Феноменологические стохастические модели энергетического типа в условиях неупругого реологического деформирования и разрушения материалов

• Автор: Дудкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор и постановка задачи Выводы по разделу
2. Экспериментальное исследование и корреляционный анализ одномерных полей деформации ползучести и пластичности
2.1. Постановка задачи
2.2. Методика проведения экспериментальных исследований одномерных стохастических полей неупругой деформации
2.3. Результаты испытаний и их стохастический и корреляционный анализ Выводы по разделу
3. Стохастические макромодели неупругого реологического деформирования и разрушения материалов
3.1. Постановка задачи
3.2. Разработка стохастической одноосной макромодели пластичности и разрушения материала
3.3. Стохастическая макромодель одноосного реологического деформирования и длительной прочности
3.4. Проверка адекватности стохастической макромодели одноосной ползучести и длительной прочности на основе метода статистических испытаний
3.5. Стохастическая макромодель реологического деформирования и длительной прочности при сложном напряженном состоянии и ее применение к решению краевых задач
Выводы по разделу
4. Экспериментальное исследование стохастических полей пластической деформации для плоских образцов
4.1. Методика испытаний плоских образцов
4.2. Результаты экспериментальных исследований деформирования плоских образцов и их анализ
Выводы по разделу

5. Стохастические микромодели неупругого реологического деформирования и разрушения материалов
5.1. Постановка задачи 15
5.2. Разработка стохастической одноосной микромодели пластичности, ползучести и разрушения материалов
5.3 Стохастическая микромодель реологического деформирования и разрушения материалов при сложном напряженном состоянии и ее применение для решения краевых задач
Выводы по разделу 5
Заключение
Список использованных источников и литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Основное научное направление в современном энергетическом и аэрокосмическом машиностроении, нефтехимии и технологических задачах связано с проблемой увеличения надежности элементов конструкций с реологическими свойствами материала, что обусловлено постоянным повышением уровня рабочих нагрузок и температур и требованием наиболее полного (предельного) исчерпания ресурса материала. Поэтому усилия ученых в области исследования реономного деформирования твердых тел сосредоточены на создании теорий неупругого реологического деформирования и длительной прочности с учетом процессов накопления поврежденности и развитии методов решения соответствующих краевых задач на их основе. К тому же задача усложняется наличием большого разброса для деформаций пластичности и ползучести при повышенных температурах, а также времени разрушения даже при испытаниях в лабораторных условиях, когда влияние на процессы деформирования различных случайных факторов сведено к минимуму. В таких условиях обычные детерминированные реологические уравнения оказываются плохо приспособленными к целям прогнозирования поведения реальных конструкций. В лучшем случае они позволяют предсказать поведение материала в «среднем», что, однако, не может решить всех проблем, связанных с оценкой ресурса изделий, и приводит к необоснованно высоким запасам прочности, увеличению материалоемкости изделий, существенному их удорожанию.
Изложенное свидетельствует о необходимости применения вероятностных методов при исследовании процессов неупругого реологического деформирования и разрушения материалов, построении соответствующих определяющих соотношений и решении краевых задач на их основе.
Задачи, связанные с описанием стохастических полей напряжений и деформации для упругих сред, в настоящее время исследованы достаточно подробно. Известен ряд работ этого плана для пластических сред. В теории ползу-

Полученные диаграммы в координатах «нагрузка-удлинение» позволяли получить интегральную (осредненную по длине) оценку макросредней упругопластической деформации каждого образца. Возможности испытательной установки позволяют производить мгновенную разгрузку образца в любой точке диаграммы растяжения и тем самым зафиксировать достигнутую на данный момент пластическую деформацию (при этом на каждом образце подобную процедуру можно повторять многократно, вплоть до разрушения образца). После разгрузки производился замер локальной пластической деформации с помощью инструментального микроскопа БМИ-1Ц. Контроль промера удлинений на базе ~ 2 мм производился сравнением суммарного удлинения по всем базам на образце с интегральным удлинением всего образца.
Помимо испытаний в упругопластической области монотонно возрастающей нагрузкой, превышающей предел текучести, образцы подвергались испытаниям на ползучесть при комнатной температуре. При этом испытания проводились как в упругой, так и упругопластической области. Перед испытанием на ползучесть предварительно осуществлялось растяжение образца на установке для упругопластического нагружения до заданного значения напряжения.
По характеру диаграммы «удлинение-нагрузка», полученной на двухкоординатном самопишущем приборе Н306, устанавливалось, в каком состоянии (упругом или упругопластическом) находится образец. В случае если материал образца находился в упругопластическом состоянии, после его разгрузки осуществлялся промер одномерного поля пластической деформации. Затем в испытаниях на ползучесть уровень напряжения соответствовал достигнутому уровню при упругопластическом нагружении образца. Конструкция установки для проведения испытаний на ползучесть предусматривала нагружение образцов непосредственно грузами без применения рычагов, что исключало влияние сил трения на точность поддержания постоянства уровня нагрузки (рис.2.6).