Academic literature on the topic 'Швидкісне деформування'

При зіткненні літака з конструкцією швидкість деформування і руйнування матеріалу в мільйони разів перевищує швидкість деформування зразка при визначенні міцності матеріалу. Таким чином, класична теорія міцності не може бути застосована в цьому випадку. У даній роботі запропоновані енергетичні критерії крихкого і в'язкого руйнування ізотропного матеріалу і залізобетону внаслідок зіткнення літака з конструкцією. Критерії враховують три види крихкого руйнування, втрату обсягу матеріалу і зміну форми тіла. В якості характеристик ударної міцності матеріалів запропоновано застосовувати ударну в'язкість матеріалів і питому ударну роботу руйнування, процедури визначення яких стандартизовані.

Існуючі наразі моделі кінетики деформування і руйнування пов'язані здебільшого з описом переходу з незруйнованого стану матеріалу в зруйнований в одну стадію. Це належить як до класичних теорій міцності, зокрема і кінетичної теорії міцності, так і до теорій і моделей розсіяного накопичення пошкоджень (Continuum Damage Mechanics, CDM). Метою цього дослідження було створення базових моделей кінетики деформування-руйнування (ДР), які описують цей процес у вигляді декількох послідовних переходів окремих структурних елементів (СЕ), у матеріалі, що деформується в часі з одного реологічного стану в інший. Для опису цього процесу залучено апарат формальної кінетики, який дає змогу, знаючи швидкість переходу СЕ з одного реологічного стану в інший, спрогнозувати час досягнення критичної концентрації зруйнованих СЕ. Встановлено, що процес ДР можна розглядати як процес поступового переходу СЕ спочатку пружного стану у в'язкопружний і потім зруйнований. Причому цей перехід може відбуватися як послідовно, так і паралельно. Таким чином, у процесі руйнування постійно змінюється число, а отже, і концентрація СЕ, які перебувають у різних реологічних станах. Зміну концентрації того чи іншого СЕ можна визначити експериментально способом вимірювання величин, що корелюють з параметрами ДР того чи іншого виду деформації тіла. При цьому загальне число елементів структури, що перебувають у різних станах, згідно із законом збереження мас у кожен момент часу ДР має залишатися постійним. Вперше запропоновано двостадійну нелінійну кінетичну модель втрати ресурсу за повзучості композиційних матеріалів на підставі деревини. Застосування методів формальної кінетики під час моделювання фізико-хімічних процесів, які відбуваються під час ДР, дає змогу будувати багатостадійні кінетичні моделі. Застосування методу базових діаграм деформування у поєднанні з двостадійним описом процесу накопичення пошкоджень дає змогу збільшити точність прогнозу допустимого часу за різних схем навантаження під час повзучості.

Калюжний В. Л., Левченко В. М., Марчук К. Л., Дементєєв М. В. Силові режими та напружено-деформований стан при холодному видавлюванні прямокутної порожнини в квадратній заготовці // Обробка матеріалів тиском. – 2019. – № 2 (49). - С. 91-97. Методом кінцевих елементів створено математичну модель і проведено аналіз холодного зворотного видавлювання прямокутної порожнини в квадратній заготовці з пластичного алюмінію Al-2024. Використана пружно-пластична модель металу. Враховано зміцнення, тертя по Кулону, швидкість деформування і тепловий ефект при холодній формозміні. Наведено моделювання процесів видавлювання, вилучення пуансона із здеформованої заготовки та виштовхування виробу з матриці. Встановлено залежності зусиль видавлювання, вилучення пуансона та виштовхування виробу від переміщення деформуючого інструменту. Визначено розподіл питомих зусиль на контактуючих поверхнях заготовки з пуансоном, матрицею і виштовхувачем. Виявлено температуру металу в процесі видавлювання. Наведено розподіл компонент напружень в здеформованій заготовці при максимальному зусиллі деформування та розподіл компонент здеформованого стану у виробі після видавлювання. З урахуванням пружної деформації визначені кінцеві форма та розміри виробу і проведено прогнозування механічних властивостей в стінках.

Методами, які базуються на застосуванні радіоактивних індикаторів, рентгеноструктурного і мікродюрометричного аналізів досліджено фазовий склад дифузійної зони, що утворюється при низькотемпературному імпульсному впливі. Деформування здійснювали шляхом використання значного об’ємного ефекту при атермічних мартенситних α → γ (при охолодженні в рідкому азоті) та γ→ α (при нагріванні до 923 К) перетвореннях у сплаві Fe-30 %Ni. Після різних умов попередньої обробки сплав заліза з 30 % нікелю існував при кімнатній температурі у вигляді гомогенного твердого розчину у двох модифікаціях: з ОЦК ґратами (α-фаза) та з ГЦК ґратами (γ-фаза). Зі сплаву у ГЦК-фазі робили кубічні зразки, а з ОЦК — П-подібні. Кубічні зразки з нанесеними шарами мічених атомів поміщали в П-подібні таким чином, щоб був забезпечений контакт між шарами ізотопу і металевими прошарками, що примикають з іншого боку до залізних фольг, які, в свою чергу, контактують з паралельними внутрішніми поверхнями (ніжки літери П). З’єднані таким чином за ковзною посадкою зразки занурювали у рідкий азот (перетворення відбувається в кубічному зразку) або поміщали у піч, нагріту до 923 К (перетворення у П-подібному). В обох випадках об’ємний ефект при перетвореннях зумовлює імпульсне деформування контактуючих поверхонь. Дана схема навантаження до- зволяє отримувати зразки, що зазнають як дію імпульсної деформації, так і спільну дію γ ⇄ a перетворень і створюваної ними пластичної деформації. Контрольні зразки зазнавали γ→ α та α → γ перетворення за тих самих умов, але без прошарків, а також відчували перетворення без оправлення, тобто без додаткової імпульсної деформації. Показано вплив проміжних прошарків на швидкість масоперенесення і особливості фазоутворення за умов мартенситних перетворень з вибуховою кінетикою. Встановлено взаємозв’язок між видом проникаючих атомів і утвореними фазами в нерівноважних умовах.

Калюжний В. Л., Ярмоленко О. С., Малій Х. В. Гаряче штампування сталевих порожнистих виробів з інтенсивною пластичною деформацією стінки та донної частини. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 98-103. Приведені результати моделювання методом скінченних елементів процесу гарячого штампування порожнистого виробу з маловуглецевої сталі з інтенсивним пропрацюванням пластичною деформацією стінки і донної частини для набуття необхідних механічних властивостей. Штампування складається з двох переходів, які реалізовані на одному пресі. На першому переході зворотним видавлюванням отриманий порожнистий напівфабрикат з виступами на донній частині з боку порожнини і на нижньому торці цієї частини. На другому переході витягуванням із потоншенням через дві послідовно розташовані матриці і доштампуванням донної частини отримані кінцеві форма і розміри виробу з фланцем. Визначені швидкість деформування і підігрівання деформуючого інструменту, які забезпечили температурний інтервал гарячого штампування упродовж виконання двох переходів. На кожному переходу встановлені зусилля деформації, розподіл питомих зусиль на деформуючому інструменті для вибору обладнання і проектування штампового оснащення. Пропрацювання структури металу пластичною деформацією оцінене за величиною інтенсивності деформацій. Встановлені ступені деформації для здійснення витягування із потоншенням без руйнування в послідовно розташованих матрицях. Приведені розподіли температури здеформованого металу після видавлювання, витягування в першій і другій матрицях. Показані розподіли інтенсивності деформацій у напівфабрикаті після видавлювання, в результаті виконання витягування в першій і другій матрицях, а також у виробі після доштампування донної частини. Відмічений більш рівномірний розподіл інтенсивності деформацій по ширині стінки в результаті витягування із потоншенням. Виявлені кінцеві форма і розміри виробу.

Карнаух С. Г. Перспективні технології заготівельного виробництва та обладнання для їх реалізації // Обробка матеріалів тиском. – 2019. – № 2 (49). - С. 202-211. Запропоновано новий спосіб розділення сортового прокату (труб), в якому потенційна енергія деформації деталей і приводу обладнання витрачається на здійснення корисної роботи – нанесення концентратора напружень за один робочий хід. Обладнання статичної дії працює в динамічному режимі, що забезпечує високу якість отриманих заготовок. Можливість попереднього статичного навантаження, у сполученні з високою швидкістю деформування, дозволяє створити у прокаті схему напруженого стану, яка забезпечує необхідну геометричну точність і якість заготовок. Розроблено спосіб ломки прокату, в якому зона напружень розтягу збільшується за рахунок зони напружень стиску, що створює метод навантаження, якому органічно властивий однорідний напружений стан. Це дозволяє стабілізувати траєкторію тріщини та підвищити якість заготовок, що поділяються. Запропоновано спосіб гідродинамічної ломки прокату, в якому в зоні концентраторів напружень утворюється складний напружений стан, що приводить до поділу труби на мірні заготовки (множинна ломка). Спільний вплив на заготовку гідродинамічного тиску і поздовжньої хвилі стиску дозволяє знизити величину тиску в робочій камері, спростити конструкцію вузлів ущільнення, що підвищує надійність роботи установки. Запропонована конструкція обладнання, в якому спільне застосування клиношарнірного і гідропружного приводів дозволяє усунути заклинювання і знизити необхідну потужність приводу. Це стало можливим тому, що в момент розділення сила з боку клиношарнірного механізму з увігнутим клином максимальна і далі зменшується по ходу клина. При цьому зменшується величина шкідливої енергії розвантаження обладнання. Підвищується коефіцієнт корисної дії та надійність роботи обладнання. Застосування статико-динамічного навантаження дозволяє підвищити якість заготовок, що поділяються, за рахунок створення у прокаті оптимальної схеми напруженого стану.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача визначення динамічного напружено-деформованого стану захисних елементів машинобудівних конструкцій при імпульсному та ударному навантаженнях для забезпечення їх міцності та ефективного використання при експлуатації. На основі тривимірної моделі швидкісного деформування елементів конструкцій, з урахуванням пружно-пластичних скінченних деформацій і динамічних властивостей матеріалів отримані залежності розподілу напружень від швидкості удару за просторовими та часовими координатами в елементах конструкцій. Виявлені нові особливості процесу швидкісного деформування елементів при локальних навантаженнях, що відрізняються визначенням розмірів обмеженої зони напружень з великими градієнтами, утворенням кратерів тощо. Отримані залежності між напруженнями та швидкостями удару в тришаровому елементі для окремих шарів та деформаціями в шарах в залежності від швидкості ударника.
The thesis for a candidate of technical science degree in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (engineering sciences) – Kharkov National University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. In the thesis, the actual scientific and technical problem of determining the dynamic stress-strain state of the protective elements of machine-building structures under impulse and shock loads solved to ensure their strength and effective use during operation. The thesis proposes an improved three-dimensional model of high-rate deformation of structural elements, which is different by taking into account elastic-plastic finite deformations and dynamic properties of materials. Based on the proposed model, the dependences of the distribution of stresses on the speed of impact on spatial and temporal coordinates in structural elements made of various materials obtained. New features of the process of high-rate deformation of elements under local loads detected, differing in the definition of the size of a restricted stress zone with large gradients, the formation of craters and the process of unloading with the appearance of residual stresses and damages. Dependencies between stresses and impact speeds in a three-layer element for individual layers and deformations in layers depending on the speed of the impactor obtained. The dynamic stress-strain state changes significantly both in space coordinates and in time. Therefore, even for thin-walled constructions, the use of the theory of plates and shells is undesirable, since in this case the law of stress distribution over the thickness is preliminarily assumed, and part of the stresses perpendicular to the middle surface are not taken into account at all. The processes of high-speed deformation occur both in the elastic and in the plastic stage and partially accompanied by rather large deformations. Therefore, the work uses three-dimensional models, even for thin-walled structures. From a mathematical point of view, such problems are essentially non-linear and require analysis of a three-dimensional dynamic stress-strain state. The problems of high-rate elastic-plastic deformation of elements of cylindrical structures are considered. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in local zones and in the case when the speed is increase up to V ≥ 150 m/s, the area of intense displacements and stresses is R ≤ (10-12) r, where r is the radius of the zone load. These features of the dynamic stress-strain state make it possible to isolate the corresponding region of the element and to make refined calculations for it using a denser grid. A number of practical problems of analyzing the stress-strain state of the elements of the gas turbine engine corps under shock loading considered which differ in the purpose, geometric characteristics and properties of the materials. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in bounded zones and rapidly decrease in spatial coordinates both in time and in unloading. It is shown, that when the blade fragment is detached, as well as the foreign particles fall into the flow at the working speeds of the gas turbine engine rotation, the stress intensities do not exceed the prescribed boundaries. In some cases, preference is given to two-layer structures, since they resist shock loads better, than single-layer ones with a larger thickness of the same material.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача визначення динамічного напружено-деформованого стану захисних елементів машинобудівних конструкцій при імпульсному та ударному навантаженнях для забезпечення їх міцності та ефективного використання при експлуатації. На основі тривимірної моделі швидкісного деформування елементів конструкцій, з урахуванням пружно-пластичних скінченних деформацій і динамічних властивостей матеріалів отримані залежності розподілу напружень від швидкості удару за просторовими та часовими координатами в елементах конструкцій. Виявлені нові особливості процесу швидкісного деформування елементів при локальних навантаженнях, що відрізняються визначенням розмірів обмеженої зони напружень з великими градієнтами, утворенням кратерів тощо. Отримані залежності між напруженнями та швидкостями удару в тришаровому елементі для окремих шарів та деформаціями в шарах в залежності від швидкості ударника.
The thesis for a candidate of technical science degree in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (engineering sciences) – Kharkov National University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkiv, 2017. In the thesis, the actual scientific and technical problem of determining the dynamic stress-strain state of the protective elements of machine-building structures under impulse and shock loads solved to ensure their strength and effective use during operation. The thesis proposes an improved three-dimensional model of high-rate deformation of structural elements, which is different by taking into account elastic-plastic finite deformations and dynamic properties of materials. Based on the proposed model, the dependences of the distribution of stresses on the speed of impact on spatial and temporal coordinates in structural elements made of various materials obtained. New features of the process of high-rate deformation of elements under local loads detected, differing in the definition of the size of a restricted stress zone with large gradients, the formation of craters and the process of unloading with the appearance of residual stresses and damages. Dependencies between stresses and impact speeds in a three-layer element for individual layers and deformations in layers depending on the speed of the impactor obtained. The dynamic stress-strain state changes significantly both in space coordinates and in time. Therefore, even for thin-walled constructions, the use of the theory of plates and shells is undesirable, since in this case the law of stress distribution over the thickness is preliminarily assumed, and part of the stresses perpendicular to the middle surface are not taken into account at all. The processes of high-speed deformation occur both in the elastic and in the plastic stage and partially accompanied by rather large deformations. Therefore, the work uses three-dimensional models, even for thin-walled structures. From a mathematical point of view, such problems are essentially non-linear and require analysis of a three-dimensional dynamic stress-strain state. The problems of high-rate elastic-plastic deformation of elements of cylindrical structures are considered. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in local zones and in the case when the speed is increase up to V ≥ 150 m/s, the area of intense displacements and stresses is R ≤ (10-12) r, where r is the radius of the zone load. These features of the dynamic stress-strain state make it possible to isolate the corresponding region of the element and to make refined calculations for it using a denser grid. A number of practical problems of analyzing the stress-strain state of the elements of the gas turbine engine corps under shock loading considered which differ in the purpose, geometric characteristics and properties of the materials. It is shown, that the largest displacements and stresses develop in bounded zones and rapidly decrease in spatial coordinates both in time and in unloading. It is shown, that when the blade fragment is detached, as well as the foreign particles fall into the flow at the working speeds of the gas turbine engine rotation, the stress intensities do not exceed the prescribed boundaries. In some cases, preference is given to two-layer structures, since they resist shock loads better, than single-layer ones with a larger thickness of the same material.

Дана робота стосується актуальної науково-технічної проблеми підвищення залишкової довговічності елементів авіаційних конструкцій з концентраторами напружень. Високі вимоги до надійності конструкцій і їх безпечної експлуатації мають особливе значення в умовах циклічного навантаження і високих напружень. Важливою є наукова задача оцінки залишкової довговічності конструктивних елементів з експлуатаційними пошкодженнями (втомними тріщинами) в околі функціональних і кріпильних отворів з підвищеними вимогами до безпечної експлуатації.
This work concerns the topical scientific and technical problem of increasing the residual lifetime of elements of aircraft structures with stress concentrators. High requirements for the reliability of structures and their safe operation are of particular importance in conditions of cyclic loading and high stresses. An important scientific task is to assess the residual lifetime of structural elements with operational damage (fatigue cracks) in the vicinity of functional and mounting holes with high requirements for safe operation