Залечивание внутренних дефектов в поле сжимающих напряжений с использованием пластических свойств материалов

Выполнено численное моделирование процесса залечивания дефектов в поле предварительно созданных сжимающих напряжений. В качестве образцов используются изотропные цилиндры с малыми, осесимметрично расположенными дефектами. Полагается, что в бездефектном состоянии цилиндры находились под действием давления, приложенного к боковой поверхности, обеспечивающего исходное поле сжимающих напряжений внутри цилиндра. Дефекты моделируются малой несквозной замкнутой кольцевой полостью, охватывающей ось цилиндра, либо сквозной осесимметричной кольцевой вырезкой из цилиндра. Численная реализация в первом случае выполняется в трехмерной постановке. Для случая дефекта второго типа используется модель плоского напряженного состояния. Решения рассматриваемых задач выполнялись как в упругой, так и в упругопластической постановке в предположении идеально упругопластического поведения материала. Внешнее давление варьировалось от значений, существенно меньших предела текучести, до предела текучести и в случае внутреннего дефекта - до значений, несколько превышающих его. По результатам численного решения получены зависимости радиальных перемещений поверхностей полости, параллельных оси цилиндра, от величины внешнего давления. Найдены значения давления, при которых наблюдается соприкосновение цилиндрических поверхностей пустотного дефекта. Отмечено, что в случае несквозной полости при любом значении внешнего давления сохранялись незалеченные участки. Проведена оценка эффекта залечивания по объему материала, заполняющего исходную полость при заданной величине исходных сжимающих напряжений. По отношению высоты залеченной (заполненной) области к исходной высоте полости оценивалась величина вновь возникшего контактного давления при заданном уровне сжимающих напряжений в материале. Оценка эффекта залечивания для сквозной вырезки в цилиндре проводилась по изменению величины зазора, образованного вырезкой между внутренним цилиндром и внешнем кольцом в зависимости от приложенного внешнего давления. При полном залечивании зазора определены значения максимального контактного давления в зоне вырезки.