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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Махутов

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: safety@imash.ru
Россия, Москва

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределение напряжений σ(x) и деформаций e(x) по сечению х: 1 – упругое решение; 2 – неупругое решение

Скачать (87KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Виды диаграмм деформирования материалов с различной степенью упрочнения и разупрочнения: 1 – упругое деформирование; 2 – деформирование по степенному закону из исходного состояния; 3 – упругое и неупругое деформирование с упрочнением по степенному закону; 4 – идеальное упругопластическое деформирование; 5 – упругое и неупругое деформирование с разупрочнением по степенному закону

Скачать (37KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости функционала F от номинальных напряжений, концентрации напряжений и показателя упрочнения материала: точки из эксперимента, линии – расчет; 1 – расчет по выражению (5), 2 – расчет по выражению (8), 3 – эксперимент и расчет по выражению (8), 4 – расчет по выражению (9)

Скачать (169KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменение коэффициентов концентрации напряжений ασ, Kσ и деформаций Ke при увеличении номинальных напряжений и при упругопластическом деформировании со степенным упрочнением (m = +0.08) и разупрочнением (m = –0.08)

Скачать (91KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024