Неодноосная ползучесть при сложном нагружении

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

На базе модели неполной обратимости деформации ползучести предложены определяющие уравнения для неодноосного напряженного состояния металлов при сложных путях нагружения. Предполагается независимое развитие тензоров вязкоупругой, вязкопластической и вязкой компонент деформации ползучести. Кинетика деформирования связывается с исходной и деформационной анизотропией. Мерой интенсивности ползучести исходно ортотропных материалов принято эквивалентное напряжение, введенное Хиллом. В этом случае не требуется подобие девиаторов напряжений и деформаций. Характер деформационной анизотропии связывается со значением вязкопластической компоненты деформации в направлении главных осей тензора напряжений. Предполагается суперпозиция исходной и деформационной анизотропии. Испытывались образцы из исходно изотропных материалов: из инструментальной стали 3ХВ4СФ по режимам ее работы в контейнерах для прессования алюминиевых сплавов; из жаропрочного сплава ЭИ437Б по условиям работы дисков и лопаток газотурбинных двигателей. Расчет реологических коэффициентов исходно изотропных материалов 3ХВ4СФ и ЭИ437Б производился по результатам одноосных испытаний на растяжение образцов при нескольких уровнях начальных напряжений. Проведен сравнительный анализ прогноза при сложном нагружении по предлагаемым уравнениям с результатами испытаний.

Об авторах

Евгений Константинович Кичаев

Самарский государственный технический университет

Email: mechanika01@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0577-2889
SPIN-код: 4424-3922
Scopus Author ID: 6508206523
http://www.mathnet.ru/person193756

кандидат технических наук, доцент; доцент; каф. механики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Петр Евгеньевич Кичаев

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kichaevp@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7321-389X
SPIN-код: 6827-8864
http://www.mathnet.ru/person39260

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент; каф. механики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

  1. Самарин Ю. П. Уравнения состояния материалов со сложными реологическими свойствами. Куйбышев: Куйб. госуниверситет, 1979. 84 с.
  2. Радченко В. П., Самарин Ю. П., Хренов С. М. Определяющие уравнения для материалов при наличии трех стадий ползучести // Докл. АН СССР, 1986. Т. 288, № 3. С. 571–574. EDN: FZHKUQ.
  3. Радченко В. П., Еремин Ю. А. Реологическое деформирование и разрушение материалов и элементов конструкций. М.: Машиностроение-1, 2004. 264 с. EDN: QNATSX.
  4. Радченко В. П., Кичаев П. Е. Энергетическая концепция ползучести и виброползучести металлов. Самара: СамГТУ, 2011. 157 с. EDN: QNAGXB.
  5. Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 752 с.
  6. Малинин Н. Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с. EDN: XXLGDN.
  7. Локощенко А. М., Шестериков С. А. и др. Закономерности ползучести и длительной прочности: справочник / ред. С. А. Шестериков. М.: Машиностроение, 1983. 101 с.
  8. Самарин Ю. П., Кичаев Е. К. Особенности ползучести металлов при растяжении с реверсируемым кручением / Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии. Киев: Наук. думка, 1977. С. 224–238.
  9. Кичаев Е. К., Файн Г. М. Ползучесть бурильных труб из сплава Д16Т в условиях сверхглубокого бурения / Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии. Киев: Наук. думка, 1978. С. 232–237.
  10. Lokoshchenko A. M., Fomin L. V. Delayed fracture of plates under creep condition in unsteady complex stress state in the presence of aggressive medium // Appl. Math. Model., 2018. vol. 60. pp. 478–489. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2018.03.031.
  11. Wen J.-F., Tu S.-T., Xuan F.-Z., Zhang X.-W., Gao X.-L. Effects of stress level and stress state on creep ductility: Evaluation of different models // J. Mater. Sci. Techn., 2016. vol. 32, no. 8. pp. 695–704. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmst.2016.02.014.
  12. Радченко В. П., Саушкин М. Н. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях. М.: Машиностроение-1, 2005. 226 с. EDN: RXLJLN.
  13. Самарин Ю. П. Построение экспоненциальных аппроксимаций для кривых ползучести методом последовательного выделения экспоненциальных слагаемых // Пробл. прочности, 1974. № 9. С. 24–27.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальные (сплошные линии) и расчетные (штриховые линии) кривые одноосной ползучести образцов из стали 3ХВ4СФ (a) и сплава ЭИ437Б (b) при заданных начальных напряжениях (a: 1 — $\sigma_\text{э}=200$ МПа, 2 — $\sigma_\text{э}=225$ МПа, 3 — $\sigma_\text{э}=250$ МПа, 4 — $\sigma_\text{э}=275$ МПа, 5 — $\sigma_\text{э}=300$ МПа, 6 — $\sigma_\text{э}=325$ МПа; b: 1 — $\sigma_\text{э}=120$ МПа; 2 — $\sigma_\text{э}=160$ МПа; 3 — $\sigma_\text{э}=200$ МПа)

Скачать (210KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Экспериментальные (сплошные линии) и расчетные (штриховые линии) кривые ползучести образцов из стали 3ХВ4СФ (a) и сплава ЭИ437Б (b) при одноосном ступенчатом нагружении (a: 1 — $\sigma_\text{э}=200$ МПа, 2 — $\sigma_\text{э}=241$ МПа, 3 — $\sigma_\text{э}=282$ МПа, 4 — $\sigma_\text{э}=241$ МПа, 5 — $\sigma_\text{э}=200$ МПа; b: 1 — $\sigma_\text{э}=120$ МПа, 2 — $\sigma_\text{э}=145$ МПа, 3 — $\sigma_\text{э}=170$ МПа, 4 — $\sigma_\text{э}=145$ МПа, 5 — $\sigma_\text{э}=120$ МПа)

Скачать (159KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Экспериментальные (сплошные линии) и расчетные (штриховые линии) кривые ползучести образцов (кривые угла закручивания) из стали 3ХВ4СФ (a) и сплава ЭИ437Б (b) при кручении: a — $\tau=144.5$ МПа, b — $\tau=92.5$ МПа

Скачать (154KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кривые ползучести (осевая деформация) образцов из стали 3ХВ4СФ при ступенчатом растяжении с кручением: 1 — $\sigma=200$ МПа, $\tau=0$ МПа; 2 — $\sigma=200$ МПа, $\tau=78$ МПа; 3 — $\sigma=200$ МПа, $\tau=115$ МПа; 4 — $\sigma=136$ МПа, $\tau=115$ МПа; 5 — $\sigma=0$ МПа, $\tau=115$ МПа; сплошная линия — эксперимент; штрих-пунктирная линия — расчет в предположении подобия девиаторов (1); штриховая линия — расчет по предложенной модели

Скачать (89KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кривые ползучести (угол закручивания) образцов из стали 3ХВ4СФ при ступенчатом растяжении с кручением: 1 — $\sigma=200$ МПа, $\tau=0$ МПа; 2 — $\sigma=200$ МПа, $\tau=78$ МПа; 3 — $\sigma=200$ МПа, $\tau=115$ МПа; 4 — $\sigma=136$ МПа, $\tau=115$ МПа; 5 — $\sigma=0$ МПа, $\tau=115$ МПа; сплошная линия — эксперимент; штрих-пунктирная линия — расчет в предположении подобия девиаторов (1); штриховая линия — расчет по предложенной модели

Скачать (91KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Кривые ползучести (осевая деформация) образцов из сплава ЭИ437Б при ступенчатом растяжении с кручением: 1 — $\sigma=120$ МПа, $\tau=0$ МПа; 2 — $\sigma=120$ МПа, $\tau=47$ МПа; 3 — $\sigma=120$ МПа, $\tau=69.5$ МПа; 4 — $\sigma=81$ МПа, $\tau=69.5$ МПа; 5 — $\sigma=0$ МПа, $\tau=69.5$ МПа; сплошная линия — эксперимент; штриховая линия — расчет по предложенной модели

Скачать (80KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Кривые ползучести (угол закручивания) образцов из сплава ЭИ437Б при ступенчатом растяжении с кручением: 1 — $\sigma=120$ МПа, $\tau=0$ МПа; 2 — $\sigma=120$ МПа, $\tau=47$ МПа; 3 — $\sigma=120$ МПа, $\tau=69.5$ МПа; 4 — $\sigma=81$ МПа, $\tau=69.5$ МПа; 5 — $\sigma=0$ МПа, $\tau=69.5$ МПа; сплошная линия — эксперимент; штриховая линия — расчет по предложенной модели

Скачать (81KB)
Метаданные

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах