LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Загальні роботи по техніці → В'язкопластичні ефекти в процесах високошвидкісного локального деформування матеріалів та елементів конструкцій

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МІЦНОСТІ




На правах рукопису



ХАРЧЕНКО ВАЛЕРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ



УДК 539.374



В'ЯЗКОПЛАСТИЧНІ ЕФЕКТИ

В ПРОЦЕСАХ ВИСОКОШВИДКІСНОГО ЛОКАЛЬНОГО ДЕФОРМУВАННЯ

МАТЕРІАЛІВ ТА ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЙ



Спеціальність 05.02.09 – “Динаміка та міцність машин”




АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук





Київ – 1998


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі міцності та руйнування за умов ударного і імпульсного навантаження Інституту проблем міцності НАН України


Науковий консультант: доктор технічних наук, професор

Степанов Геннадій Володимирович,

завідувач відділу Інституту проблем міцності НАНУ


Офіційні опоненти:

член-кореспондент НАН України,

доктор фізико-математичних наук, професор

Матвєєв Валентин Володимирович,

завідувач відділу Інституту проблем міцності НАНУ


доктор технічних наук, професор

Пєтушков Володимир Георгійович,

завідувач відділу Інституту електрозварювання НАНУ


доктор технічних наук, професор

Майстренко Анатолій Львович,

завідувач відділу Інституту надтвердих матеріалів НАНУ


Провідна установа: Інститут проблем машинобудування НАН України (м.Харків)


Захист відбудеться “ 24 “ грудня 1998 р. о 9 годині 30 хвилин

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.241.01 при Інституті проблем міцності НАН України в приміщенні конференц-залу Інституту за адресою:

252014, Київ-14, вул.Тимірязєвська, 2.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту проблем міцності НАН України.

Автореферат розісланий “ 24 ” листопада 1998 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук Ф.Ф.Гігіняк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Імпульсні навантаження ударного, вибухового, теплового, електромагнітного характеру набувають все більшого розповсюдження в сучасній техніці. Надійність та ефективність їх використання під час експлуатації та виготовлення матеріалів і конструктивних елементів залежать від повноти уявлень щодо поведінки матеріалу за різних умов імпульсного навантаження, коректності та адекватності моделей високошвидкісного деформування, які застосовуються для розрахунків технологічних процесів, оцінки міцності і ресурсу елементів конструкцій.

Параметри імпульсного навантаження для багатьох сфер застосування нової техніки знаходяться в різних діапазонах характерного для такого типу впливу спектру (швидкість навантаження 1 … 10000 м/с, тривалість – 1 … 10-9 с, тиск – до 100 ГПа, температура – до Тпл), але для багатьох розповсюджених на практиці процесів висока швидкість деформації матеріалу (1 … 106 с-1) є загальним характерним фактором. Причому якщо діапазон 1 … 103 с-1 достатньо добре вивчений, то для опису поведінки матеріалу в області 103 … 106 с-1 досить мало інформації, яка, до того ж, носить в ряді випадків суперечливий характер. Другою характерною особливістю таких процесів є локальність інтенсивного нестаціонарного пластичного деформування матеріалу, область якого звичайно невпинно переміщується відносно границь тіла. Саме ці два фактори є визначальними для таких задач, як проникання бойка в перешкоду, швидке поширення тріщин; технологічні процеси запресовування, зварювання вибухом, обробки металів різанням та тиском.

Оцінка ролі в’язкопластичних ефектів, зумовлених високою швидкістю деформації, відноситься до найбільш актуальних і складних проблем теорії динамічного деформування і руйнування матеріалів механіки деформівного твердого тіла. Значний науковий інтерес являє собою розробка моделей поведінки матеріалів, які застосовуваються для розрахунків їх високошвидкісного деформування, а вирішення низки задач, зв’язаних з інтенсивним нестаціонарним локальним пластичним теченням в процесах проникання, різання, зварювання вибухом, запресовування, має суттєве практичне значення.

Коректне врахування впливу швидкості ії вкрай важливе для надійного визначення напружено-деформованого стану і розрахунків на міцність и еі, забезпечуючи підвищення надійності ї іуванн еійни умовах, підвищення якості та зниження ієі під час виготовлення, що має важливе господарськ ня.

Експериментальні методи досліджень обумовлені великими матеріальними та часовими витратами і не завжди дають можливість одержати необхідну информацію щодо процесів, які виникають у взаємодіючих тілах. Для їх надійної оцінки необхідний комплексний підхід, який поєднує поряд з експериментальним чисельне та інженерне моделювання. У зв’язку з цим важливе значення мають створення сучасних засобів математичного моделювання з урахуванням специфіки деформування в умовах високих швидкостей деформації та побудова адекватних визначальних співвідношень з використанням нелінійних реологічних (в’язких) властивостей матеріалів.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалася відповідно до тем “Дослідження впливу швидкості навантаження на деформування та руйнування конструкційних матеріалів різних класів і її врахування при розрахунках елементів конструкцій”, “Урахування нестаціонарного імпульсного термомеханічного навантаження в розрахунках на міцність та довговічність конструкцій”, “Урахування впливу специфічних процесів поведінки матеріалів при динамічному навантаженні в розрахунках деформування та руйнування конструкцій”, що виконувалися в 1991-1998 роках в Інституті проблем міцності НАН України згідно з Постановами відділення механіки НАН України, а також у зв’язку з проведенням держбюджетних і госпдоговірних робіт з провідними організаціями атомної енергетики, аерокосмічної, суднобудівної та машинобудівної галузей.

Метою роботи є оцінка в’язкопластичних ефектів та їх врахування у розрахунках процесів високошвидкісного деформування матеріалів для ряду практичних задач виготовлення та експлуатації конструктивних елементів, у яких невпинно переміщується область інтенсивного локального пластичного течення.

Для досягнення вказаної мети були поставлені та вирішені наступні основні задачі:

1. Розробка методик і програмних засобів чисельного моделювання квазістатичних і динамічних багатовимірних нелінійних задач деформування конструктивних елементів з урахуванням специфіки високошвидкісної деформації реальних матеріалів, джерела інтенсивного пластичного течення, що переміщується в часі, множинних контактних взаємодій, появи і руху тріщин, зв’язності деформаційних і теплових процесів.

2. Аналіз різних методик випробувань матеріалів при динамічному навантаженні з метою уточнення меж їх застосування і розробки рекомендацій щодо проведення випробувань, які забезпечать достовірність отриманих за їх допомогою характеристик матеріалів у діапазоні швидкостей деформацій 103...106 с-1.

Аналіз, інтерпретація та узагальнення експериментальних даних з високошвидкісного деформування матеріалів різних класів для їх використання у розрахунках.

3. Вивчення основних закономірностей і специфіки високошвидкісного деформування матеріалів у процесах проникання, різання, запресовування, зварювання вибухом та інших, в яких невпинно переміщується область інтенсивного локального пластичного течення. Розробка рекомендацій щодо врахування в’язкопластичних ефектів при оцінці нестаціонарного напружено-деформованого стану конструктивних елементів.


Наукова новизна роботи визначається тим, що:

- розроблено и і ї і ні засоби ельно ювання багатовимірних ііи ін та динамічних пружнов’язкопластичності з урахуванням специфіки високошвидкісного деформування і руйнування реальних іі, невпинного