Модель повреждённой среды для оценки ресурсных характеристик конструкционных сталей при механизмах исчерпания, сочетающих усталость и ползучесть материала
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2013.6.2.27Ключевые слова:
пластичность, ползучесть, малоцикловая и многоцикловая усталость, механика повреждённой среды, базовый эксперимент, повреждённость, материальные параметрыАннотация
С позиции механики повреждённой среды (МПС) развита математическая модель, учитывающая процессы накопления повреждений в конструкционных сталях при механизмах деградации, сочетающих усталость и ползучесть материала. Разработан алгоритм суммирования повреждений при взаимодействии малоцикловой усталости и ползучести. Приведена экспериментально-теоретическая методика определения материальных параметров уравнений МПС, описывающих процессы деградации начальных прочностных свойств конструкционных материалов (металлов и их сплавов) при усталости и ползучести. Численно исследованы процессы вязкоупругопластического деформирования стали 12Х18Н9. Выполнено сравнение полученных численных результатов с данными натурных экспериментов, позволившее сделать вывод о достоверности определяющих соотношений МПС и используемой методики нахождения материальных параметров при совместном действии механизмов усталости и ползучести.
Скачивания
Библиографические ссылки
Митенков Ф.М., Кайдалов В.Б., Коротких Ю.Г. и др. Методы обоснования ресурса ядерных энергетических установок / Под. ред. Ф.М. Митенкова. – М.: Машиностроение, 2007. – 448 с.
2. Волков И.А., Коротких Ю.Г. Уравнения состояния вязкоупругопластических сред с повреждениями. – М.: Физматлит, 2008. – 424 с.
3. Охаси И. Неупругое поведение стали 316 при многоосных непропорциональных циклических нагружениях при повышенной температуре // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1985. – Т. 107, № 2. – С. 6-15.
4. Охаси И. Пластическое деформирование нержавеющей стали типа 316 под действием несинфазных циклов по деформации // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1985. – Т. 107, № 4. – С. 61-73.
5. Лэмба Г.С., Сайдботтом О.М. Пластичность при циклическом деформировании по непропорциональным траекториям. Часть 1. Эксперименты с циклическим упрочнением, приспособляемостью и последующим деформационным упрочнением // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1978. – Т. 100, № 1. – С. 108-117.
6. Макдауэлл Д.Л. Экспериментальное изучение структуры определяющих уравнений для непропорциональной циклической пластичности // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1985. – Т. 107, № 4. – С. 98-111.
7. Бернард-Конноли М., Бью-Куок Т., Бирон А. Усталость коррозионностойкой стали 304 при испытаниях в условиях многоступенчатой контролируемой деформации // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1983. – Т. 105, № 3. – С. 47-53.
8. Боднер С.Р., Линдхолм У.С. Критерий приращения повреждения для зависящего от времени разрушения материалов // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1976. – Т. 100, № 2. – С. 51-58.
9. Леметр Ж. Континуальная модель повреждения, используемая для расчёта разрушения пластичных материалов // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1985. – Т. 107, № 1. – С. 90-98.
10. Гомюк, Бью Куок Т. Расчет долговечности коррозионностойкой стали 304 в условиях взаимодействия усталости и ползучести с использованием теории непрерывного повреждения // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1986. – Т. 108, № 3. – С. 111-136.
11. Гомюк, Бью Куок Т., Бирон А. Изучение поведения стали 316 при нагружениях по схемам усталости, ползучести и совместного действия усталости и ползучести // Современное машиноведение. – 1991. – № 1. – С. 14-23.
12. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. – М.: Мир, 1984. – 624 с.
13. Казанцев А.Г. Исследование взаимодействия малоцикловой усталости и ползучести при неизотермическом нагружении // Проблемы прочности. – 1985. – № 5. – С. 25-31.
14. Chaboche J.L. Constitutive equation for cyclic plasticity and cyclic viscoplasticity // Int. J. Plasticity. – 1989. – V. 5, N. 3. – P. 247-302. DOI
15. Волков И.А, Коротких Ю.Г., Тарасов И.С. Моделирование сложного пластического деформирования и разрушения металлов при многоосном непропорциональном нагружении // ПМТФ. – 2009. – Т. 50, № 5. – С. 193-205.
16. Коротких Ю.Г., Волков И.А, Тарасов И.С., Фомин М.Н. Обоснование применимости эволюционного уравнения накопления повреждений для оценки малоцикловой усталости металлов // Проблемы прочности и пластичности. – 2010. – № 72. – С. 46-56.
17. Волков И.А., Коротких Ю.Г., Тарасов И.С. Численное моделирование накопления повреждений при сложном пластическом деформировании // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2009. – Т. 2, № 1. – С. 5-18. DOI
18. Шишулин Д.Н., Волков И.А., Казаков Д.А., Пичков С.Н. Моделирование основных закономерностей процесса деформирования и накопления повреждений в конструкционных материалах на базе концепции механики повреждённой среды // Проблемы прочности и пластичности. – 2012. – № 74. – С. 16-27.
19. Volkov I.A., Korotkikh Yu.G., Tarasov I.S., Shishulin D.N. Numerical modeling of elastoplastic deformation and damage accumulation in metals under low-cycle fatigue conditions // Strength Mater. – 2011. – V. 43, N. 4. – P. 471-485. DOI
20. Benallal A., Marquis D. Constitutive equations for nonproportional cyclic elasto-viscoplasticity // J. Eng. Mater. Technol. – 1987. – V. 109, N. 4. – P. 326-336. DOI
21. Lemaitre J. Damage modelling for prediction of plastic or creep fatigue failure in structures // Trans. 5th Int. Conf. SMRiT, Berlin, Germany. – 1979. – V. L, L5/1 b. – P. 1-8.
22. Murakami S., Imaizumi T. Mechanical description of creep damage and its experimental verification // J. Méc. Théor. Appl. – 1982. – V. 1. – P. 743-761.
23. Волков И.А., Коротких Ю.Г., Шишулин Д.Н. Принципы и методы определения скалярных материальных параметров теории пластического течения с кинематическим и изотропным упрочнением // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2010. – Т. 3, № 3. – С. 46-57. DOI
24. Ле Мэй. Развитие параметрических методов обработки результатов испытаний на ползучесть и длительную прочность // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1979. – Т. 101, № 4. –С. 19-24.
25. Мэнсон, Энсайн. Успехи за последнюю четверть века в развитии методов корреляции и экстраполяции результатов испытаний на длительную прочность // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1979. – Т. 101, № 4. – С. 9-18.
26. Можаровская Т.Н. Программа и методика исследования ползучести и длительной прочности материалов с учётом вида девиатора напряжений и истории нагружения // Проблемы прочности. – 1984. – № 11. – С. 83-88.
###
Mitenkov F.M., Kajdalov V.B., Korotkih U.G. i dr. Metody obosnovania resursa adernyh energeticeskih ustanovok / Pod. red. F.M. Mitenkova. - M.: Masinostroenie, 2007. - 448 s.
2. Volkov I.A., Korotkih U.G. Uravnenia sostoania vazkouprugoplasticeskih sred s povrezdeniami. - M.: Fizmatlit, 2008. - 424 s.
3. Ohasi I. Neuprugoe povedenie stali 316 pri mnogoosnyh neproporcional’nyh cikliceskih nagruzeniah pri povysennoj temperature // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1985. - T. 107, No 2. - S. 6-15.
4. Ohasi I. Plasticeskoe deformirovanie nerzaveusej stali tipa 316 pod dejstviem nesinfaznyh ciklov po deformacii // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1985. - T. 107, No 4. - S. 61-73.
5. Lemba G.S., Sajdbottom O.M. Plasticnost’ pri cikliceskom deformirovanii po neproporcional’nym traektoriam. Cast’ 1. Eksperimenty s cikliceskim uprocneniem, prisposoblaemost’u i posleduusim deformacionnym uprocneniem // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1978. - T. 100, No 1. - S. 108-117.
6. Makdauell D.L. Eksperimental’noe izucenie struktury opredelausih uravnenij dla neproporcional’noj cikliceskoj plasticnosti // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1985. - T. 107, No 4. - S. 98-111.
7. Bernard-Konnoli M., B’u-Kuok T., Biron A. Ustalost’ korrozionnostojkoj stali 304 pri ispytaniah v usloviah mnogostupencatoj kontroliruemoj deformacii // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1983. - T. 105, No 3. - S. 47-53.
8. Bodner S.R., Lindholm U.S. Kriterij prirasenia povrezdenia dla zavisasego ot vremeni razrusenia materialov // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1976. - T. 100, No 2. - S. 51-58.
9. Lemetr Z. Kontinual’naa model’ povrezdenia, ispol’zuemaa dla rasceta razrusenia plasticnyh materialov // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1985. - T. 107, No 1. - S. 90-98.
10. Gomuk, B’u Kuok T. Rascet dolgovecnosti korrozionnostojkoj stali 304 v usloviah vzaimodejstvia ustalosti i polzucesti s ispol’zovaniem teorii nepreryvnogo povrezdenia // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1986. - T. 108, No 3. - S. 111-136.
11. Gomuk, B’u Kuok T., Biron A. Izucenie povedenia stali 316 pri nagruzeniah po shemam ustalosti, polzucesti i sovmestnogo dejstvia ustalosti i polzucesti // Sovremennoe masinovedenie. - 1991. - No 1. - S. 14-23.
12. Kollinz Dz. Povrezdenie materialov v konstrukciah. Analiz, predskazanie, predotvrasenie. - M.: Mir, 1984. - 624 s.
13. Kazancev A.G. Issledovanie vzaimodejstvia malociklovoj ustalosti i polzucesti pri neizotermiceskom nagruzenii // Problemy procnosti. - 1985. - No 5. - S. 25-31.
14. Chaboche J.L. Constitutive equation for cyclic plasticity and cyclic viscoplasticity // Int. J. Plasticity. - 1989. - V. 5, N. 3. - P. 247-302. DOI
15. Volkov I.A, Korotkih U.G., Tarasov I.S. Modelirovanie sloznogo plasticeskogo deformirovania i razrusenia metallov pri mnogoosnom neproporcional’nom nagruzenii // PMTF. - 2009. - T. 50, No 5. - S. 193-205.
16. Korotkih U.G., Volkov I.A, Tarasov I.S., Fomin M.N. Obosnovanie primenimosti evolucionnogo uravnenia nakoplenia povrezdenij dla ocenki malociklovoj ustalosti metallov // Problemy procnosti i plasticnosti. - 2010. - No 72. - S. 46-56.
17. Volkov I.A., Korotkih U.G., Tarasov I.S. Cislennoe modelirovanie nakoplenia povrezdenij pri sloznom plasticeskom deformirovanii // Vycisl. meh. splos. sred. - 2009. - T. 2, No 1. - S. 5-18. DOI
18. Sisulin D.N., Volkov I.A., Kazakov D.A., Pickov S.N. Modelirovanie osnovnyh zakonomernostej processa deformirovania i nakoplenia povrezdenij v konstrukcionnyh materialah na baze koncepcii mehaniki povrezdennoj sredy // Problemy procnosti i plasticnosti. - 2012. - No 74. - S. 16-27.
19. Volkov I.A., Korotkikh Yu.G., Tarasov I.S., Shishulin D.N. Numerical modeling of elastoplastic deformation and damage accumulation in metals under low-cycle fatigue conditions // Strength Mater. - 2011. - V. 43, N. 4. - P. 471-485. DOI
20. Benallal A., Marquis D. Constitutive equations for nonproportional cyclic elasto-viscoplasticity // J. Eng. Mater. Technol. - 1987. - V. 109, N. 4. - P. 326-336. DOI
21. Lemaitre J. Damage modelling for prediction of plastic or creep fatigue failure in structures // Trans. 5th Int. Conf. SMRiT, Berlin, Germany. - 1979. - V. L, L5/1 b. - P. 1-8.
22. Murakami S., Imaizumi T. Mechanical description of creep damage and its experimental verification // J. Mec. Theor. Appl. - 1982. - V. 1. - P. 743-761.
23. Volkov I.A., Korotkih U.G., Sisulin D.N. Principy i metody opredelenia skalarnyh material’nyh parametrov teorii plasticeskogo tecenia s kinematiceskim i izotropnym uprocneniem // Vycisl. meh. splos. sred. - 2010. - T. 3, No 3. - S. 46-57. DOI
24. Le Mej. Razvitie parametriceskih metodov obrabotki rezul’tatov ispytanij na polzucest’ i dlitel’nuu procnost’ // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1979. - T. 101, No 4. -S. 19-24.
25. Menson, Ensajn. Uspehi za poslednuu cetvert’ veka v razvitii metodov korrelacii i ekstrapolacii rezul’tatov ispytanij na dlitel’nuu procnost’ // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1979. - T. 101, No 4. - S. 9-18.
26. Mozarovskaa T.N. Programma i metodika issledovania polzucesti i dlitel’noj procnosti materialov s ucetom vida deviatora naprazenij i istorii nagruzenia // Problemy procnosti. - 1984. - No 11. - S. 83-88.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2013 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
