Численный метод расчета напряженно-деформированного состояния в призматическом поверхностно упрочненном образце с надрезом в упругой и упругопластической постановках

Решена задача расчета напряженно-деформированного состояния в области сквозных концентраторов напряжений в виде поперечного надреза полукруглой, сквозной и V-образной формы в призматическом образце после опережающего поверхностного пластического деформирования в упругой и упругопластической постановках на основе метода конечных элементов. Исходные постановки сведены к фиктивным задачам термоупругости и термоупругопластичности с использованием метода начальных деформаций. На первом этапе определено поле остаточных напряжений и пластических деформаций в гладком образце после упрочнения. На втором этапе остаточные пластические деформации моделируются температурными деформациями в неоднородном температурном поле по глубине упрочненного слоя. На третьем этапе наносится сквозной надрез заданной геометрической формы и решается задача фиктивной термоупругости или термоупругопластичности о перераспределении напряжений в области концентратора. Модельные расчеты выполнены на основе экспериментальных данных для гладкого образца из сплава ЭП742 после виброударного ультразвукового упрочнения одной из его граней. Отмечается существенное расхождение решений в упругой и упругопластической постановках в надрезах, глубина которых не превосходит толщины упрочненного слоя. Полученные результаты для задач с надрезами в линейной упругой и упругопластической формулировках наряду с результатами для гладкого образца подвергались сравнительному анализу распределения остаточных напряжений для установления области влияния концентратора напряжений. Установлено, что независимо от формы надреза значения остаточных напряжений вне зоны концентратора напряжений при решении упругих или упругопластических задач практически совпадают с соответствующими значениями для гладкого образца.