Прогнозирование высокотемпературной реологической деформации и длительной прочности вязкопластического материала по образцу-лидеру

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложен и реализован метод прогнозирования ползучести и длительной прочности в условиях вязкого механизма разрушения. Вводится предположение, что у материала при нагружении отсутствуют мгновенно-пластическая деформация и первая стадия ползучести, выполняется гипотеза несжимаемости. В разработанном методе показано, что если для заранее испытанного образца (образец-лидер) известны кривая ползучести при постоянном напряжении и время до ее разрушения, то для получения диаграммы реологического деформирования и длительной прочности материала при других уровнях напряжений достаточно знать лишь начальную минимальную скорость деформации ползучести (в начальный момент времени) образцов для этих уровней напряжений.
Выполнена проверка адекватности разработанного метода экспериментальным данным для ряда сплавов в условиях растяжения и кручения образцов. Показано, что результаты прогнозирования не зависят от выбора образца-лидера из ряда образцов, испытанных при различных напряжениях.
Результаты исследования показывают, что с помощью разработанного метода возможно не только прогнозирование кривых ползучести и длительной прочности (в асимптотической постановке), но и оптимальное планирование экспериментальных исследований для получения серии стационарных кривых ползучести при постоянных напряжениях.

Об авторах

Владимир Павлович Радченко

Самарский государственный технический университет

Email: radchenko.vp@samgtu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4168-9660
SPIN-код: 1823-0796
Scopus Author ID: 7004402189
ResearcherId: J-5229-2013
http://www.mathnet.ru/person38375

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой; каф. прикладной математики и информатики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Елена Андреевна Афанасьева

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: afanasieva.ea@samgtu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7815-2723
SPIN-код: 7548-9837
http://www.mathnet.ru/person188683

аспирант; каф. прикладной математики и информатики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Михаил Николаевич Саушкин

Самарский государственный технический университет

Email: saushkin.mn@samgtu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8260-2069
Scopus Author ID: 35318659800
ResearcherId: A-8120-2015
https://www.mathnet.ru/person38368

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент; каф. прикладной математики и информатики

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

  1. Качанов Л. М. Теория ползучести. М.: Физматлит, 1960. 455 с.
  2. Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 752 с.
  3. Гольденблат И. И., Баженов В. Л., Копнов В. А. Длительная прочность в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. 246 с.
  4. Никитенко А. Ф. Ползучесть и длительная прочность металлических материалов. Новосибирск: НГАСУ, 1997. 278 с.
  5. Радченко В. П., Еремин Ю. А. Реологическое деформирование и разрушение материалов и элементов конструкций. М.: Машиностроение-1, 2004. 264 с. EDN: QNATSX.
  6. Лепин Г. Ф. Ползучесть металлов и критерии жаропрочности. М.: Металлургия, 1976. 344 с.
  7. Локощенко А. М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. 489 с.
  8. Закономерности ползучести и длительной прочности / ред. C. А. Шестериков. М.: Машиностроение, 1983. 102 с.
  9. Соснин О. В., Горев Б. В., Никитенко А. Ф. Энергетический вариант теории ползучести. Новосибирск: ИГиЛ СО РАН, 1986. 95 с.
  10. Loktionov V., Lyubashevskaya I., Terentyev E. The regularities of creep deformation and failure of the VVER’s pressure vessel steel 15Kh2NMFA-A in air and argon at temperature range 500–900 °C// Nucl. Mat. Energy, 2021. vol. 28, 101019. EDN: YNXXTF. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nme.2021.101019.
  11. Loktionov V., Lyubashevskaya I., Sosnin O., Terentyev E. Short-term strength properties and features of high-temperature deformation of VVER reactor pressure vessel steel 15Kh2NMFA-A within the temperature range 20–1200 °C// Nucl. Eng. Des., 2019. vol. 352, 110188. EDN: LATTSR. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2019.110188.
  12. Банщикова И. А., Никитенко А.Ф. Ползучесть осесимметрично нагруженных пластин с учетом накопления повреждений в их материале // ПМТФ, 2006. Т. 47, №5. С. 157–168. EDN: NXKWMT.
  13. Никитенко А. Ф., Любашевская И. В. Долговечность сосудов высокого давления // ПМТФ, 2007. Т. 48, №5. С. 173–182. EDN: ONMFXH.
  14. Локощенко А. М., Фомин Л. В., Терауд В. В., Басалов Ю. Г., Агабабян В. С. Ползучесть и длительная прочность металлов при нестационарных сложных напряженных состояниях (обзор) // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2020. Т. 24, №2. С. 275–318. EDN: OQCCVC. DOI: https://doi.org/10.14498/vsgtu1765.
  15. Robinson E. L. Effect of temperature variation on the long-time rupture strength of steels // Trans. ASME, 1952. vol. 74, no. 5. pp. 777–780. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4015916.
  16. Omprakash C. M., Kumar A., Srivathsa B., Satyanarayana D. V. V. Prediction of creep curves of high temperature alloys using $\theta$-projection concept // Procedia Engineering, 2013. vol. 55. pp. 756–759. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.03.327.
  17. Lundin C. D., Aronson A. H., Jackman L. A., Clough W. R. Very-short-time, very-hightemperature creep rupture of type 347 stainless steel and correlation of data // J. Basic Eng., 1969. vol. 91, no. 1. pp. 32–38. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3571023.
  18. Hoff N. J. The necking and the rupture of rods subjected to constant tensile loads // J. Appl. Mech., 1953. vol. 20, no. 1. pp. 105–108. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4010601.
  19. Можаровская Т. Н. О зависимости времени до разрушения при длительном нагружении в условиях плоского напряженного состояния от минимальной скорости деформаций ползучести // Пробл. прочн, 1982. №12. С. 51–54.
  20. Волков И. А., Коротких Ю. Г. Уравнения состояния вязкоупругопластических сред с повреждениями. М.: Физматлит, 2008. 424 с. EDN: RYRTNT.
  21. Бойко С.В. Моделирование формообразования элементов конструкций в условиях нестационарной ползучести: Дис. . . . канд. физ.-мат. наук: 01.02.04. Новосибирск: ИГиЛ СО РАН, 2020. 133 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальные (сплошные линии) [8] и расчетные (штриховые линии) кривые ползучести коррозионно-стойкого сплава 12Х18Н10Т при температуре 850°C, построенные по образцу-лидеру (линия 1); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 40 МПа; 2 — 50 МПа; 3 — 60 МПа; 4 — 80 МПа

Скачать (70KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Экспериментальные (сплошные линии) [16] и расчетные (штриховые линии) кривые ползучести титанового сплава при температуре 600°C, построенные по образцу-лидеру 3 (a) и образцу-лидеру 1 (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 300 МПа; 2 — 350 МПа; 3 — 400 МПа

Скачать (127KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Экспериментальные (точки) [9] и расчетные (штриховые линии) диаграммы для удельной работы напряжений на деформациях ползучести сплава Д16Т при температуре 250°C, построенные по образцу-лидеру (линия 4) в условиях одноосного растяжения (a) и кручения (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 100 МПа; 2 — 90 МПа; 3 — 80 МПа; 4 — 70; МПа 5 — 46.2 МПа; 6 — 40.5 МПа; 7 — 37.0 МПа; 8 — 34.6 МПа

Скачать (124KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспериментальные (точки) [9] и расчетные (штриховые линии) диаграммы для удельной работы напряжений на деформациях ползучести сплава ВТ-9 при температуре 600°C, построенные по образцу-лидеру 3 (a) и образцу-лидеру 1 (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 450 МПа; 2 — 350 МПа; 3 — 250 МПа

Скачать (93KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Экспериментальные (точки) [9] и расчетные (штриховые линии) диаграммы для удельной работы напряжений на деформациях ползучести сплава ОТ-4 при температуре 550°C, построенные по образцу-лидеру 3 (a) и по образцу-лидеру 4 (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 80 МПа; 2 — 60 МПа; 3 — 50 МПа; 4 — 40 МПа

Скачать (100KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Экспериментальные (точки) [9] и расчетные (штриховые линии) диаграммы для удельной работы напряжений на деформациях ползучести сплава ВТ-5 при температуре 450°C, построенные по образцу-лидеру 4 (a), и при температуре $550\,^\circ$C, построенные по образцу-лидеру 7 (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 370 МПа; 2 — 350 МПа; 3 — 330 МПа; 4 — 300 МПа; 5 — 150 МПа; 6 — 130 МПа; 7 — 110 МПа

Скачать (110KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Экспериментальные (точки) [21] и расчетные (штриховые линии) кривые ползучести сплава 09Г2С при температуре 700°C, построенные по образцу-лидеру 1 (a) и по образцу-лидеру 2 (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 69.67 МПа; 2 — 58.86 МПа

Скачать (113KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Экспериментальные (точки) [21] и расчетные (штриховые линии) кривые ползучести сплава 09Г2С при температуре 730°C, построенные по образцу-лидеру 1 (a) и по образцу-лидеру 2 (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 58.86 МПа; 2 — 49.05 МПа

Скачать (108KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Экспериментальные (точки) [21] и расчетные (штриховые линии) кривые ползучести сплава 09Г2С при температуре 750°C, построенные по образцу-лидеру 1 (a) и по образцу-лидеру 2 (b); маркеры (номинальные напряжения): 1 — 49.05 МПа; 2 — 38.24 МПа

Скачать (119KB)
Метаданные

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».