется ресурсом их опасных зон с наибольшими темпами накопления повреждений. Современные методы неразрушающего контроля состояния материала могут эффективно применяться только в зонах возможного доступа к ним на стадиях плановых ремонтов и остановок объектов. Реальные процессы нагружения конструкционных элементов приводят к тому, что в материале опасных зон этих элементов возникают вязкопластические (неупругие) деформации. Причем нагружение материала является сложным неизотермическим, и характер его изменения может быть самым произвольным в условиях повторности и длительности воздействия температурно-силовых нагрузок.
Решение этих проблем возможно только при реализации методологии эксплуатационного мониторинга [58], одной из основных задач которого является оценка выработанного ресурса и прогнозирование продлеваемого ресурса материала опасных зон наиболее нагруженных конструктивных
получается набор значений параметра С и набор значений скорости установившейся ползучести . Параметры Ьа и па ищутся как параметры следующей линейной аппроксимации:
а параметры Ьс и пс как параметры линейной аппроксимации вида:
где Ср0 - предел ползучести.
Блок определения параметров анизотропной ползучести на основе данных по релаксации позволяет получить параметры Ьа, па. В качестве входных данных задается таблица данных по релаксации, модуль Юнга, параметры анизотропного упрочнения Еа, /?, ста, а также функция
изотропного упрочнения сДе“*). С помощью соотношения, аналогичного
(2.1) строится таблица, определяющая связь между пластическими деформациями и напряжениями а. Далее из полученной таблицы определяется параметр ен0, соответствующий начальному значению напряжения и определяется параметр С (ен0), равный значению функции
изотропного упрочнения при деформациях, равных енп. После этого на основе
из таблицы данных по релаксации строится таблица зависимости параметра а от времени. Также на основании таблицы данных по релаксации строится таблица производных напряжения от времени. После этого строится таблица взаимосвязи между параметром а и параметром Ра, определяемом по формуле
1пё;( - Ьа + па 1па,
(2.5)
^£“,=Ьс + пспС-Ср0,
(2.6)
а = ст-Ср{ен0)
(2.7)
(2.8)