Анализ предельных состояний цилиндрических упругопластических оболочек при растяжении и комбинированном нагружении внутренним давлением и растяжением

Теоретически и экспериментально исследуется упругопластическое деформирование, предельные состояния и закритическое поведение цилиндрических оболочек при растяжении и комбинированном нагружении внутренним давлением и растяжением до разрушения. Данная задача характеризуется возникновением больших деформаций, формоизменений и, как следствие, неоднородного напряженно-деформированного состояния. При численном решении подобных задач возникает проблема построения истинных диаграмм деформирования материалов. В связи с этим для исследования деформационных и прочностных свойств материалов актуально использование экспериментально-расчетного подхода, позволяющего без принятия упрощающих гипотез учесть неодноосность и неоднородность напряженно-деформированного состояния. В работе представлен новый эффективный алгоритм построения истинной диаграммы деформирования, в основе которого лежит процедура нелинейной экстраполяции диаграммы. Такой алгоритм в процессе прямого численного решения задачи последовательно выполняет построение диаграммы деформирования без использования повторных прямых расчетов, что существенно (в разы) повышает его эффективность. На основе экспериментально-расчетного подхода определены истинные диаграммы деформирования для сплошных стержней и оболочек из сталей 10ХСНД и 10Г2ФБЮ при растяжении и комбинированном нагружении внутренним давлением и растяжением до разрушения. Разрушение оболочек при растяжении происходит при меньших (в разы) значениях истинных деформаций, чем сплошных стержней. Значительные отличия в истинных напряжениях и деформациях в момент разрушения обусловлены различной локализацией деформирования сплошных стержней и оболочек после потери устойчивости пластического деформирования при растяжении. Численно и экспериментально показано, что после потери устойчивости пластического деформирования по Консидеру при растяжении цилиндрическая оболочка содержит две формы потери устойчивости до момента разрушения. Первая форма потери устойчивости, как и в сплошных стержнях, характеризуется локализацией деформаций по диаметру образца в виде «шейки», а вторая - локализацией деформаций по толщине образца, которая и определяет финальную стадию разрушения. При действии на оболочку внутреннего давления происходит вырождение первой формы потери устойчивости пластического деформирования с образованием шейки вовнутрь оболочки и наблюдается только форма потери устойчивости, вызванная локализацией деформаций по толщине оболочки.