<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Journal of Samara State Technical University, Ser. Physical and Mathematical Sciences</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Journal of Samara State Technical University, Ser. Physical and Mathematical Sciences</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Физико-математические науки»</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">1991-8615</issn><issn publication-format="electronic">2310-7081</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Samara State Technical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">20515</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.14498/vsgtu1512</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Long-term strength curves generated by the nonlinear Maxwell-type model for viscoelastoplastic materials and the linear damage rule under step loading</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Кривые длительной прочности нелинейной модели вязкоупругопластичности типа Максвелла и правило суммирования поврежденности при ступенчатых нагружениях</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Khokhlov</surname><given-names>Andrew V</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Хохлов</surname><given-names>Андрей Владимирович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>(Cand. Techn. Sci.; andrey-khokhlov@ya.ru), Senior Researcher, Lab. of Elasticity and Plasticity</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>(к.т.н; andrey-khokhlov@ya.ru), старший научный сотрудник, лаб. упругости и пластичности</p></bio><email>andrey-khokhlov@ya.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Lomonosov Moscow State University, Institute of Mechanics</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2016-09-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>09</month><year>2016</year></pub-date><volume>20</volume><issue>3</issue><issue-title xml:lang="en">VOL 20, NO3 (2016)</issue-title><issue-title xml:lang="ru">ТОМ 20, №3 (2016)</issue-title><fpage>524</fpage><lpage>543</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2020-02-14"><day>14</day><month>02</month><year>2020</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2016, Samara State Technical University</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2016, Самарский государственный технический университет</copyright-statement><copyright-year>2016</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Samara State Technical University</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Самарский государственный технический университет</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.eco-vector.com/1991-8615/article/view/20515">https://journals.eco-vector.com/1991-8615/article/view/20515</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>The nonlinear Maxwell-type constitutive relation with two arbitrary material functions is formulated for viscoelastoplastic materials and studied analytically in uni-axial case to reveal capabilities of the model and its applicability scope. Its coupling with a number of fracture criteria is analyzed in order to simulate creep rupture under constant and piecewise-constant loading and to compare creep life estimates arising as a result. The limit strain criterion, the critical dissipation criterion and two proposed new families of failure criteria taking into account a strain history (i.e. a whole creep curve) are considered. Long-term strength curves equations generated by each one of the four chosen failure criteria are derived. Their general qualitative properties are analyzed and compared to each other under minimal restrictions on material functions of the constitutive relation. It is proved that qualitative properties of all theoretic long-term strength curves coincide with basic properties of typical test long-term strength curves of viscoelastoplastic materials. For every failure criteria considered herein, rapture time under step-wise loading is evaluated for arbitrary material functions and compared to the lifetime yielding from the linear damage accumulation rule (i.e. “Miner’s rule”). General formulas for cumulative damage (“Miner’s sum”) deviations from unity are obtained for all failure criteria coupled with the nonlinear Maxwell-type constitutive relation. Their dependences on material functions and loading program parameters are examined. In particular, it is proved that the linear damage rule is exactly valid for the critical dissipation criterion whatever material functions, number of loading steps and stress levels are chosen. On the contrary, for the limit strain criterion, the linear damage rule is never valid for two-step loading and cumulative damage at rapture instant is greater or less than unity depending on the sign of stress jump.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>Исследуется нелинейное определяющее соотношение типа Максвелла для вязкоупругопластичных материалов с двумя произвольными материальными функциями одного аргумента с целью выявления арсенала его возможностей и области применимости, в частности, возможности подключения к нему критериев для описания разрушения при ползучести с постоянным или кусочно-постоянным напряжением. При минимальных первичных ограничениях на материальные функции выведены уравнения теоретических кривых длительной прочности, порожденных соотношением типа Максвелла в сочетании с деформационными и энергетическим (диссипативным) критериями разрушения, а также с интегральными критериями, учитывающими историю деформирования. Аналитически изучены и сопоставлены общие свойства этих кривых. Показано, что они адекватно описывают типичные свойства экспериментальных кривых длительной прочности вязкоупругопластических материалов. Для найденных зависимостей времен разрушения от напряжения проверено выполнение правила линейного накопления поврежденности при ступенчатом нагружении и выведены формулы для величины (и знака) отклонений от него. В частности доказано, что для нелинейного соотношения типа Максвелла в сочетании с диссипативным критерием разрушения всегда в точности выполняется правило линейного накопления поврежденности при любом ступенчатом нагружении, а для деформационного критерия оно, наоборот, никогда не выполняется, но дает оценку сверху или снизу для времени разрушения в зависимости от знака скачка напряжения.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>viscoelastoplasticity</kwd><kwd>creep curves</kwd><kwd>damage</kwd><kwd>failure criteria</kwd><kwd>dissipation</kwd><kwd>creep rupture</kwd><kwd>creep lifetime</kwd><kwd>long-term strength curves</kwd><kwd>superplasticity</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>вязкоупругопластичность</kwd><kwd>кривые ползучести</kwd><kwd>поврежденность</kwd><kwd>критерии разрушения</kwd><kwd>диссипация</kwd><kwd>время разрушения</kwd><kwd>кривые длительной прочности</kwd><kwd>сверхпластичность</kwd></kwd-group></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Качанов Л. М. Теория ползучести. М.: Физматгиз, 1960. 456 с.</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 752 с.</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>Локощенко А. М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. 504 с.</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>Радченко В. П., Еремин Ю. А. Реологическое деформирование и разрушение материалов и элементов конструкции. М.: Машиностроение-1, 2004. 265 с.</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>Betten J. Creep Mechanics. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2008. 367 pp.</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>Bergstrom J. S. Mechanics of Solid Polymers. Theory and Computational Modeling. Amsterdam: William Andrew is an imprint of Elsevier, 2015. 520 pp.</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>Махутов Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>Хохлов А. В. Определяющее соотношение для реологических процессов: свойства теоретических кривых ползучести и моделирование затухания памяти // Известия РАН. МТТ, 2007. № 2. С. 147-166.</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>Хохлов А. В. Определяющее соотношение для реологических процессов c известной историей нагружения. Кривые ползучести и длительной прочности // Изв. РАН. МТТ, 2008. № 2. С. 140-160.</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>Хохлов А. В. Критерии разрушения при ползучести, учитывающие историю деформирования, и моделирование длительной прочности // Изв. РАН. МТТ, 2009. № 4. С. 121-135.</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>Хохлов А. В. Общие свойства кривых ползучести и длительной прочности, порождаемых нелинейной теорией наследственности Ю. Н. Работнова: Отчет о НИР № 5288. М.: НИИ механики МГУ, 2015. 74 с.</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>Хохлов А. В. Свойства нелинейной модели вязкоупругопластичности типа Максвелла с двумя материальными функциями // Вестник МГУ. Сер. 1. Математика, механика, 2016. № 6. С. 36-41.</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>Локощенко A. М., Шестериков С. А. К проблеме оценки длительной прочности при ступенчатом нагружении // ПМТФ, 1982. № 2. С. 139-143.</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>Радченко В. П., Кичаев П. Е. Энергетическая концепция ползучести и виброползучести металлов. Самара: СамГТУ, 2011. 157 с.</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Никитенко А. Ф., Соснин О. В. О разрушении при ползучести // ПМТФ, 1967. № 3. С. 74-75.</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Соснин О. В., Горев Б. В., Никитенко А. Ф. Энергетический вариант теории ползучести. Новосибирск: ИГиЛ СО АН СССР, 1986. 95 с.</mixed-citation></ref><ref id="B17"><label>17.</label><mixed-citation>Никитенко А. Ф. Ползучесть и длительная прочность металлических материалов. Новосибирск: НГАСУ, 1997. 278 с.</mixed-citation></ref><ref id="B18"><label>18.</label><mixed-citation>Соснин О. В., Никитенко А. Ф., Горев Б. В. К обоснованию энергетического варианта теории ползучести и длительной прочности металлов // ПМТФ, 2010. С. 188-197.</mixed-citation></ref><ref id="B19"><label>19.</label><mixed-citation>Федоров В.В. Термодинамический метод оценки длительной прочности // Пробл. прочности, 1972. № 9. С. 45-47.</mixed-citation></ref><ref id="B20"><label>20.</label><mixed-citation>Радченко В.П. Энергетический вариант одноосной теории ползучести и длительной прочности // ПМТФ, 1991. № 4. С. 172-179.</mixed-citation></ref><ref id="B21"><label>21.</label><mixed-citation>Радченко В. П., Кичаев Е. К., Симонов А. В. Энергетический вариант модели реологического деформирования и разрушения металлов при совместном действии статических и циклических нагрузок // ПМТФ, 2000. № 3. С. 169-175.</mixed-citation></ref><ref id="B22"><label>22.</label><mixed-citation>Хохлов А. В. Нелинейная модель вязкоупругопластичности типа Максвелла: свойства кривых ползучести при ступенчатых нагружениях и условия накопления пластической деформации // Машиностроение и инженерное образование, 2016. № 3. С. 35-48.</mixed-citation></ref><ref id="B23"><label>23.</label><mixed-citation>Хохлов А. В. Нелинейные модели вязкоупругости типа Максвелла. Особенности их поведения, скоростная чувствительность и возможность использования для описания ползучести и сверхпластичности материалов: Отчет о НИР № 5193. М.: НИИ механики МГУ, 2013. 108 с.</mixed-citation></ref><ref id="B24"><label>24.</label><mixed-citation>Городцов В. А., Леонов А. И. О кинематике, неравновесной термодинамике и реологических соотношениях в нелинейной теории вязкоупругости // ПММ, 1968. Т. 32, № 1. С. 70-94.</mixed-citation></ref><ref id="B25"><label>25.</label><mixed-citation>Leonov A. I., Lipkina E. Ch., Paskhin E. D., Prokunin A. N. Theoretical and experimental investigations of shearing in elastic polymer liquids // Rheol. Acta, 1976. vol. 15, no. 7/8. pp. 411-426. doi: 10.1007/BF01574496.</mixed-citation></ref><ref id="B26"><label>26.</label><mixed-citation>Пальмов В. А. Реологические модели в нелинейной механике деформируемых тел // Успехи механики, 1980. Т. 3, № 3. С. 75-115.</mixed-citation></ref><ref id="B27"><label>27.</label><mixed-citation>Прокунин А. Н. О нелинейных определяющих соотношениях максвелловского типа для описания движения полимерных жидкостей // ПММ, 1984. Т. 48, № 6. С. 957-965.</mixed-citation></ref><ref id="B28"><label>28.</label><mixed-citation>Leonov A. I., Prokunin A. N. Non-linear Phenomena in Flows of Viscoelastic Polymer Fluids. London: Chapman and Hall, 1994. xvii+475 pp. doi: 10.1007/978-94-011-1258-1.</mixed-citation></ref><ref id="B29"><label>29.</label><mixed-citation>Leonov A. I. Constitutive equations for viscoelastic liquids: Formulation, analysis and comparison with data // Rheology Series, 1999. vol. 8. pp. 519-575. doi: 10.1016/S0169-3107(99)80040-9.</mixed-citation></ref><ref id="B30"><label>30.</label><mixed-citation>Cao Y. Determination of the creep exponent of a power-law creep solid using indentation tests // Mech. Time-Depend. Mater, 2007. vol. 11, no. 2. pp. 159-172. doi: 10.1007/s11043-007-9033-6.</mixed-citation></ref><ref id="B31"><label>31.</label><mixed-citation>Naumenko K., Altenbach H., Gorash Y. Creep Analysis with a Stress Range Dependent Constitutive Model // Arch. Appl. Mech., 2009. vol. 79, no. 6. pp. 619-630. doi: 10.1007/s00419-008-0287-5.</mixed-citation></ref><ref id="B32"><label>32.</label><mixed-citation>Радченко В. П., Шапиевский Д. В. Анализ нелинейной обобщенной модели Максвелла // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2005. № 38. С. 55-64. doi: 10.14498/vsgtu372.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
