В’язкопластичні ефекти в процесах високошвидкісного локального деформування матеріалів та елементів конструкцій

Розроблено ефективні розрахункові схеми моделювання для вивчення хвильових і термов'язкопластичних ефектів деформування матеріалів в умовах імпульсного навантаження пластинчатих і оболонкових конструктивних елементів, тіл з тріщинами, при фрагментації кілець, в процесах проникнення, різання, зварювання вибухом, запресовування, гарячого пресування.

6. На підставі комплексного аналізу та узагальнення ролі в'язкопластичних ефектів у процесах високошвидкісного локального деформування матеріалів і елементів конструкцій вивчено широкий клас практично важливих задач сучасної техніки і технології (проникання, обробка металів різанням і тиском, зварювання вибухом, нестаціонарне навантаження тріщин), для яких суттєве значення має вплив швидкості деформації, особливо в діапазоні її зміни 10³ … 10⁶ с^-1. Для такого класу задач запропонована узагальнена схема прояву ефектів швидкості деформації за рахунок взаємовпливу зміни міцнісних та деформаційних характеристик матеріалів, виду напруженого стану, виникнення теплового розігрівання і додаткового тиску.

Загалом можливо зробити висновок, що дисертація має комплексний характер: містить розробку сучасних чисельних методик моделювання складних багатомірних динамічних задач в'язкопластичності, всебічний аналіз методик високошвидкісних випробувань матеріалів, узагальнення експериментальних даних про деформування матеріалів різних класів в діапазоні швидкостей деформації 10³ … 10⁶ с^-1 і розробку на цій основі визначальних рівнянь, вивчення ролі в'язкопластичних ефектів для ряду практичних задач авіакосмічної і військової техніки, атомної енергетики, технологічних процесів.

Розроблені методики розрахунків і моделі деформування матеріалів є розвитком нового наукового напрямку в теорії динамічної пружнов'язкопластичності, необхідні для вирішення фундаментальних і прикладних задач, пов'язаних з динамічним та імпульсним навантаженням конструктивних елементів сучасної техніки і технології. Внаслідок проведених досліджень ролі в'язкопластичних ефектів в процесах високошвидкісного деформування матеріалів вирішена важлива наукова проблема, що дозволить більш надійно визначати напружено-деформований стан конструктивних елементів, тим самим забезпечуючи підвищення надійності їх функціонування в експлуатаційних умовах, підвищення якості і зниження матеріаломісткості при їх виготовленні, що має суттєве народногосподарське значення.

ЛІТЕРАТУРА

The effect of mechanical characteristics of steels on the residual stress level after pressing in of heat exchanging tubes in steam generator collectors / Stepanov G.V., Khartchenko V.V., Shatko A.A., Dranchenko B.N., Titov V.F. // Structural Mechanics in Reactor Technology (SMIRT-95), Trans. of the 13th Intern. Conf., Porto Alegre, Brazil, 1995. - Paper N243. - P. 1-5.

Stepanov G.V., Khartchenko V.V. Particularities of behavior of the metal materials under high strain rates // Intern. Workshop “Materials Instability under Mechanical Loading”. - St.Peterburg, 1996. - P. 32.

Stepanov G.V., Khartchenko V.V., Fedorchuk V.A., Stresses in construction shell elements under nonstationary loading // Proceeding of Fourth Ukrainian-Russian-Chinese Symp. on Space Science and Technology, Kyiv, 1996. - V.2. - P.648-650.

АНОТАЦІЇ

Харченко В.В. В'язкопластичні ефекти в процесах високошвидкісного локального деформування материалів та елементів конструкцій. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.09 - динаміка та міцність машин. - Інститут проблем міцності НАН України, Київ, 1998.

У дисертації розроблено методики чисельного моделювання на основі методу кінцевих елементів і ефективні розрахункові схеми рішення практичних задач аерокосмічної і військової техніки, атомної енергетики, технологічних процесів з урахуванням в'язкопластичних ефектів. Проаналізовано методики динамічних випробувань різних видів (розтягання, стискання, зсув, одновісне деформування у плоских хвилях) і уточнена їх застосовність для отримання достовірних характеристик матеріалів в діапазоні швидкостей деформацій 10³ … 10⁶ с^-1. Для вказаного діапазону проаналізовано і узагальнено у вигляді моделі експериментальні дані динамічної поведінки матеріалів різних класів. З використанням розроблених методик моделювання і моделей матеріалів на основі комплексного підходу, що поєднує експериментальне, чисельне і інженерне моделювання, вивчені закономірності та специфіка високошвидкісного деформування матеріалів у процесах проникання, імпульсного навантаження тріщин, зварювання вибухом, запресовування, різання і показана суттєва роль в них в'язкопластичних ефектів.

Ключові слова: швидкість деформації, в'язкопластичні ефекти, моделювання, методи розрахунку, визначальні рівняння, динамічні випробування матеріалів, проникання, різання, зварювання вибухом

Харченко В.В. Вязкопластические эффекты в процессах высокоскорост-ного локального деформирования материалов и элементов конструкций. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.09 - динамика и прочность машин. - Институт проблем прочности НАН Украины, Киев, 1998.

В диссертации разработаны методики численного моделирования на основе метода конечных элементов и эффективные расчетные схемы решения практических задач аэрокосмической и военной техники, атомной энергетики, технологических процессов с учетом вязкопластических эффектов. Проанализированы методики динамических испытаний различных видов (растяжение, сжатие, сдвиг, одноосное деформирование в плоских волнах) и уточнена их применимость для получения достоверных характеристик материалов в диапазоне скоростей деформации 10³...10⁶ с^-1. Для указанного диапазона проанализированы и обобщены в виде модели экспериментальные данные динамического поведения материалов различных классов. С использованием разработанных методик моделирования и моделей материалов на основе комплексного подхода, сочетающего экспериментальное, численное и инженерное моделирование, изучены закономерности и специфика высокоскоростного деформирования материалов в процессах проникания, импульсного нагружения трещин, сварки взрывом, запрессовки, резания и показана существенная роль в них вязкопластических эффектов.

Ключевые слова: скорость деформации, вязкопластические эффекты, моделирование, методы расчета, определяющие уравнения, динамические испытания материалов, проникание, резание, сварка взрывом.

Kharchenko V.V. Viscoplastic effects in the processes of high strain rate local deformation of materials and structural elements. - Manuscript.

Thesis for a scientific degree of a Doctor of Technical Sciences in the speciality 05.02.09 - dynamics and strength of machines. - Institute for Problems of Strength of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1998.

The paper involves the development of the methods for numerical modelling on the basis of the finite element method and effecient calculation schemes for solving practical problems of aerospace, military and nuclear power engineering, technological processes taking into account viscoplastic effects. Analysis of the procedures of dynamic tests of various types (tension, compression, shear, uniaxial deformation in plane waves) has been performed and their applicability for obtaining reliable characteristics of materials in the strain-rate range 10³ … 10⁶ s^-1 has been specified. Experimental data on dynamic behaviour of materials of various classes for the above strain-rate range has been analysed and generalized in the form of a model. Using the modelling methods and the materials models developed and basing on a comprehensive approach, which combines experimental, numerical and engineering modelling, specific features of high-strain rate deformation of materials in the processes of penetration, impulse crack loading, explosive welding, pressing-in, and cutting has been studied and essential role of viscoplastic effects in these processes is shown.

Key words: strain rate, viscoplastic effects, modelling, numerical methods, constitutive equations, dynamic material testings, penetration, machine cutting, explosive welding.

Размещено на Allbest.ru