RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Физико-математические науки» // Архив

Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 2019, том 23, номер 3, страницы 497–524 (Mi vsgtu1688)

Эта публикация цитируется в 2 статьях

Механика деформируемого твердого тела

Влияние температурно-силового нагружения на релаксацию остаточных напряжений в поверхностно упрочненных элементах стержневой конструкции в условиях ползучести

В. П. Радченкоab, Е. Е. Деревянкаa

a Самарский государственный технический университет, г. Самара, 443100, Россия
b Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики, г. Москва, 119192, Россия

Аннотация: Разработана математическая модель релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненных цилиндрических элементах статически неопределимых стержневых систем при температурно-силовом нагружении в условиях ползучести. В процессе моделирования решаются следующие задачи: реконструкция напряженно-деформированного состояния в цилиндрическом стержне после процедуры обработки поверхности микрошариками; учет влияния температурного нагружения на величину и характер полей остаточных напряжений вследствие зависимости модуля Юнга от температуры; расчет релаксации остаточных напряжений в упрочненных элементах системы под действием температурно-силового нагружения в условиях ползучести; оценка финишных остаточных напряжений после ползучести и температурно-силовой разгрузки.
Поставленные задачи решаются в пределах первых двух стадий ползучести материала элементов систем. Для детального анализа использована трехэлементная статически неопределимая система с упрочненными при температуре 20$^\circ$C элементами из сплава ЖС6У и температуре эксплуатации 675$^\circ$C.
Для реализации всех методик разработаны численные алгоритмы на основе аппарата вычислительной математики с использованием дискретизации по пространственным и временным координатам и применением метода шагов по времени. Для апостериорной оценки сходимости и устойчивости численного метода выполнено сравнение численных результатов при больших значениях времени расчета с асимптотическими значениями характеристик напряженно-деформированного состояния, соответствующих стадии установившейся ползучести, полученных аналитическим методом. Наблюдается хорошее соответствие данных по обоим подходам.
Приводятся результаты расчетов, иллюстрирующие кинетику остаточных напряжений во всех трех стержнях системы в процессе ползучести под действием температурно-силового нагружения начиная с момента их формирования после упрочнения. Показано, что происходит ступенчатое изменение величины и характера распределения остаточных напряжений только за счет «мгновенного» температурного прогрева элементов стержневой конструкции вследствие зависимости модуля Юнга от температуры. Также расчетами установлено, что релаксация остаточных напряжений в наиболее нагруженном стержне системы происходит гораздо медленнее, чем в менее нагруженных. Основные результаты работы иллюстрируются эпюрами распределения остаточных напряжений по глубине упрочненного слоя.

Ключевые слова: стержневая система, температурно-силовое нагружение, поверхностное упрочнение, остаточные напряжения, ползучесть, релаксация.

УДК: 539.376:539.4.014.13

MSC: 74A10, 74D10, 74K10

Получение: 11 апреля 2019 г.
Исправление: 30 июля 2019 г.
Принятие: 16 сентября 2019 г.
Публикация онлайн: 1 октября 2019 г.

DOI: 10.14498/vsgtu1688



Реферативные базы данных:


© МИАН, 2024