Numerical modeling of nonlinear processes of damage accumulation due to cyclic loading
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2013.6.3.32Keywords:
plasticity, damage accumulation, cyclic loadingAbstract
The paper considers the main principles and equations of the applied variant of the theory of elastoplastic processes and the kinetic equation of damage accumulation. The system of differential equations solvable with respect to the first derivatives, together with trivial initial conditions, is solved numerically by the fourth-order Runge-Kutta method. The nonlinear processes of damage accumulation are analyzed in stationary (regular, single-block) and non-stationary (non-scheduled, multi-block) cyclic loading under uniaxial hard loading conditions. A significant deviation from the linear damage summation rule is shown. The analysis is carried out to study low-cycle fatigue under complex cyclic loading along circular strain path. It is shown that such a trajectory has the most damaging effect. Calculated results are found to be in good agreement with experimental data.
Downloads
References
Пежина П. Моделирование закритического поведения и разрушения диссипативного твердого тела // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1984. – Т. 106, № 4. – С. 107-117.
2. Savalle S., Caienatd G. Microanureage, micropropagation et endommagemant // La Resherche Aerospatiale. – 1982. – V. 6. – P. 395-411.
3. Марголин Б.З. Структурно-механическое моделирование разрушения металлических материалов и прогнозирование долговечности элементов высоконагруженных конструкций / Дисс. … докт. техн. наук: 01.02.04. – Киев, ИПП им. Г.С. Писаренко НАН Украины, 1992. – 384 с.
4. Волков И.А., Коротких Ю.Г. Уравнения состояния вязкоупругопластических сред с повреждениями. – М.: Физматлит, 2008. – 424 с.
5. Бондарь В.С. Неупругость. Варианты теории. – М: Физматлит, 2004. – 144 с.
6. Новожилов В.В., Рыбакина О.Г. О перспективах построения критерия прочности при сложном нагружении // Прочность при малом числе циклов нагружения / Под ред. С.В. Серенсена. – М.: Наука, 1969. – С. 71-80.
7. Романов А.Н. Энергетические критерии разрушения при малоцикловом нагружении // Проблемы прочности. – 1974. – № 1. – С. 3-10.
8. Бондарь В.С., Горохов В.Б., Санников В.М. Исследования малоцикловой прочности оболочек вращения при сложном теплосиловом нагружении // Прикладные проблемы прочности и пластичности. – 1979. – № 12. – С. 120-126.
9. Бондарь В.С., Санников В.М. Малоцикловая усталость тонкостенных конструкций при повышенных температурах // Конструкционная прочность лопаток турбин ГТД: Тезисы докладов IV научно-техн. конф., Куйбышев, 1976. – С. 75-76.
10. Ильюшин А.А. Пластичность. Основы общей математической теории пластичности. – М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 271 с.
11. Ильюшин А.А. Механика сплошной среды. – М.: Изд-во МГУ, 1990. – 310 с.
12. Новожилов А.А., Кадашевич Ю.И. Микронапряжения в конструкционных материалах. – Л.: Машиностроение, 1990. – 224 с.
13. Бондарь В.С., Даншин В.В., Семенов П.В. Прикладной вариант теории упругопластических процессов // Известия ТулГУ. Естественные науки. – 2011. – № 3. – С. 46-56.
14. Бондарь В.С., Даншин В.С., Семенов П.В. Вариант теории упругопластических процессов и аппроксимации функционалов пластичности // Проблемы прочности и пластичности. – 2011. – № 73. – С. 5-12.
15. Кнетс И.В. Основные современные направления в математической теории пластичности. – Рига: Зинатне, 1971. – 147 с.
16. Бондарь В.С. Неупругое поведение и разрушение материалов и конструкций при сложном неизотермическом нагружении / Дис. … докт. физ.-мат. наук: 01.02.04. – М., МАМИ, 1990. – 314 с.
17. Бондарь В.С., Даншин В.В. Пластичность. Пропорциональные и непропорциональные нагружения. – М.: Физматлит, 2008. – 176 с.
18. Бернард-Конноли, Бью Куок, Бирон. Усталость коррозионностойкой стали 304 при испытаниях в условиях многоступенчатой контролируемой деформации // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1983. – № 3. – С. 47-53.
19. Соси Д. Модели разрушения при многоосной усталости // Труды Амер. об-ва инж.-мех. Сер. Д. Теорет. основы инж. расчетов. – 1988. – № 3. – С. 9-21.
###
Pezina P. Modelirovanie zakriticeskogo povedenia i razrusenia dissipativnogo tverdogo tela // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1984. - T. 106, No 4. - S. 107-117.
2. Savalle S., Caienatd G. Microanureage, micropropagation et endommagemant // La Resherche Aerospatiale. - 1982. - V. 6. - P. 395-411.
3. Margolin B.Z. Strukturno-mehaniceskoe modelirovanie razrusenia metalliceskih materialov i prognozirovanie dolgovecnosti elementov vysokonagruzennyh konstrukcij / Diss. ... dokt. tehn. nauk: 01.02.04. - Kiev, IPP im. G.S. Pisarenko NAN Ukrainy, 1992. - 384 s.
4. Volkov I.A., Korotkih U.G. Uravnenia sostoania vazkouprugoplasticeskih sred s povrezdeniami. - M.: Fizmatlit, 2008. - 424 s.
5. Bondar’ V.S. Neuprugost’. Varianty teorii. - M: Fizmatlit, 2004. - 144 s.
6. Novozilov V.V., Rybakina O.G. O perspektivah postroenia kriteria procnosti pri sloznom nagruzenii // Procnost’ pri malom cisle ciklov nagruzenia / Pod red. S.V. Serensena. - M.: Nauka, 1969. - S. 71-80.
7. Romanov A.N. Energeticeskie kriterii razrusenia pri malociklovom nagruzenii // Problemy procnosti. - 1974. - No 1. - S. 3-10.
8. Bondar’ V.S., Gorohov V.B., Sannikov V.M. Issledovania malociklovoj procnosti obolocek vrasenia pri sloznom teplosilovom nagruzenii // Prikladnye problemy procnosti i plasticnosti. - 1979. - No 12. - S. 120-126.
9. Bondar’ V.S., Sannikov V.M. Malociklovaa ustalost’ tonkostennyh konstrukcij pri povysennyh temperaturah // Konstrukcionnaa procnost’ lopatok turbin GTD: Tezisy dokladov IV naucno-tehn. konf., Kujbysev, 1976. - S. 75-76.
10. Il’usin A.A. Plasticnost’. Osnovy obsej matematiceskoj teorii plasticnosti. - M.: Izd-vo AN SSSR, 1963. - 271 s.
11. Il’usin A.A. Mehanika splosnoj sredy. - M.: Izd-vo MGU, 1990. - 310 s.
12. Novozilov A.A., Kadasevic U.I. Mikronaprazenia v konstrukcionnyh materialah. - L.: Masinostroenie, 1990. - 224 s.
13. Bondar’ V.S., Dansin V.V., Semenov P.V. Prikladnoj variant teorii uprugoplasticeskih processov // Izvestia TulGU. Estestvennye nauki. - 2011. - No 3. - S. 46-56.
14. Bondar’ V.S., Dansin V.S., Semenov P.V. Variant teorii uprugoplasticeskih processov i approksimacii funkcionalov plasticnosti // Problemy procnosti i plasticnosti. - 2011. - No 73. - S. 5-12.
15. Knets I.V. Osnovnye sovremennye napravlenia v matematiceskoj teorii plasticnosti. - Riga: Zinatne, 1971. - 147 s.
16. Bondar’ V.S. Neuprugoe povedenie i razrusenie materialov i konstrukcij pri sloznom neizotermiceskom nagruzenii / Dis. ... dokt. fiz.-mat. nauk: 01.02.04. - M., MAMI, 1990. - 314 s.
17. Bondar’ V.S., Dansin V.V. Plasticnost’. Proporcional’nye i neproporcional’nye nagruzenia. - M.: Fizmatlit, 2008. - 176 s.
18. Bernard-Konnoli, B’u Kuok, Biron. Ustalost’ korrozionnostojkoj stali 304 pri ispytaniah v usloviah mnogostupencatoj kontroliruemoj deformacii // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1983. - No 3. - S. 47-53.
19. Sosi D. Modeli razrusenia pri mnogoosnoj ustalosti // Trudy Amer. ob-va inz.-meh. Ser. D. Teoret. osnovy inz. rascetov. - 1988. - No 3. - S. 9-21.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2013 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
