Исследование динамических эффектов при микромасштабном импульсном нагружении

Abstract

Рассматривается осесимметричная задача облучения тепловым импульсом цилиндрического тела. Для описания нелинейного поведения материала используется модель Боднера-Партома, обобщенная на случай многофазового состава материала. Сущность обобщения заключается в использовании правила смесей для определения параметров модели, отвечающих за предел текучести и временное сопротивление. Рассмотренная модель позволяет более точно оценить остаточное напряженно-деформированное состояние, которое при дальнейшей эксплуатационной нагрузке цилиндрических деталей существенно влияет на временное сопротивление элементов конструкций. Задача решается численно методом пошагового неявного интегрирования по времени, итерационным методом и методом конечных элементов. На каждом временном шаге реализуется двойной итерационный процесс. Первый – внутренний – связан с интегрированием системы нелинейных уравнений течения, второй – внешний – с решением уравнений движения и теплопроводности. Расчеты проводятся для конечно-элементной сетки, сгущенной в области облучения, для более точного моделирования термомеханического поведения материала. Параметры сетки выбираются по критерию практической сходимости решений. На основе численного моделирования исследуется напряженно деформированное состояние неупругого материала при учете зависимости параметров модели от фазового состава материала. Основной результат: установлены качественные и количественные эффекты влияния фазового состава на неупругие характеристики; изменение растягивающих остаточных напряжений на сжимающие. Полученные результаты могут использоваться в инженерных расчетах на прочность элементов конструкций, а также параметров технологий поверхностного укрепления.