О сходимости решений по обобщенному условию текучести к решениям по условию Треска при осевой симметрии

Бесплатный доступ

Многие модели механики сплошной среды сводятся к более простым моделям при определенных значениях параметров. Однако решения по общей модели могут не сходиться к соответствующим решениям по более простой модели. В математической теории пластичности условие текучести полностью определяет поведение материала, если принимается ассоциированный закон пластического течения. В публикуемой работе исследуется сходимость осесимметричных идеально жесткопластических решений по обобщенному условию текучести к соответствующим решениям по условию Треска при стремлении обобщенного условия текучести к условию Треска. Показано, что сходимость отсутствует, если закон максимального трения является одним из краевых условий задачи. В этом случае решения по обоим условиям текучести являются сингулярными. В частности, квадратичный инвариант тензора скорости деформации стремится к бесконечности при приближении к поверхности трения. Коэффициент интенсивности скорости деформации контролирует величину этого инварианта в окрестности поверхности трения. Коэффициент интенсивности скорости деформации входит в некоторые определяющие уравнения для предсказания эволюции свойств материала вблизи поверхностей трения в процессах обработки давлением. В настоящей работе на примере конкретной краевой задачи исследуется поведение этого коэффициента при стремлении обобщенного условия текучести к условию Треска. Показано, что коэффициент интенсивности скорости деформации непрерывно изменяется при отклонении обобщенного условия текучести от условия текучести Треска. Такое поведение коэффициента интенсивности скорости деформации оправдывает его использование в определяющих уравнениях для эволюции свойств материала вблизи поверхностей трения.

Еще

Обобщенное условие текучести, максимальное трение, сингулярность, сходимость

Короткий адрес: https://sciup.org/146282664

IDR: 146282664   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2023.2.04

Список литературы О сходимости решений по обобщенному условию текучести к решениям по условию Треска при осевой симметрии

  • Hill R. The Mathematical Theory of plasticity. - Oxford: Clarendon Press, 1950. - 356 p.
  • Alexandrov S., Miszuris W. The transition of qualitative behaviour between rigid perfectly plastic and viscoplastic solutions // J. Eng. Math. 2016. - Vol. 97. -P. 67-81. DOI: 10.1007/s10665-015-9797-7
  • Dealy J.M., Wissbrun K.F. Melt rheology and its role in plastic processing: theory and applications. - New York: Van Nostrand Reinhold, 1990. - 665 p.
  • The influence of deformation conditions on the flow of strain rate sensitive materials / J. Sinczak, J. Kusiak, W. Lapkowski, R. Okon // J. Mater. Process. Technol. - 1992. -Vol. 34. - P. 219-224. DOI: 10.1016/0924-0136(92)90110-E
  • Mitsoulis E., Hatzikiriakos S.G. Capillary extrusion flow of a fluoropolymer melt // Int. J Mater. Form. - 2013. - Vol. 6. -P. 29-40. DOI: 10.1007/s12289-011-1062-7
  • Alexandrov S., Harris D. Comparison of solution behaviour for three models of pressure-dependent plasticity: A simple analytical example // Int. J. Mech. Sci. - 2006. - Vol. 48. -P. 750-762. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2006.01.009
  • Harris D., Grekova E. A hyperbolic well-posed model for the flow of granular materials // Hill J.M., Selvadurai A. (eds) Mathematics and Mechanics of Granular Materials. - Springer, Dordrecht, 2005. - P. 107-135. DOI: 10.1007/1-4020-4183-7_7
  • Spencer A.J.M. A theory of the kinematics of ideal soils under plane strain conditions // J. Mech. Phys. Solids. - 1964. -Vol. 12. - P. 337-351. DOI: 10.1016/0022-5096(64)90029-8
  • Ишлинский А.Ю. О плоском движении песка // Украинский математический журнал. - 1954. - Т. 6, № 4. -С. 430-441.
  • Ostrowska-Maciejewska J., Harris D. Three-dimensional constitutive equations for rigid/perfectly plastic granular materials // Math. Proc. Camb. Philos. Soc. - 1990. - Vol. 108. -P. 153-169. DOI: 10.1017/S0305004100069024
  • Druyanov B. Technological mechanics of porous bodies. - New-York: Clarendon Press, 1993. - 198 p.
  • Barlat F., Kuwabara T., Korkolis Y.P. Anisotropic plasticity and application to plane stress // Altenbach H., Ochsner A. (eds) Encyclopedia of Continuum Mechanics. - Springer, Berlin, Heidelberg, 2018. - P. 1-22. DOI: 10.1007/978-3-662-53605-6_225-1
  • Giraldo-Londono O., Paulino Glaucio H. A unified approach for topology optimization with local stress constraints considering various failure criteria: von Mises, Drucker - Prager, Tresca, Mohr - Coulomb, Bresler - Pister and Willam - Warnke // Proc. R. Soc. A. - 2020. - Vol. 476. - P. 20190861. DOI: 10.1098/rspa.2019.0861
  • Hosford W.F. A generalized isotropic yield criterion // ASME. J. Appl. Mech. - 1972. - Vol. 39, no. 2. - P. 607-609. DOI: 10.1115/1.3422732
  • Billington E.W. Generalized isotropic yield criterion for incompressible materials// Acta Mechanica. - 1988. - Vol. 72. -P. 1-20. DOI: 10.1007/BF01176540
  • Dodd B., Naruse K. Limitations on isotropic yield criteria // Int. J. Mech. Sci. - 1989. Vol. 31, no. 7. - P. 511-519. DOI: 10.1016/0020-7403(89)90100-8
  • Cazacu O. New expressions and calibration strategies for Karafillis and Boyce (1993) yield criterion // Int. J. Solids Struct. -2020. - Vol. 185-186. - P. 410-422. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2019.09.004
  • Alexandrov S., Richmond O. Singular plastic flow fields near surfaces of maximum friction stress // Int. J. Non-Linear Mech. - 2001. - Vol. 36, no. 1. - P. 1-11. DOI: 10.1016/S0020-7462(99)00075-X
  • Александров С.Е., Ричмонд О. Асимптотическое поведение поля скорости при осесимметричном течении материала, подчиняющегося условию Треска // Докл. РАН. - 1998. -Т. 360, № 4. - С. 480-482.
  • Гольдштейн Р.В., Александров С.Е. Подход к предсказанию формирования микроструктуры материала вблизи поверхностей трения при развитых пластических деформациях // Физ. Мезомех. - 2014. - Т. 17, № 5. - С. 15-20.
  • Kim Y.-T., Ikeda K. Flow behavior of the billet surface layer in porthole die extrusion of aluminum // Metallurg. Mater. Trans. - 2000. -Vol. 31A. - P. 1635-1643. DOI: 10.1007/s11661-000-0173-4
  • Трунина Т.А., Коковихин Е.А. Формирование мелкодисперсной структуры в поверхностных слоях стали при комбинированной обработке с применением гидропрессования // Пробл. Машиностр. Надежн. Машин. - 2008. - № 2. - С. 71-74.
  • Formation of ultra-fine copper grains in copper-clad aluminum wire / T.T. Sasaki, R.A. Morris, G.B. Thompson, Y. Syarif, D. Fox // Scripta Mater. - 2010. - Vol. 63. - P. 488-491. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2010.05.010
  • Interfacial microstructure and mechanical properties of Cu/Al clad sheet fabricated by asymmetrical roll bonding and annealing / X. Li, G. Zu, M. Ding, Y. Mu, P. Wang // Mater. Sci. Technol. - 2011. - Vol. 529A. - P. 485-491. DOI: 10.1016/j.msea.2011.09.087
  • Towards the theoretical/experimental description of the evolution of material properties at frictional interfaces in metal forming processes / S. Alexandrov, Y.-R. Jeng, C.-Y. Kuo, C.-Y. Chen // Trib. Int. - 2022. - Vol. 171. - P. 107518. DOI: 10.1016/j.triboint.2022.107518
  • Spencer A.J.M. A theory of the failure of ductile materials reinforced by elastic fibres // Int. J. Mech. Sci. - 1965. -Vol. 7, no. 3. - P. 197-209. DOI: 10.1016/0020-7403(65)90018-4
  • Alexandrov S., Erisov Y., Grechnikov F. Effect of the yield criterion of matrix on the brittle fracture of fibres in uniaxial tension of composites // Adv. Mater. Sci. Eng. - 2016. - Article 3746161. DOI: 10.1155/2016/3746161
  • Alexandrov S., Mustafa Y. The strain rate intensity factor in the plane strain compression of thin anisotropic metal strip // Meccanica. - 2014. - Vol. 49. - P. 2901-2906. DOI: 10.1007/s11012-014-0039-2
  • Lyamina E. Prediction of a material property gradient near the friction surface in axisymmetric extrusion and drawing // Metals. - 2022. - Vol. 12, no. 8. - Article 1310. DOI: 10.3390/met12081310
  • Alexandrov S. The strain rate intensity factor and its applications: a review // Materials Science Forum. - 2009. -Vol. 623. - P. 1-20. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.623.1
Еще
Статья научная