Моделирование процессов ползучести и оценка длительной прочности образцов с концентраторами напряжений

Рассматривается метод интеграции прикладного варианта теории неупругости в конечно-элементный комплекс для проведения практических расчетов напряженно-деформированного состояния, оценки прочности и ресурса элементов конструкций, работающих в условиях длительных нагружений. Интеграция модели в конечно-элементный комплекс проведена с помощью разработанного алгоритма, позволяющего за один расчетный шаг по известным компонентам тензора приращения деформаций вычислить напряжения и параметры процесса деформирования в конце расчетного шага. Расчетный алгоритм позволяет разделять области монотонного и циклического деформирования в пространстве тензора неупругих деформаций с использованием поверхности памяти. Приведены результаты экспериментов гладких образцов из бронзового сплава в условиях ползучести при различных уровнях нагружения для получения характеристик материала, с использованием которых проведена идентификация материальных параметров бронзового сплава БрХ08-Ш при температурах 400, 500 и 600 °С. Возможность применения варианта теории рассматривается путем проведения расчетных и экспериментальных исследований на цилиндрических образцах с концентратором напряжений в виде V-образной кольцевой выточки радиусом 1 мм. Испытания образцов в условиях ползучести проводились при температурах 400, 500 и 600 °С до разрушения. Проведено моделирование эксперимента, а также получено распределение интенсивности напряжений и накопленной неупругой деформации в конечно-элементной модели образца с выточкой. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показывает, что данный вариант прикладной теории неупругости позволяет с достаточной точностью проводить моделирование процессов ползучести и оценки длительной прочности элементов конструкций, имеющих концентраторы напряжений.