Оценка долговечности конструкций, работающих в условиях нестационарного термосилового нагружения, основанная на моделировании процессов повреждения

• Автор: Маковкин, Георгий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 485 с. : ил.

Список обозначений
Глава 1. Состояние исследований упруговязкопластического
поведения и процессов повреждения конструкционных материалов
1.1. Экспериментальные исследования неупругого поведения
материалов
1.1.1. Классификация применяемых видов испытаний
1.1.2. Опыты на простое нагружение с последующей разгрузкой
1.1.3. Исследования циклического деформирования материалов по
лучевым траекториям
1.1.4. Исследования формы поверхности текучести и
закономерностей ее эволюции
1.1.5. Эксперименты по непропорциональному деформированию
1.1.6. Опыты по циклическому непропорциональному
деформированию
1.1.7. Исследования неизотермического упругопластического
деформирования
1.1.8. Экспериментальные исследования закономерностей
деформирования материалов при ползучести
1.2. Теоретические исследования неупругого поведения
металлов
1.2.1. Модели упругопластического деформирования материала
1.2.2. Соотношения теории ползучести
1.3. Исследования физико-механических процессов повреждения
и разрушения конструкционных материалов
1.3.1, Основные результаты экспериментальных исследований

1.3.2. Теоретические критерии оценки долговечности
1.3.3. Исследования поврежденности материала и разработка
методов ее теоретического описания
1.4. Методы решения краевых задач
1.4.1. Разновидности применяемых методов
1.4.2. Способы учета физической нелинейности
1.4.3. Эффективность различных типов конечных элементов
1.4.4. Методы решения систем алгебраических уравнений
Иллюстрации
Глава 2. Уравнения состояния упруговязкопластического
повреждаемого материала
2.1. Общие положения
2.2. Определяющие уравнения термовязкопластичности
2.3. Определение скоростей параметров
упруговязкопластического напряженно-деформированного состояния
2.4. Уравнения накопления повреждений
2.5. Критерии прочности материала с учетом его
поврежденности
Иллюстрации
Глава 3. Численная реализация задач
термоупруговязкопластического деформирования конструкционных материалов и элементов конструкций
3.1. Особенности интегрирования определяющих соотношений
3.2. Матричная формулировка определяющих соотношений
3.3. Постановка краевой задачи
и формулировка уравнений МКЭ
3.4. Пакет программ для анализа процессов деформирования
материала
3.5. Пакет программ для анализа процессов деформирования
узлов и элементов конструкций
Иллюстрации
Глава 4. Методика определения материальных параметров
уравнений состояния поврежденной среды
4.1. Цели проведения базового эксперимента
4.2. Определение материальных параметров
уравнений термовязкопластичности
4.3. Определение материальных параметров эволюционных
уравнений накопления микроповреждений
Иллюстрации
Глава 5. Оценка адекватности уравнений
термоупруговязкопластичности
5.1. Цель и методика исследования
5.2. Оценка адекватности определяющих соотношений
термоупруговязкопластичности для лучевых путей нагружения
5.2.1. Моделирование базового эксперимента
5.2.2. Моделирование процессов циклического деформирования
5.2.3. Моделирование процессов неизотермического
деформирования
5.2.4. Оценка адекватности уравнений упруговязкопластического
состояния для процессов ползучести
5.3. Оценка адекватности уравнений состояния для
произвольных траекторий деформирования
5.3.1. Сложное нагружение по траекториям
в виде многозвенных ломаных
5.3.2. Оценка адекватности уравнений состояния для циклических
непропорциональных траекторий деформирования
5.3.3. Обоснование вида параметра непропорциональности
упругопластического деформирования

1.1.6. Опыты по циклическому непропорциональному деформированию
Изучение особенностей поведения сталей при непропорциональном циклическом нагружении [8, 23, 41, 55, 60, 83, 129, 130, 169, 170, 195, 196, 233, 263, 388, 422, 423] выявили ряд эффектов, которые проявляются только при этом виде нагружения. В основном [233] испытания проводились для видов траекторий, представленных на рис. 1.1.6.1, путем испытания тонкостенных трубчатых образцов на совместное растяжение-сжатие и знакопеременное кручение.
Непропорциональное двухкомпонентное деформирование трубчатых лабораторных образцов приводит к тому, что гистерезисная петля «напряжение-деформация» приобретает многомерный характер. Так, на рис. 1.1.6.4 a,b,c,d соответственно представлены проекции (у:! (е,,) и qp (gp) петли гистерезиса для
случаев деформирования по траекториям деформаций С, N, Р, Q которые изображены на рис. 1.1.6.2. Очевидно, что экспериментально наблюдаемые гисте-резисные петли [233] даже качественно отличаются от картины, наблюдаемой при пропорциональном деформировании растяжения-сжатия или знакопеременного кручения.
Исследование дислокационной структуры металлов при непропорциональном циклическом деформировании показало, что вращение главных осей деформаций препятствует образованию в материале стабильных дислокационных структур и приводит к образованию структур характерных для множественного скольжения [60]. Отличие механизмов структурной перестройки материалов при пропорциональных и непропорциональных нагружениях приводит на макроскопическом уровне к появлению дополнительных эффектов деформирования и, в частности, к дополнительному (по сравнению с пропорциональным деформированием) упрочнению. Так, на рис. 1.1.6.3 показаны, полученные экспериментально [233], графики зависимости достигнутой в стабилизированном состоянии интенсивности напряжений от амплитуды интенсивности де-