Математическое моделирование процессов ползучести металлических изделий из материалов, имеющих разные свойства при растяжении и сжатии

Авторы

  • С.Н. Коробейников Институт гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) https://orcid.org/0000-0001-6183-7988
  • Б.В. Горев Институт гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН)
  • А.И. Олейников Комсомольский-на-Амуре государственный университет
  • К.С. Бормотин Комсомольский-на-Амуре государственный университет https://orcid.org/0000-0003-3154-3481

Ключевые слова:

математическое моделирование, ползучесть, метод конечных элементов

Аннотация

Предложен алгоритм численного решения задач ползучести металлических изделий из материалов, имеющих разные свойства при растяжении и сжатии. Пространственная дискретизация нелинейных уравнений механики деформируемого твердого тела осуществляется методом конечных элементов. Для решения трехмерных задач используются восьмиузловые изопараметрические конечные элементы с трилинейной аппроксимацией геометрии и перемещений по их значениям в узловых точках элемента. Пространственная дискретизация уравнений сочетается с шаговой процедурой интегрирования по времени уравнений квазистатического деформирования с итерационным уточнением решения на каждом дискретном моменте времени. Представлен алгоритм определения компонент тензора напряжений для определяющих соотношений ползучести с учетом разных свойств материала при растяжении и сжатии. Этот алгоритм реализован в новой модели материала пакета PIONER и в подпрограмме crplaw.f, предназначенной для введения пользователем в пакет MSC.Marc 2005 новых моделей ползучести. Решены задачи о кручении в условиях ползучести металлических пластин под действием постоянных сосредоточенных сил, приложенных в ее углах. Проведены сравнения полученных численных решений с данными натурного эксперимента. Показано, что новая модель материала позволяет добиться большего соответствия расчетов и данных эксперимента по сравнению с использованием стандартных моделей материала (с одинаковыми свойствами при растяжении и сжатии), имеющихся в библиотеках материалов пакетов PIONER и MSC.Marc 2005. Работа выполнена при поддержке РФФИ (коды проектов 05-08-01395, 07-01-00747, 07-01-12043) и программы N4.12.2 фундаментальных исследований РАН на 2008 г. Ключевые слова: математическое моделирование, ползучесть, метод конечных элементов

Авторы

С.Н. Коробейников

Б.В. Горев

А.И. Олейников

Комсомольский-на-Амуре государственный университет
проспект Ленина, 27, 681013, Комсомольск-на-Амуре

К.С. Бормотин

Комсомольский-на-Амуре государственный университет
проспект Ленина, 27, 681013, Комсомольск-на-Амуре

Библиографические ссылки

  1. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966.
  2. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988.
  3. Соснин О.В., Горев Б.В., Никитенко А.Ф. Энергетический вариант теории ползучести. Новосибирск: Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО АН СССР, 1986.
  4. Никитенко А.Ф. Ползучесть и длительная прочность металлических материалов. Новосибирск: Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 1997.
  5. Bathe K.-J. Finite element procedures. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1996.
  6. Zeinkiewicz O.C., Taylor R.L. The finite element method. Oxford: Butterworth -Heinemann, 2000.
  7. Curnier A. Computational methods in solid mechanics. Dordrecht: Klüwer Academic Publ., 1994.
  8. Коробейников С.Н. Нелинейное деформирование твердых тел. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.
  9. MARC Users Guide. Vol. A: Theory and Users Information. MSC. Software Corporation, 2005.
  10. Соснин О.В., Горев Б.В., Рубанов В.В. Кручение квадратной пластинки из материала, разносопротивляющегося растяжению и сжатию при ползучести // Расчеты прочности судовых конструкций и механизмов. Сборник трудов НИИВТа № 117. Новосибирск: НИИВТ, 1976. 78-88.
  11. Цвелодуб И.Ю. Постулат устойчивости и его приложения в теории ползучести металлических материалов. Новосибирск: Изд-во ИГиЛ СО РАН, 1991.
  12. Голованов А.И., Бережной Д.В. Метод конечных элементов в механике деформируемых твердых тел. Казань: ДАС, 2001.
  13. MARC Users Guide. Vol. B: Element Library. MSC. Software Corporation, 2005.
  14. Korobeinikov S.N., Agapov V.P., Bondarenko M.I., Soldatkin A.N. The general purpose nonlinear finite element structural analysis program PIONER // Proc. Int. Conf. on Numerical Methods and Applications.
  15. Новожилов В.В. О принципах обработки результатов статических испытаний изотропных материалов // Прикл. матем. и механ. 1951. 15, № 6. 709-722.
  16. MARC Users Guide. Vol. D: Users Subroutines. MSC. Software Corporation, 2005.
  17. PATRAN Users Guide. MSC. Software Corporation, 2005.
  18. Kojic M., Bathe K.-J. The effective-stress-function algorithm for thermo-elasto-plasticity and creep // Int. J. Numer. Meth. Eng. 1987. 24. 1509-1532.
  19. Timoshenko S., Woinowski-Krieger S. Theory of plates and shells. N.Y.: McGraw-Hill, 1959; Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М: Физматгиз, 1963.
  20. Matthies H., Strang G. The solution of nonlinear finite element equations // Int. J. Numer. Meth. Eng. 1979. 14. 1613-1626.
  21. MARC Users Guide. Vol. C: Program Input. MSC. Software Corporation, 2005.
  22. Strang G., Fix G.J. An analysis of the finite element method. Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1973; Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977.
  23. Hughes T.J. R. The finite element method: linear static and dynamic finite element analysis. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1987.

Загрузки

Опубликован

10-10-2008

Как цитировать

Коробейников С., Горев Б., Олейников А., Бормотин К. Математическое моделирование процессов ползучести металлических изделий из материалов, имеющих разные свойства при растяжении и сжатии // Вычислительные методы и программирование. 2008. 9. 346-365

Выпуск

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>