О поверхностях памяти, разделяющих процессы монотонных и циклических нагружений

О поверхностях памяти, разделяющих процессы монотонных и циклических нагружений

Автор: Бондарь В.С., Абашев Д.Р.

Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics

Статья в выпуске: 3, 2022 года.

Бесплатный доступ

Процессы упругопластического деформирования конструкционных материалов могут состоять из последовательности монотонных и циклических режимов нагружения, при которых возникают своеобразные эффекты и особенности. Математическое моделирование таких процессов, а также оценка и прогнозирование ресурса представляют собой весьма сложную задачу. К тому же анализ переходных процессов от циклического к монотонному и от монотонного к циклическому показывает необходимость разделения этих процессов. На основе анализа результатов экспериментальных исследований образцов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т при жестком (контролируемые деформации) процессе деформирования, представляющим собой последовательности монотонных и циклических режимов нагружения, в условиях одноосного растяжения-сжатия при нормальной температуре выявлены особенности и различия процессов монотонных и циклических нагружений. Для описания этих особенностей и разделения процессов монотонных и циклических режимов нагружения в теориях пластического течения при комбинированном упрочнении вводятся различные варианты поверхностей памяти. Анализ результатов экспериментальных исследований нержавеющей стали показал, что в пространстве тензора пластических деформаций размер поверхности памяти определяется размахом пластических деформаций, а положение центра - значениями средних пластических деформаций при циклическом нагружении. Рассмотрены различные варианты поверхности памяти, выявлены их возможности и недостатки и определен наиболее адекватный вариант поверхности памяти. Для подтверждения работоспособности этого варианта поверхности памяти совместно с уравнениями модели пластичности Бондаря проведено сравнение расчетных и экспериментальных результатов и получено надежное соответствие этих результатов как по кинетике напряженно-деформированного состояния, так и по числу циклов до разрушения.

Еще

Пластическое деформирование, поверхность памяти, монотонные и циклические нагружения, расчет и эксперимент, число циклов до разрушения

Короткий адрес: https://sciup.org/146282549

IDR: 146282549   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2022.3.05

Список литературы О поверхностях памяти, разделяющих процессы монотонных и циклических нагружений

  • Волков И.А., Коротких Ю.Г. Уравнения состояния вязкоупругопластических сред с повреждениями. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.  424 с.
  • Прикладная теория пластичности / Ф.М. Митенков [и др.]. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. – 284 с.
  • Прикладная теория вязкопластичности: монография / И.А. Волков [и др.]. – Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2015. – 318 с.
  • Волков И.А., Игумнов Л.А. Введение в континуальную механику поврежденной среды. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2017. – 304 с.
  • Капустин С.А., Чурилов Ю.А., Горохов В.А. Моделирование нелинейного деформирования и разрушения конструкций в условиях многофакторных воздействий на основе МКЭ. – Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2015. – 347 с.
  • Коротких Ю.Г. Описание процессов накопления повреждений материала при неизотермическом вязкопластическом деформировании // Проблемы прочности. – 1985. – № 1. – С. 18–23.
  • Моделирование усталостной долговечности поликристаллических конструкционных сплавов при блочном несимметричном малоцикловом нагружении / И.А. Волков, Л.А. Игумнов, И.С. Тарасов, Д.Н. Шишулин, М.Т. Маркова // Проблемы прочности и пластичности. – 2018. – Т. 80, № 1. – С.15–30.
  • Оценка ресурсных характеристик поликристаллических конструкционных сплавов при циклическом термомеханическом нагружении / И.А. Волков, Л.А. Игумнов, Д.Н. Шишулин, А.А. Белов // Проблемы прочности и пластичности. – 2021. – Т. 83, № 4. – С. 481–504.
  • Ohno N. A constitutive model of cyclic plasticity with a nonhardening strain region // J. Appli. Mech. – 1982. – 49. – P. 721–727.
  • Chaboche J.L., Dang-Van k., and Cordier G., Modelization of the strain-memory-effect on the cyclic hardening of 316 stainless steel // SMIRT-5 – Division L. – Berlin, 1979.
  • Wang Yu. Experimental and numerical evaluations of viscoplastic material behavior and multiaxial for austenitic and ferritic materials: dissertation of Dr. Ing. – C., 2014. – 163 p.
  • Бондарь В.С., Абашев Д.Р. Некоторые особенности процессов монотонных и циклических нагружений. Эксперимент и моделирование // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2019. – № 2. – С. 25–34.
  • Бондарь В.С., Абашев Д.Р., Фомин Д.Ю. Вариант теории термопластичности для монотонных и циклических процессов неизотермических нагружений // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2020. – № 2. – С. 28–36.
  • Bondar V.S., Abashev D.R. Refining the thermoplasticity theory for modeling monotonic and cyclic loading processes // Journal of mechanics of materials and structures – 2020. – Vol. 15. – № 2. – P. 225–235.
  • Bondar V.S., Abashev D.R. Mathematical modeling of the monotonic and cyclic loading processes // Strength of Materials – 2020. – Von. 52. – № 3. – pp. 366–373.
  • Bondar V.S., Abashev D.R. Refining the thermoplasticity theory for modeling of cyclic nonisothermic loading processes // Journal of mechanics of materials and structures – 2021. – Vol.
  • – № 4. – P. 501–510.
  • Bondar V.S., Abashev D.R. Modified theory of plasticity for monotonic and cyclic deformation processes // Mechanics of Solids – 2021. – Vol. 56. – № 1. – P. 4–12.
  • Новожилов В.В., Кадашевич Ю.И. Микронапряжения в конструкционных материалах.  Л.: Машиностроение, 1990. 224 с.
  • Bondar V.S. Inelasticity. Variants of the theory.  New York: Begell House, 2013.  194 p.
  • Нелинейная механика материалов / Ж. Бессон [и др]. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 397 с.
  • Bari S., Hassan T. An advancement in cyclic plasticity modeling for multiaxial ratcheting simulation // Int. J. of Plasticity. 2002.  Vol. 18.  P. 873–894.
  • Kan Q., Kang G. Constitutive model for uniaxial transformation ratcheting of super-elastic NiTi shape memory alloy at room temperature. // Int. J. of Plasticity.  2009.  Vol. 26 (3). P. 441–465. DOI: 10.1016/j.ijplas.2009.08.005
  • Chaboche J.-L. A review of some plasticity and viscoplasticity constitutive theories // Int. J. of Plasticity. 2008. − Vol. 24. P. 1642–1692.
  • Rahman S.M., Hassan T., Corona E., Evaluation of cyclic plasticity models in ratcheting simulation of straight pipes under cyclic bending and steady internal pressure // Int. J. of Plasticity. 2008. − Vol. 24.  P. 1756–1791.
  • Abdel-Karim M. Modified kinematic hardening rules for simulations of ratchetting // Int. J. of Plasticity.  2009. − Vol. 25. P. 1560–1587.
  • Abdel-Karim M. An evaluation for several kinematic hardening rules on prediction of multiaxial stress-controlled ratchetting. // Int. J. of Plasticity.  2010. − Vol. 26.  P. 711–730.
  • Chaboche J.-L., Kanouté P., Azzouz F. Cyclic inelastic constitutive equations and their impact on the fatigue life predictions // Int. J. of Plasticity.  2012. − Vol. 35. P. 44–66.
  • Hassan T., Taleb L., Krishna S. Influence of nonproportional loading on ratcheting responses and simulations by two recent cyclic plasticity models // Int. J. Plasticity. 2008. − Vol. 24 − P. 1863–1889.
  • Effect of dynamic strain aging on isotropic hardening in low cycle fatigue for carbon manganese steel / Z.Y. Huang, J.L. Chaboche, Q.Y. Wang, D. Wagner, C. Bathias // Materials Science and Engineering. − 2014.  A589. − P. 34–40.
  • Kang G., Kan Q. Contitutive modeling for uniaxial timedependent ratcheting of SS304 stainless steel // Mech. Mater.. 2007. − Vol. 39. − P. 488–499.
  • Taleb L., Cailletaud G. Cyclic accumulation of the inelastic strain in the 304L SS under stress control at room temperature: Ratcheting or creep // Int. J. Plasticity. − 2011.  Vol. 27 (12). − P. 1936–1958.
  • Taleb L. About the cyclic accumulation of the inelastic strain observed in metals subjected to cyclic stress control // Int. J. Plasticity. 2013. − Vol. 43. − P. 1–19.
  • Taleb L., Cailletaud G., Saï K. Experimental and numerical analysis about the cyclic behavior of the 304L and 316L stainless steels at 350 °C // Int. J. Plasticity.  2014. − Vol. 61. − P. 32–48.
  • Armstrong P.J., Frederick C.O. A mathematical representation of the multiaxial Bauscinger effect // CEGB Report No. RD/B/N/ 731.  1966.
  • Кадашевич Ю.И. О различных тензорно-линейных соотношениях в теории пластичности // Исследования по упругости и пластичности.  Л.: Изд-во ЛГУ. − 1967.  Вып.6.  С. 3945.
  • Ишлинский А.Ю. Общая теория пластичности с линейным упрочнением // Укр. матем. журн.  1954. − Т. 6, вып. 3.  С. 314324.
  • Prager W. The theory of plasticity: A Survey of Recent Achievements // Proc. Inst. Mech. Engrs.  1955. − London, 169.41.
  • Ohno N., Wang J.-D. Kinematic hardening rules with critical state of dynamic recovery, part 1: formulations and basic features for ratcheting behavior // International Journal of Plasticity. 1993. − Vol. 9. − P. 375–390.
  • Бондарь В.С., Абашев Д.Р., Петров В.К. Сравнительный анализ вариантов пластичности при циклических нагружениях // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2017. – № ». – 23–44.
  • Бондарь В.С., Абашев Д.Р., Фомин Д.Ю. Теории пластичности при сложном нагружении по плоским траекториям деформаций // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2021. – № 3. – С. 35–47.
  • Бондарь В.С., Абашев Д.Р., Фомин Д.Ю. Теории пластичности при сложном нагружении по пространственным траекториям деформаций // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2021. – № 4. – С. 41–48.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp