НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o017.pdf (1226.40Кб)

УДК 620.172.251.22.001.57

1 Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси, Минск, Беларусь

Статья посвящена моделям металлических материалов, используемых при расчете де-формирования и разрушений машиностроительных конструкций. Достоверность моделей материалов позволяет адекватно оценивать прочностные характеристики конструкций новой техники при ее проектировании и сертификации.
В статье рассмотрены условные и истинные механические характеристики материалов, приведены уравнения связи между ними. Отмечается, что в программных комплексах меха-нические характеристики материалов задаются в истинных значениях.
Рассмотрены линейные и степенные модели материалов, их особенности и способы получения. Рассмотрены модели Джонсона-Кука, Стейнберга-Гунана, Зерилли-Армстронга, Купера-Саймондса, Гурсона-Твергарда, которые учитывают скорость деформации и темпе-ратуру материала. Описаны области их применения, достоинства и недостатки. Рассмотрены одно- и многопараметрические критерии разрушения материалов, перспективы их применения. Обоснована рациональность использования полилинейной модели материала *MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY (024), программного комплекса LS-DYNA, для машиностроительной отрасли. Приведены ее основные параметры.
Разработана методика идентификации параметров полилинейных моделей металличе-ский материалов. Методика состоит из этапов, основанных на уравнениях перехода от ус-ловных значений напряжений и деформаций к истинным. Отличительной особенности методики является учет напряженно-деформированного состояния в шейке образца.
Проведены испытания круглых образцов материалов на растяжение. С целью апроба-ции разработанной методики в программном комплексе ANSYS LS-DYNA PC проведено моделирование растяжения образца и сопоставление результатов. Сопоставление результа-тов показало высокую сходимость.
Дальнейшее совершенствование методики может быть достигнуто путем разработки статистического подхода к обработке результатов серий испытаний, что позволит получать некую условную диаграмму растяжения материала, обеспечивающую запас прочности или гарантии требуемых прочностных свойств изделий и конструкций. Также планируются дальнейшие работы по развитию методики в части применения более сложных моделей, учитывающих температуру, скорость деформации и другие факторы.

1. Садырин А.И. Компьютерные модели динамического разрушения конструкционных материалов: Учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2010. 35 с.
2. Форенталь М.В. Динамика деформирования и разрушения пластин при высокоскоростном нагружении ударником со сложной структурой: дис. … канд. техн. наук. Челябинск, 2010. 174 с.
3. Лопатина Е.С., Ковалева А.А., Аникина В.И. Механические свойства металлов: Конспект лекций. Красноярск, 2008. 192 c. Режим доступа: http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/1822/u_lectures.pdf (дата обращения 12.11.2015).
4. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник / под. ред. К.В. Фролова. М.: Машиностроение, 1985. 224 с.
5. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести: Учебник / под. ред. В.Л. Данилова. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.
6. Биргер И.А. Сопротивление материалов: Учебник / под. ред. Н.П. Рябенькой. М.: Наука, 1986. 560 с.
7. Потапова Л.Б., Ярцев В.П. Механика материалов при сложном напряженном состоянии. М.: Издательство Машиностроение – 1, 2005. 244 с.
8. Su Hao, Wing Kam Liu, Chin Tang Chang Computer implementation of damage models by finite element and meshfree methods // Computer methods in applied mechanics and engineering. 2000. № 187. P. 401-440. DOI: 10.1016/S0045-7825(00)80003-1
9. Кузькин В.А., Михалюк Д.С. Применение численного моделирования для идентификации параметров модели Джонсона-Кука при высокоскоростном деформировании алюминия // Вычислительная механика сплошных сред, 2010. Т. 3. № 1. С. 32-43.
10. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г., Богданович А.З. Оценка предельных повреждений в материалах при статическом нагружении с учетом вида напряженного состояния // Проблемы прочности. 2002. № 2. С. 35-40.
11. Чаусов Н.Г., Лебедев А.А., Богданович А.З. О предельной поврежденности материала в зоне концентратора // Проблемы прочности. 2002. № 6. С. 31-37.
12. LS-Dyna keyword user's manual. Vol.1. Livermore Software Technology Corporation, 2007. 2206 p.
13. Остсемин А.А. К анализу напряженного состояния в эллиптической шейке образца при растяжении // Проблемы прочности. 2009. № 4. С. 19-28.