Численный анализ больших упругопластических деформаций тел и сред и идентификация их диаграмм деформирования при различных видах нагружения

В.Г. Баженов, Е.В. Нагорных

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород, 603022, Россия

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2541-7746.2022.4.316-328

Для цитирования: Баженов В.Г., Нагорных Е.В. Численный анализ больших упругопластических деформаций тел и сред и идентификация их диаграмм деформирования при различных видах нагружения // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 4. – С. 316–328. – doi: 10.26907/2541-7746.2022.4.316-328.

For citation: Bazhenov V.G., Nagornykh E.V. Numerical analysis of large elastoplastic deformations of bodies and continua and identification of their deformation diagrams under different types of loading. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2022, vol. 164, no. 4, pp. 316–328. doi: 10.26907/2541-7746.2022.4.316-328. (In Russian)

Аннотация

На основе экспериментально-расчетного подхода разработан метод идентификации диаграмм деформирования упругопластических материалов с учетом неоднородности напряженно-деформированного состояния и больших деформаций. Представлены примеры применения метода при различных видах нагружения испытуемых образцов: растяжении и кручении цилиндрических стержней, кинетическом индентировании шара и цилиндра, динамическом сжатии образцов-таблеток и др. Предложен способ интерполяции диаграммы деформирования для учета вида напряженного состояния.

Ключевые слова: экспериментально-расчетный подход, упругопластический материал, численная методика, растяжение, кручение, сжатие, статическое и динамическое индентирование, построение истинных диаграмм деформирования, большие пластические деформации

Литература

1. Пат. № 2324162 РФ. Способ определения деформационных и прочностных свойств материалов при больших деформациях и неоднородном напряженно-деформированном состоянии / В.Г. Баженов, С.В. Зефиров, Л.Н. Крамарев, С.Л. Осетров, Е.В. Павленкова. – № 2006115805/28; заявл. 06.05.2006; опубл. 10.05.2008, Бюл. № 13.
2. Bazhenov V.G., Nagornykh E.V., Osetrov S.L., Osetrov D.L. Developing experimental-numerical methods for constructing true deformation diagrams of elastoplastic materials // Badriev I.B., Banderov V.V., Lapin S.A. (Eds.) Mesh Methods for Boundary-Value Problems and Applications. Lecture Notes in Computational Science and Engineering, V. 141. – Springer, Cham., 2022. – P. 27–38. – doi: 10.1007/978-3-030-87809-2_3.
3. Баженов В.Г., Казаков Д.А., Нагорных Е.В., Осетров Д.Л., Рябов А.А. Моделирование поведения упругопластических стержней при растяжении-кручении и построение их диаграмм деформирования до разрыва с учетом вида напряженно-деформированного состояния // Доклады РАН. Физика, технические науки. – Т. 51, № 4. – 2021. – P. 23–38. – doi: 10.31857/S268674002106002X.
4. Баженов В.Г., Ломунов В.К. Экспериментально-теоретическое исследование процесса образования шейки при растяжении стального трубчатого образца до разрыва // Проблемы прочности и пластичности: Межвуз. сб. – Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2001. – Вып. 63. – C. 35–41.
5. Баженов В.Г., Зефиров С.В., Осетров С.Л. Экспериментально-расчетный метод идентификации деформационных и прочностных свойств материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2006. – Т. 72, № 9. – C. 39–44.
6. Баженов В.Г., Зефиров С.В., Осетров С.Л. Метод идентификации деформационных и прочностных свойств металлов и сплавов // Деформация и разрушение материалов. – 2007. – № 3. – C. 43–48.
7. Баженов В.Г., Осетров С.Л., Осетров Д.Л. Анализ закономерностей растяжения упругопластических образцов и образования шейки с учетом краевых эффектов // Прикл. механика и техн. физика. – 2018. – Т. 59, № 4. – С. 133–140.
8. Баженов В.Г., Кибец А.И., Лаптев П.В., Осетров С.Л. Экспериментально-теоретическое исследование предельных состояний упругопластических стержней различного поперечного сечения при растяжении // Проблемы механики: Сб. ст. к 90-летию со дня рожд. А.И. Ишлинского / Под ред. Климова Д.М. и др. – М.: Физматлит, 2003. – C. 116–123.
9. Баженов В.Г., Крамарев Л.Н., Осетров С.Л. Экспериментальное и теоретическое исследование упругопластического деформирования и разрушения стального шара при сжатии между пластинами // Проблемы прочности и пластичности: Межвуз. сб. – Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2003. – Вып. 65. – C. 85–91.
10. Баженов В.Г., Зефиров С.В., Крамарев Л.Н., Павленкова Е.В. Моделирование процессов деформирования и локализации пластических деформаций при кручении-растяжении тел вращения // Прикл. матем. и механика. – 2008. – Т. 72, № 2. – С. 342–350.
11. Баженов В.Г., Нагорных Е.В., Осетров Д.Л., Рябов А.А. Численно-экспериментальный анализ процессов растяжения-кручения цилиндрических образцов из стали 09Г2С при больших деформациях до разрушения // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2018. – Т. 160, кн. 3. – С. 495–507.
12. Баженов В.Г., Казаков Д.А., Нагорных Е.В., Осетров Д.Л., Рябов А.А. Экспериментальное и теоретическое исследование больших деформаций цилиндрических образцов из стали 09Г2С с концентраторами напряжений при нагружении растяжением– кручением до разрушения // Вестн. Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Механика. – 2018. – № 4. – С. 69–81. – doi: 10.15593/perm.mech/2018.4.06.
13. Зубчанинов В.Г. Механика сплошных деформируемых сред. – Тверь: ТГТУ, ЧуДо, 2000. – 703 с.
14. Ипатова А.В., Вильдеман В.Э. Построение материальных функций неупругого деформирования алюминиевого сплава Д16Т по результатам испытаний на растяжение и кручение // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2012. – № 4. – С. 106–114.
15. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. – М.: Машиностроение, 1975. – 400 с.
16. Ломакин Е.В., Мельников А.М. Задачи плоского напряженного состояния тел с вырезами, пластические свойства которых зависят от вида напряженного состояния // Изв. РАН. Механика твердого тела. – 2011. – № 1. – С. 77–89
17. Капустин С.А., Горохов В.А., Виленский О.Ю., Кайдалов В.Б., Руин А.А. Соотношения модели поврежденной среды для материалов, подвергающихся терморадиационным воздействиям // Проблемы прочности и пластичности. – 2012. – № 74. – С. 5–15.
18. Бондарь В.С., Абашев Д.Р. Пластическое деформирование материалов, чувствительных к виду напряженного состояния // Вестн. Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Механика. – 2018. – № 1. – С. 29–39. – doi: 10.15593/perm.mech/2018.1.03.
19. Владимиров С.А., Трефилов С.И. Исследование процесса глубокого деформирования образцов с кольцевой выточкой при их растяжении // Космонавтика и ракетостроение. – 2017. – № 3. – С. 81–85.
20. Kamaya M., Kawakubo M. A procedure for determining the true stress-strain curve over a large range of strains using digital image correlation and finite element analysis // Mech. Mater. – 2011. – V. 43, No 5. – P. 243–253. – doi: 10.1016/j.mechmat.2011.02.007.
21. Баженов В.Г., Зефиров С.В., Осетров С.Л. Экспериментально-расчетный метод построения истинных диаграмм деформирования при больших деформациях на основе испытаний на твердость // Докл. Акад. наук. – 2006. – Т. 407, № 2. – C. 183–185.
22. Bazhenov V.G., Osetrov D.L. Method of identification of dry and viscous friction forces and construction of dynamic deformation diagrams of metals in experiments with impact compression // Lobachevskii J. Math. – 2019. – V. 40, No 3. – P. 278–283. – doi: 10.1134/S1995080219030065.
23. Баженов В.Г., Баранова М.С., Осетров Д.Л., Рябов А.А. Метод определения сил трения в экспериментах на ударное сжатие и построение динамических диаграмм деформирования металлов и сплавов // Докл. Акад. наук. – 2018. – Т. 481, № 5. – С.490–493.
24. Баженов В.Г., Котов В.Л. Метод идентификации упругопластических свойств грунтовых сред при внедрении ударников // Изв. РАН. Механика твердого тела. – 2008. – № 4. – С. 184–190.
25. Баженов В.Г., Котов В.Л. Идентификация параметров динамической сжимаемости и сопротивления сдвигу грунтовой среды при внедрении ударников // Докл. Акад. наук. – 2006. – Т. 408, № 3. – С. 333–336.

Поступила в редакцию

03.10.2022

Баженов Валентин Георгиевич, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории математического моделирования и идентификации свойств материалов Научно-исследовательского института механики

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д. 23, г. Нижний Новгород, 603022, Россия

E-mail: bazhenov@mech.unn.ru

Нагорных Елена Владимировна, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования и идентификации свойств материалов Научно-исследовательского института механики

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

пр. Гагарина, д. 23, г. Нижний Новгород, 603022, Россия

E-mail: pavlyonkova@mech.unn.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.