Modeling of hydraulic autofrettage of thick-walled cylindrical shells taking into account elastoplastic anisotropy caused by the Baushinger effect

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The present work is aimed at developing a method for calculating residual stresses during autofrettage of cylindrical shells, allowing for elastic-plastic anisotropy caused by the Bauschinger effect. The proposed calculation method is based on the joint solution by the method of variable elasticity parameters of integral equations of equilibrium and compatibility of deformations, written in Euler coordinates for nonlinear deformation measures. The results of the work are in good agreement with the results of other authors obtained with similar initial data.

Sobre autores

S. Feoktistov

Komsomolsk-na-Amure State University

Autor responsável pela correspondência
Email: serg_feo@mail.ru
Rússia, Komsomolsk-na-Amure

I. Andrianov

Komsomolsk-na-Amure State University

Email: ivan_andrianov_90@mail.ru
Rússia, Komsomolsk-na-Amure

Lin Htet

Komsomolsk-na-Amure State University

Email: linhtetnaining513028@gmail.ru
Rússia, Komsomolsk-na-Amure

Bibliografia

  1. Fryer D.M., Fryer D.M., Harvey J.F. High Pressure Vessels. Harvey – Boston: Springer, 2012. 216 p.
  2. Shufen R., Shufen R., Dixit U.S. A review of theoretical and experimental research on various autofrettage processes // Pressure Vessel Technol. 2018. V. 140. № 5. P. 15.
  3. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 399 с.
  4. Kholdi M., Loghman A., Ashrafi H. Analysis of thick-walled spherical shells subjected to external pressure: Elastoplastic and residual stress analysis // Proc IMechE Part L: J Materials: Design and Applications. 2020. V. 234. № 1. P. 186–197.
  5. Huang X.P., Cheng C.W. Autofrettage analysis of thick-walled cylinder based on tensile-compressive curve of material // Key Engineering Materials. 2004. № 274–276. P. 1035–1040.
  6. Chen P.C. The Bauschinger and hardening effect on residual stresses in an autofrettaged thick-walled cylinder // Pressure Vessel Technol. 1986. V. 108. № 1. P. 108–112.
  7. Huang X.P. A general autofrettage model of a thick-walled cylinder based on tensile–compressive stress–strain curve of a material // Submitted to Journal of Strain Analysis for Engineering Design. 2005. V. 40. № 6. P. 599–607.
  8. Hu Z., Penumarthy C. Computer modeling and optimization of swage autofrettage process of a thick-walled cylinder incorporating Bauschinger effect // American Transactions on Engineering & Applied Sciences. 2014. V. 3. № 1. P. 31–63.
  9. Perl M., Perry J. An Experimental-Numerical Determination of the Three-Dimensional Autofrettage Residual Stress Field Incorporating Bauschinger Effects // Journal of Pressure Vessel Technology. 2006. V. 128. № 2. P. 173–178.
  10. Hu Z., Parker A.P. Swage autofrettage analysis – Current status and future prospects // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2019. № 171. P. 233–241.
  11. Zare H.R., Darijani H. A novel autofrettage method for strengthening and design of thick-walled cylinders // Mater. Des. 2016. № 105. P. 366–374.
  12. Zare H.R., Darijani H. Strengthening and design of the linear hardening thickwalle cylinders using the new method of rotational autofrettage // Int. J. Mech. Sci. 2017. № 124–125. P. 1–8.
  13. Kamal S.M. Estimation of optimum rotational speed for rotational autofrettage of disks incorporating Bauschinger effect // Mech. Base. Des. Struct. Mach. 2020. V. 50. № 7. P. 1–20. https://doi.org/10.1080/15397734.2020.1780608
  14. Moskvitin V.V. Plasticity under variable loading. Moscow: Moscow State University Publishing House, 1965. 263 p.
  15. Feoktistov S.I., Andrianov I.K. Analytical description of the Bauschinger effect using experimental data and the generalized Мasing principle // Materials Physics and Mechanics. 2024. V. 52, № 1. P. 49–59. https://doi.org/10.18149/MPM.5212024_5
  16. Adigamov R.R., Andreev V.A., Rogachev S.O., Fedotov E.S., Khadeev G.E., Yusupov V.S. Manifestation of the Bauschinger effect under alternating deformation // Ferrous metallurgy: News of universities. 2022. V. 65. № 7. P. 455–466.
  17. Pykhtunova S.V. On the issue of the Bauschinger effect // Quality in materials processing. 2015. V. 1. № 3. P . 75–77.
  18. Nigmatullin V.I. Experimental study of the influence of preliminary plastic deformation on the behavior of structural steels under reverse loading // Proceedings of the Central Research Institute named after academician A.N. Krylov. 2011. № 60. P. 119–132.
  19. Perry J., Perl M., Shneck R., Haroush S. The Influence of the Bauschinger Effect on the Yield Stress, Young’s Modulus, and Poisson’s Ratio of a Gun Barrel Steel // Journal of Pressure Vessel Technology. 2006. № 128. P. 179–184. https://doi.org/10.1115/1.2172962
  20. Dell H.D., Eliseev V.V., Shapievskaya V.A. Experimental Study of the Bauschinger Effect for Anisotropic Metals // Mechanics of Solids. 2014. V. 49. № 5. P. 561–567.
  21. Parker A.P. Characterization of Steels Using a Revised Kinematic Hardening Model Incorporating Bauschinger Effect // Journal of Pressure Vessel Technology. 2003. № 125. P. 277–281. https://doi.org/10.1115/1.1593071
  22. Hu Z., Parker A.P. Implementation and validation of true material constitutive model for accurate modeling of thick-walled cylinder swage autofrettage // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2021. V. 191. P. 1–10.
  23. Faghih S., Jahed H., Behravesh S. Variable Material Properties Approach: A Review on Twenty Years of Progress // Journal of Pressure Vessel Technol. 2018. V. 140. № 5. P. 050803. https://doi.org/10.1115/1.4039068 URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/pressurevesseltech/article-abstract/140/5/050803/366265/Variable-Material-Properties-Approach-A-Review-on?redirectedFrom=fulltext (дата обращения: 01.03.2024)
  24. Jahed H., Dubey R.N. An Axisymmetric Method of ElasticPlastic Analysis Capable of Predicting Residual Stress Field, ASME Journal of Pressure Vessel Technology. 1997. V. 119. № 3. P. 264–273.
  25. Birger I.A. Round plates and shells of revolution. Moscow: Oborongiz, 1961. 368 p.
  26. Birger I.A., Mavlyutov R.R. Strength of materials. Moscow: Nauka, 1986. 560 p.
  27. Pisarenko G.S., Mozharovsky N.S. Equations and boundary value problems of the theory of plasticity and creep. Kyiv: Nauk. Dumka, 1981. 496 p.
  28. Kryzhevich G.B., Filatov A.R. Model of elastic-plastic deformation of aluminum alloys and criteria for low-cycle fatigue of structures // Proceedings of the Krylov State Research Center. 2018. Special issue № 2. P. 85–95.
  29. Feoktistov S.I., Andrianov I.K. Method for calculating the forming limit of a pipe blank under expansion taking into account nonlinear plasticity // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2023. V. 64. № 4. P. 721–727. https://doi.org/10.1134/s0021894423040193]
  30. Durban D. Large strain solution for pressurized elasto/plastic tubes // Journal of Applied Mechanics, Transactions ASME. 1979. V. 46. № 1. P 228–230. https://doi.org/10.1115/1.3424511
  31. Durban D. A finite strain axially-symmetric solution for elastic tubes // International Journal of Solids and Structures. 1988. V. 24. № 7. P. 675–682. https://doi.org/10.1016/0020-7683(88)90016-9
  32. Durban D. Finite straining of pressurized compressible elastoplastic tubes // International Journal of Engineering Science. 1988. V. 26. № 9. P. 939–950. https://doi.org/10.1016/0020-7225(88)90023-7
  33. Durban D., Kubi M. A General Solution for the Pressurized Elastoplastic Tube. Journal of Applied Mechanics. 1992. V. 59. № 1. P. 20–26. https://doi.org/10.1115/1.2899431
  34. Feoktistov S.I., Andrianov I.K. Compatibility equations of logarithmic deformations in Euler coordinates for solving axisymmetric metal forming processes // Scientific notes of Komsomolsk-on-Amur State Technical University. 2021. V. 7. № 55. P. 26–30.
  35. Durban D., Kubi M. A General Solution for the Pressurized Elastoplastic Tube // Journal of Applied Mechanics. 1992. V. 59. № 1. P. 20–26. https://doi.org/10.1115/1.2899431
  36. Feoktistov S.I., Andrianov I.K., Htet L. Modeling the stress-strain state of thick-walled cylindrical shells taking into account the physical nonlinearity of the material // Scientific notes of Komsomolsk-on-Amur State Technical University. 2022. V. 3. № 59. P. 12–20.
  37. Andrianov I.K., Feoktistov S.I. Inverse problem of elastic-plastic deformation of a free thick-walled cylindrical shell taking into account the nonlinear law of hardening // Problems of Strength and Plasticity. 2024. № 86. P. 259–269. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2024-86-3-259-269
  38. Smirnov-Alyaev G.A. Theory of auto-bonding of cylinders. M.: Oborongiz, 1940. 284 p.
  39. Troiano E., Underwood J.H., Parker A.P. Finite Element Investigation of Bauschinger Effect in High-Strength A723 Pressure Vessel Steel // Journal of Pressure Vessel Technology. 2006. № 128. P. 185–189. https://doi.org/10.1115/1.2172616

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».