Анализ концентрации напряжений и деформаций в неупругой области для упрочняющихся и разупрочняющихся материалов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Анализируются процессы упругого и упругопластического деформирования в зонах концентрации при различных уровнях номинальных напряжений и сопротивления пластическим деформациям. На основе расчетных и экспериментальных данных показано, что с уменьшением показателя упрочнения в неупругой области неоднородность распределения деформаций увеличивается; при этом коэффициенты концентрации деформаций растут, а коэффициенты концентрации напряжений падают. Рассмотрены особые случаи, когда последние оказываются меньше единицы. Это имеет важное значение для обоснования прочности, ресурса, живучести и безопасности для новых объектов техносферы, которые изготавливаются из специальных конструкционных материалов и эксплуатируются в экстремальных условиях термомеханического нагружения, в том числе для атомных энергетических установок в штатных режимах и аварийных ситуациях.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Н. А. Махутов

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Author for correspondence.
Email: safety@imash.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Махутов Н. А. Обобщенные закономерности процессов деформирования и разрушения // Вестник Российской академии наук. 2017. № 5. C. 407.
  2. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. 707 с.
  3. Савин Г. Н. Справочник по концентрации напряжений. Киев: Вища шк., 1976. 412 с.
  4. Нейбер Г. Концентрация напряжений. М.: Гостехиздат, 1947. 204 с.
  5. Нейбер Г. Теория концентрации касательных напряжений призматических тел при произвольной нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями // Труды АОИМ. Серия Е. Прикладная механика. 1961. № 4. С. 71.
  6. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 399 с.
  7. Анализ риска и повышение безопасности водо-водяных энергетических реакторов. Серия «Исследования напряжений и прочности ядерных реакторов» / Под ред. Н. А. Махутова и М. М. Гаденина. М.: Наука, 2009. 499 с.
  8. Прочность и ресурс ЖРД. Серия «Исследование напряжений и прочности ракетных двигателей» / Под ред. Н. А. Махутова и В. С. Рачука. М.: Наука, 2011. 525 с.
  9. Махутов Н. А. Прочность и безопасность. Фундаментальные и прикладные исследования. Новосибирск: Наука, 2008. 528 с.
  10. Матвиенко Ю. Г. Основы физики и механики разрушения // Машиностроение и инженерное образование. 2022. № 1 (68). С. 48.
  11. Морозов Е. М., Левин В. А., Вершинин А. В. Прочностной анализ. Фидесис в руках инженера. М.: URSS, cop. 2015. 399 с.
  12. Разумовский И. А. Экспериментальные методы исследования напряженно-деформированного состояния: история, проблемы, перспективы развития // Машиностроение и инженерное образование. 2018. № 2 (55). С. 17.
  13. Molski K., Glinka G. A method of elastic-plastic stress and strain calculation of a notch root // Material Science and Engineering. 1981. V. 50. Р. 93.
  14. Ye D., Matsuoka S., Suzuki M., Maeda Y. Further Investigation of Neuters rule and the Equivalent Strain Energy Density (ESED). Method // Int. J. of Fatigue. 2004. V. 26. P. 447.
  15. Hutchinson J. M. Plastic stress and strain fields at a crack tip // J. of Mechanic and Physics Sodids. 1968. № 16. P. 337.
  16. Aifantis E. C. On the role of gradients in the localization of deformation and fracture // J. of Engineering Science. 1992. № 10. P. 1279.
  17. Новопашин М. Д., Сукнев С. В., Иванов А. М. Упругопластическое деформирование и предельное состояние элементов конструкций с концентраторами напряжений. Новосибирск: Наука, 1995. 111 с.
  18. Локощенко А. М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматгиз, 2016. 489 с.
  19. Романов А. Н. Сопротивление деформированию конструкционных материалов при циклическом нагружении // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017. № 4. С. 54.
  20. Махутов Н. А. Безопасность и риски: системные исследования и разработки. Новосибирск: Наука, 2017. 724 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Distribution of stresses σ(x) and strains e(x) along the cross-section x: 1 - elastic solution; 2 - inelastic solution

Download (87KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Types of deformation diagrams of materials with different degrees of hardening and de-hardening: 1 - elastic deformation; 2 - deformation according to the power law from the initial state; 3 - elastic and inelastic deformation with hardening according to the power law; 4 - ideal elastic-plastic deformation; 5 - elastic and inelastic deformation with de-hardening according to the power law

Download (37KB)
Indexing metadata
4. Fig. 4. Variation of stress concentration coefficients ασ, Kσ and strain coefficient Ke at increasing nominal stresses and at elastic-plastic deformation with stepwise hardening (m = +0.08) and de-strengthening (m = -0.08)

Download (91KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences