АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ 6
1.1 Условная и истинная диаграммы деформирования при однократном
нагружении 6
1.2 Циклическое нагружение 17
1.3 Длительное статическое нагружение 20
1.4 Способы описания нелинейных свойств материала в методе конечных
элементов 23
1.5 Задачи данной работы 32
2 ПОДБОР ИСТИННЫХ ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПО
СПРАВОЧНЫМ ДАННЫМ 34
2.1 Стандартные аппроксимации диаграммы деформирования 34
2.2 Подбор истинной диаграммы деформирования по экспериментальной
кривой 37
2.3 Подбор истинной диаграммы деформирования по справочным данным . 40
2.4 Обусловленность задачи 49
3 ПОДБОР ИСТИННЫХ ДИАГРАММ ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ДЛЯ ОПИСАНИЯ «ПАДАЮЩИХ» ДИАГРАММ 54
3.1 Диаграмма деформирования при быстром нагружении 56
3.2 Модель установившейся ползучести для описания медленного
нагружения 57
3.3 Третья стадия ползучести для описания поведения материала при
медленном нагружении и повышенной температуре 66
3.4 Комбинация второй и третьей стадии ползучести для описания поведения
материала при медленном нагружении 70
3.5 Изохронные кривые для описания поведения материала при медленном
нагружении и повышенной температуры 76
3.5.1 Расчет кинетики деформирования цилиндра с внутренним давлением
для стадии установившейся ползучести (3.10) 79
3.5.2 Расчет кинетики деформирования цилиндра с внутренним давлением
для стадии неустановившейся ползучести (3.11) 84
3.5.3 Использование изохронных кривых при переменных напряжениях 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 94
Высоконагруженные конструкции (реактивные двигатели, энергетическое и химическое оборудование и др.) нередко работают за пределами упругости. В этих условиях коэффициент запаса по нагрузке, определяющий возможность ее безаварийной эксплуатации, не пропорционален коэффициенту запаса по напряжениям. Определение коэффициента запаса требует определения предельной нагрузки, т.е. расчетного анализа поведения конструкции вплоть до разрушения.
Переход от расчетов на прочность к расчетам на безопасность, происходящий в настоящее время, требует решения следующей задачи - определения не только предельной нагрузки, но и поведения конструкции после достижения этой нагрузки, т.е. определения сценария разрушения.
Для таких расчетов необходимо описание свойств материала, более полное, чем использовалось ранее - когда задачи ограничивались упругой работой (и достаточно было задания предела текучести) или небольшими пластическими деформациями (достаточно диаграммы деформирования на небольшом - несколько процентов деформации - участке). Такое описание должно позволять предсказывать деформирование материала при больших деформациях - вплоть до разрушения, в том числе при повышенных температурах и наличии ползучести.
Подбору способов такого описания свойств материалов и посвящена настоящая работа.
В данной работе предложена методика подбора четырех параметров
истинной диаграммы деформирования вида (y(s p )= min (л + KSpp ,&f ) по
экспериментальным данным:
1) при наличии условной диаграммы деформирования;
2) при наличии только стандартных справочных механических характеристик.
Предложенный метод проверен на ряде материалов различных классов, получено хорошее соответствие эксперименту. Показано, что точность предложенного метода в большинстве случаев выше, чем аппроксимация диаграммы деформирования, полученная по стандартным формулам Рамберга- Осгуда. Показано также, что приводимые в справочниках разбросы (диапазоны) характеристик материала могут существенно влиять на форму и параметры подбираемой истинной диаграммы.
В условиях медленного нагружения и повышенной температуры получено описание «падающих» диаграмм деформирования с помощью второй фазы установившейся ползучести. Такое описание поведения материала хорошо согласуется с экспериментом, константы модели ползучести, подобранные по экспериментальной кривой, соответствующей одной скорости нагружения, дают удовлетворительные результаты для второй, меньшей скорости. Для усреднения качества описания можно проводить минимизацию по серии экспериментальных диаграмм для разных температур и длительностей нагружения.
На примере расчета толстостенного цилиндра по изохронным кривым и кривым ползучести показано, что использование изохронных кривых расчетов на ползучесть возможно только в случае, когда перераспределение напряжений вследствие ползучести невелико.
