Прямое математическое моделирование процесса разрушения сварных конструкций для определения их прочности и трещиностойкости

• Автор: Куркин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 250 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ ПРОЧНОСТИ
1.1. Характеристика объекта исследования
1.2. Виды предельных состояний сварных соединений
1.3. Критерии наступления предельного состояния разрушения
1.4. Роль экспериментальных данных и расчетных методов
в оценке несущей способности сварных соединений
Цель и задачи работы
2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОЧНОСТНОЙ ПОДСИСТЕМЫ САПР
2.1. Общая схема расчета прочности элементов сварных конструкций
2.2. Основные положения метода оценки неразрушимости
на имитационной модели
2.3. Требования к методическому и программному обеспечению моделирования
2.4. Диалоговая реализация подсистемы САПР
Выводы по главе
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ДО НАЧАЛА РАЗРУШЕНИЯ
3.1. Математические модели упругого и упруго-пластического поведения материала
3.2. Реализация расчета напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов
3.3. Методика решения нелинейных задач
3.3.1. Методика учета геометрической нелинейности
3.3.2. Методика учета физической нелинейности
3.3.3. Обеспечение сходимости и устойчивости решения

3.3.4. Блок-схемы алгоритмов
3.4. Выбор типов конечных элементов
3.5. Геометрическое моделирование сварных соединений
3.6. Определение температурных полей при расчете НДС от неравномерного нагрева
3.7. Разработка программного комплекса для расчета НДС
сварных соединений
3.8. Тестирование программного комплекса
Выводы по главе
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ОДНОРОДНОГО
МАТЕРИАЛА ПРИ МОНОТОННОМ НАГРУЖЕНИИ
4.1. Выбор и обоснование критерия разрушения и модели накопления повреждений
4.2. Методика определения свойств материала для моделирования процесса разрушения
4.3. Характеристики деформирования и пластичности конструкционных материалов
4.4. Методика моделирования страгивания и движения трещины
4.5. Нестабильность и пластическая неустойчивость разрушения
4.6. Моделирование испытаний образцов с трещиной
Выводы по главе
5. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ И
РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В УСЛОВИЯХ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
5.1. Проблемы моделирования сварных соединений
5.2. Моделирование разрушения сварных соединений
с угловыми швами

5.3. Моделирование усталостного разрушения
5.4. Влияние неоднородности и сварочных напряжений
на работу сварных соединений
5.5. Конструкционно-технологическая трещиностойкость
Выводы по главе
6. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
6.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния оболочки
6.2. Параметрические исследования разрушения сварной сферической оболочки с неоднородностью свойств и дефектами в зоне шва
6.3 Использование метода “течи перед разрушением” при
оценке конструкций
6.4. Пример расчета корпуса реактора на “течь перед разрушением”
6.5. Применение моделирования сварных конструкций в учебном процессе
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

f,=~- (1.9)

Интегрируя (1.7) для случая простого нагружения (е, = const) и приравнивая у/ = 1 при «?, = sf , получаем
f rdy/ . r€,dt _{-y/Ydy
О 0 2 O f О

ег с(Р +1) 1 + /?
= <1-Ю>
где £1,/3 - функции от НДС и условий среды, определяемые экспериментально. В работе [22] показана возможность распространения условия накопления повреждений (1.10) на малоцикловую усталость, в том числе при нерегулярном нагружении, где ее частным случаем является уравнение Мэнсона-Коффина [27].
В работах [20-22] представлены результаты определения диаграмм предельной пластичности для ряда сталей и сплавов и предложено аппроксимирующее выражение для е{
£,= Х-ехр(ЛЛ, (1.11)
согласующиеся с представлением £г в других источниках [23,24], и приведены коэффициенты аппроксимаций Д./для ряда сталей и сплавов. К сожалению, эти данные получены, главным образом, в условиях сжатия и представляют ограниченную ценность для анализа условий разрушения сварных конструкций. Точность приведенных данных также вызывает некоторые сомнения, так как напряженное состояние в сечении цилиндрического образца перед разрушением неоднородно как при растяжении, так и при кручении. Эта неоднородность в работе учтена, но на основе весьма приближенных аналитических вы-