Оценка применимости определяющих соотношений механики поврежденной среды при многоосных напряженных состояниях и произвольных траекториях деформирования

• Автор: Гордлеева, Ирина Юрьевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
ЕЕ Состояние вопроса
1.2. Постановка задачи, цели исследования, краткое содержание работы
2. ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕХАНИКИ
ПОВРЕЖДЕННОЙ СРЕДЫ (МПС)
2.1. Основные гипотезы
2.2. Определяющие соотношения термопластичности
2.3. Эволюционные уравнения накопления повреждений
2.4. Критерий прочности поврежденного материала.';
2.5. Определение материальных параметров
3. ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
ПРИ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ М АТЕРИАЛА
3.1. Алгоритм расчета определяющих соотношений МПС
3.2. Программный комплекс для исследования процессов упругопластического деформирования и накопления повреждений
3.3. Тестирование программного комплекса
3.4. Оценка применимости определяющих соотношений МПС для исследования кинетики напряженного состояния и накопления повреждений при упругопластическом деформировании материала
3.4.1. Оценка применимости соотношений термопластичности
при упругопластическом деформировании материала
3.4.2. Оценка применимости кинетических уравнений накопления повреждений для процессов МЦУ (одноосное нагружение)

4 ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРИ МНОГООСНЫХ НАПРЯЖЕННЫХ СОСТОЯНИЯХ И ПРОИЗВОЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЯХ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛА
4.1. Численное моделирование диаграммы разрушения (поверхностей
равной поврежденности)
4.2. Численное моделирование процесса накопления повреждений в условиях многоосного напряженного состояния при
непропорциональном циклическом деформировании
4.3. Рисунки к главе
5. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ДИНАМИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ПРИ ВЗРЫВНОМ НАГРУЖЕНИИ
5.1. Состояние вопроса
5.2. Численный анализ эволюции НДС и накопления повреждений в сферических оболочках при взрывном нагружении
5.3. Деформация и разрушение замкнутых цилиндрических оболочек при импульсном нагружении взрывом
5.4. Рисунки и таблицы к главе
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7. ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшими и актуальными задачами современного машиностроения являются задачи оценки ресурса конструктивных узлов инженерных объектов на всех стадиях его жизни, начиная с момента изготовления Особенно актуальны эти задачи для объектов, эксплуатирующихся в сложных нестационарных условиях, срок* жизни которых составляет несколько десятков лет, а разрушение может привести к серьезным экологическим и экономическим последствиям. В настоящее время не разработан единый инженерный метод оценки ресурса, который мог бы стать основой для создания универсальной системы мониторинга состояния контролируемого объекта в процессе его эксплуатации.
Сложность решения проблем оценки выработанного и прогноза остаточного ресурса тесно связана со сложностью процессов, происходящих в конструкционных материалах в эксплуатационных условиях Понимание закономерностей этих процессов позволит построить адекватную математическую модель, которая затем может служить основой для построения моделей деградации материала в опасных зонах конструктивных узлов по различным физическим механизмам, анализа величины поврежденное материала в этих зонах в зависимости от условий эксплуатации объекта и конкретных параметров кинетики напряженно-деформированного состояния в каждой зоне - т.е„ в конечном итоге, создать основу для разработки методов и алгоритмов оценки выработанного и прогноза остаточного ресурса объекта в зависимости от индивидуальной истории его эксплуатации.
Исчерпание начального ресурса является следствием развития различных механизмов деградации материала конструктивных узлов. Среди этих механизмов большую роль играют процессы усталости, являющиеся следствием нестационарного упругопластического деформирования материала, процессы накопления повреждений вследствие нестационарной ползучести и процессы накопления повреждений при динамическом улругопластическом деформировании в результате взаимодействия волн деформаций. Эти процессы многостадийны, сильно нелинейны и зависят от конкретных условий (истории) деформирования материала Точный учет всех факторов, влияющих на долговечность индивидуального объекта на стадии проектирования не возможен. Это обстоятельство приводит к необходимости разработки методов диагностирования состояния основных конструктивных узлов объекта и прогноза остаточного ресурса - близости к предельному состоянию материала в контролируемых опасных зонах и времени его достижения в зависимости от будущих условий эксплуатации объекта. Не смотря на
2. ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СООТНОШЕНИЯ МЕХАНИКИ ПОВРЕЖДЕННОЙ СРЕДЫ (МПС).
2.1. Основные гипотезы.
При моделировании процессов деформирования и накопления повреждений с позиции механики поврежденной среды необходимо:
сформулировать уравнения состояния, описывающие процессы деформирования поврежденной среды;
- описать процессы накопления повреждений (образование и развитие микродефектов) через введенные параметры поврежденное,
вывести эволюционные уравнения, описывающие изменения выбранных парамегров поврежденное в зависимости от текущих параметров напряженно-деформированного состояния;
- сформулировать критерий образования макротрещин определенных размеров в элементарном объеме материала с учетом его поврежденное.
Для описания процессов деформирования и накопления повреждений в результате МнЦУ, МЦУ, динамического нагружения, с учетом их взаимодействия необходимо определить характерные переменные и установить между ними зависимости. Для получения удовлетворительного описания исследуемых явлений следует установить разумный компромисс между числом внутренних переменных И сложностью правил, которые их определяют. Выбор переменных должен определяться по меньшей мере двумя факторами: количеством явлений, которые необходимо учитывать для адекватного описания процессов и условиями совместимости с принципами термодинамики и информацией по микроскопическим физическим механизмам, определяющим данные процессы.
В пределах механики сплошных сред элементарный макроскопический объем -это объем, в котором состояние материала считается однородным. Для поликристалла элементарный макроскопический объем содержит структурные составляющие различных размеров, формы, ориентации, что приводит к неоднородности и существованию остаточных неоднородных напряжений даже в случае макроскопически однородного напряженного состояния. Такие термодинамические функции как температура и внутренняя энергия достаточно трудно определяются для поликристаллического элементарного объема, так как необходимо учитывать взаимодействия между структурными составляющими в пределах этого объема. Поэтому введение дополнительных «скрытых» переменных дает возможность на феноменологическом уровне описывать поведение поликристалла на микро- и мезоуровне. Проявление на макроскопическом уровне микроскопических фи-