Физическое и численное моделирование деформирования материалов с учетом больших деформаций

• Автор: Ларичкин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Введение
Глава 1. Деформирование полиуретанового материала при различных температурах и условиях нагружения

1.1 Введение

1.2 Математические модели описания механических свойств гиперупругих материалов

1.2.1 Модель гиперупругого материала Генки

1.2.2 Модель гиперупругого Муни-Ривлина

1.2.3 Модель материала Кирхгофа-Сен-Венана

1.3 Эластомерный материал ДУОТАН® С*А900/А 250 МХ

1.4 Экспериментальное оборудование и виды испытаний

1.4.1 Определение параметров дуотана для модели Генки из экспериментальных данных по растяжению и сжатию
1.4.2 Определение параметров модели материала Муни-Ривлина из экспериментальных данных
1.5 Сравнение расчетов кручения круглых цилиндрических образцов с данными экспериментов и теоретическими зависимостями
1.5.1 Свободное кручение
1.5.2 Увеличение длины образца при кручении
1.5.3. Стесненное кручение
Выводы
1.6 Одноосные испытания при различных температурах и скоростях
1.6.1 Сжатие цилиндра до больших степеней деформаций при наличии сил трения на его торцах
1.6.2 Конечноэлементное моделирование сжатия цилиндра до больших деформаций
1.6.3 Эксперименты при пониженных температурах
1.7 Эксперименты по определению прочности соединения материала с металлом
1.8 Моделирование осесимметричного деформирования демпфера
1.8.1 Постановка задачи
1.9 О формовании деталей из полиуретана
Идентичность свойств материала в различных партиях
Заключение по первой главе
Глава 2. Кручение сплошных круглых стержней в условиях ползучести с учетом больших
деформаций
2.1. Введение
2.2 Построение сдвиговых деформаций ползучести из чистого кручения сплошных круглых валов
Метод характеристических параметров
Разупрочняющийся материал
2.2.1 Кручение постоянным моментом образцов из сплава АК4-Т
2.2.2 Кручение постоянным моментом образцов из сплава Д16Т
Материал с тремя стадиями ползучести
Материал с установившейся стадией ползучести
2.2.3 Кручение постоянным моментом образцов из сплава АМГ-6М
2.2.4 Кручение постоянным моментом образцов из сплава ВТ-
2.3 Экспериментальная проверка гипотезы прямых радиусов и плоских сечений
Выводы
2.4 Определения параметров уравнений ползучести для расчета чистого кручения круглых валов из экспериментов на растяжение и сжатие
2.4.1 Технологическая анизотропия
2.4.2 Методика определения параметров уравнений ползучести и повреждаемости при кручении из параметров растяжения и сжатия

2.4.3 Определение параметров уравнений ползучести из растяжения и сжатия для сплава
АМГ-6М
2.4.4. Деформирование образцов из сплава 1161 при повышенных температурах
2.4.5 Деформирование образцов из сплава АК4-1Т при повышенной температуре
Выводы
Заключение по второй главе
Глава 3. Выпучивание сжатых по оси круговых цилиндрических оболочек из циркониевого сплава в условиях ползучести: эксперимент и компьютерное моделирование
3.1 Введение
3.2 Геометрически и физически нелинейные уравнения квазистатического деформирования твердых тел
3.2.1 Уравнения квазистатического деформирования твердых тел, записанные в приращениях
3.2.2 Определяющие соотношения упругого материала, учитывающего деформации ползучести
3.3 Экспериментальные исследования
3.4 Компьютерное моделирование деформирования цилиндрической тонкостенной
оболочки под действием осевой силы при ползучести
Заключение по третьей главе
Заключение
Список основных опубликованных работ по теме диссертации
Список литературы
Приложение

Введение
В современной технике применяется большое количество новых конструкционных материалов (силиконовые и полиуретановые материалы, новые сплавы на основе алюминия, циркония и титана). Поэтому становятся актуальными экспериментальные, компьютерные и теоретические исследования квазистатических процессов поведения тел из таких материалов в условиях сильной нелинейности их деформирования.
Физическое и численное моделирование дает новые экспериментальные данные и математические модели для инженерного проектирования систем и конструкций из современных материалов. Недостаточное количество экспериментальных исследований о поведении таких материалов при больших деформациях, повышенных и пониженных температурах и при ползучести замедляет их внедрение в промышленность, не позволяет расширить область их применения.
В машиностроении происходит усовершенствование агрегатов и механизмов за счет усложнения форм и использования для их создания новых конструкционных материалов. На смену изделиям из резины (манжеты топливных труб, отсечные клапаны, всевозможные гасители вибраций, мягкие узлы сочленения рычагов подвески колесной техники и т.д.), которые часто работают в агрессивных средах (нефтепродукты, озон, солевые смеси) приходят термостойкие силиконы и пластики, полиуретаны и полимерные композитные материалы. Такие физикохимические параметры этих материалов, как устойчивость к растворителям и химикатам, озону, нефтепродуктам, морской воде, ультрафиолетовому излучению, превосходят такие параметры у резин. Эти преимущества позволяют увеличивать срок службы изделий содержащих резину при замене резины на полиуретаны.
В этой связи возникает ряд задач, связанных с расширением области применения таких материалов, моделированием работы изделий из них во внештатных режимах эксплуатации при больших деформациях и построением моделей для описания их механического поведения. Существуют материалы, способные претерпевать большие упругие деформации (несколько сотен процентов) без повре-

а) б)
Рис. 1.3. Диаграммы одноосного деформирования дуотана (образцы типа IV): зависимость продольных компонент тензоров напряжений Нолла (а) и первого тензора Пиолы-Кирхгофа (инженерное напряжение) (б) от параметра Л (константы материала Генки для этой партии Е = 5,157 МПа, V = 0,485 - партия 1).