О применении дробно-линейной модели в задаче о длительном разрушении цилиндрической оболочки в условиях ползучести в активной среде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследуется длительное разрушение длинной тонкостенной цилиндрической оболочки при ползучести в условиях нестационарного сложного напряженного состояния с учетом влияния активной окружающей среды. Влияние окружающей среды на ползучесть и длительную прочность оболочки определяется диффузионным проникновением элементов окружающей среды в материал оболочки. С помощью кинетической теории Ю.Н. Работнова определены времена до разрушения такой оболочки при нестационарном нагружении. Применяется сингулярная дробно-линейная модель ползучести и длительной прочности, в которой предел прочности материала при соответствующей температуре выполняет роль предельного напряжения. Для учета накопления повреждений в процессе ползучести и определения критерия до разрушения используются скалярный и векторный параметры поврежденности, при этом компоненты векторного параметра поврежденности связаны с пространством главных напряжений. Для оценки скорости диффузионного процесса используется приближенный метод решения уравнения диффузии, основанный на введении диффузионного фронта. Учет влияния окружающей среды на время до разрушения осуществляется с помощью введения в определяющие и кинетические дробно-линейные соотношения функции от интегрально средней концентрации. Проведено сравнение времен до разрушения при использовании скалярного и векторного параметров поврежденности. Определены особенности использования дробно-линейной модели для описания процессов длительного разрушения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. В. Фомин

НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: fleonid1975@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 752 с.
  2. Локощенко А.М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. 504 с.
  3. Локощенко А.М., Фомин Л.В. Моделирование поведения материалов и элементов конструкций, находящихся под воздействием агрессивных сред (обзор) // Проблемы прочности и пластичности. 2018. Т. 80. № 2. С. 145–179.
  4. Фомин Л.В. Описание длительной прочности растягиваемых стержней прямоугольного и круглого поперечных сечений в высокотемпературной воздушной среде // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. Науки. 2013. Т. 3. № 32. С. 87–97. http://doi.org/10.14498/vsgtu1228
  5. Fomin L.V. Steady-state creep of a composite rod in tension in the presence of an aggressive environment // Mech. Compos. Mater. 2017. V. 52. № 6. P. 741–750. https://doi.org/10.1007/s11029-017-9624-5
  6. Lokoshchenko A.M., Fomin L.V. Delayed fracture of plates under creep condition in unsteady complex stress state in the presence of aggressive medium // Appl. Math. Model. 2018. V. 60. P. 478–489. https://doi.org/10.1016/j.apm.2018.03.031
  7. Фомин Л.В., Басалов Ю.Г., Локощенко А.М. Об учете влияния коррозионных процессов на длительное разрушение стержня, находящегося в условиях ползучести // Механика композиционных материалов и конструкций. 2019. Т. 25. № 3. С. 327–335. https://doi.org/10.33113/mkmk.ras.2019.25.03.327_335.03
  8. Фомин Л.В., Басалов Ю.Г. О длительном разрушении составного растягиваемого стержня в условиях ползучести // Изв. РАН. МТТ. 2023. № 1. С. 102–114. https://doi.org/10.31857/S0572329922100087
  9. Петров В.В., Овчинников И.Г., Шихов Ю.М. Расчет элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой. Саратов: Изд-во СГУ, 1987. 228 с.
  10. Овчинников И.Г., Петров В.В. Математическое моделирование процесса взаимодействия элементов конструкций с агрессивными средами // Деформирование материалов и элементов конструкций в агрессивных средах. Межвуз. научн. сб. Саратов: СПИ, 1983. С. 3–11.
  11. Овчинников И.Г., Почтман М.Ю. Тонкостенные конструкции в условиях коррозионного износа. Расчет и оптимизация. Днепропетровск: Изд-во ДГУ, 1995. 192 с.
  12. Овчинников И.Г., Хвалько Т.А. Работоспособность конструкций в условиях высокотемпературной водородной коррозии. Саратов: Изд-во СГТУ, 2003. 176 с.
  13. Овчинников И.Г., Матора А.В., Наумова Г.А. Напряженно-деформированное состояние армированных элементов конструкций при воздействии радиационных полей. Саратов: Изд-во СГТУ, 2004. 204 с.
  14. Наумова Г.А., Овчинников И.Г. Расчеты на прочность сложных стержневых систем и трубопроводных конструкций с учетом коррозионных повреждений. Саратов: Изд-во СГТУ, 2000. 222 с.
  15. Киселевский В.Н. Прочность конструкционных материалов ядерных реакторов. Киев: Наук. Думка, 1990. 168 с.
  16. Павлов П.А., Кадырбеков Б.А., Колесников В.А. Прочность сталей в коррозионных средах. Алма-Ата: Наука, 1987. 272 с.
  17. Локощенко А.М. Ползучесть и длительная прочность металлов в агрессивных средах. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. 178 с.
  18. Lokoshchenko A.M. The application of an approximate analysis of the diffusion process for a description of creep and creep rupture // Int. J. Mech. Sci. 2005. V. 47. № 3. P. 359–373. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2005.01.011
  19. Lokoshchenko A., Fomin L. Kinetic theory of creep and long-term strength of metals // Kinetic Theory. IntechOpen. 2017. https://www.intechopen.com/chapters/57137
  20. Crank J. The mathematics of diffusion. Second Edition. Oxford: Clarendon Press, 1975. 414 p.
  21. Лейбензон Л.С. Собрание трудов в 4-х томах. Т. 2. Подземная гидрогазодинамика. М.: Издательство Академии наук СССР, 1955.
  22. Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of heat in solids. Oxford: Clarendon Press, 1959. 520 p.
  23. Boley B., Weiner J. The theory of thermal stress. New York: Wiley, 1960. 517 p.
  24. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Гос. изд-во техн.-теор. лит, 1952. 392 с.
  25. Лембке К.Э. Движение грунтовых вод и теория водосборных сооружений // Журнал Министерства путей сообщения. 1886. № 2. С. 507–539.
  26. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.–Л.: Гостехиздат, 1947. 244 с.
  27. Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. М.: Гос. н.-техн. изд-во нефт. и горно-топл. лит., 1963. 396 с.
  28. Баренблатт Г.И. О некоторых приближенных методах в теории одномерной неустановившейся фильтрации жидкости при упругом режиме // Изв. АН СССР, ОТН. 1954. № 9. С. 35–49.
  29. Шестериков С.А., Юмашева М.А. К проблеме терморазрушения при быстром нагреве // Изв. АН СССР. МТТ. 1983. №1. С. 128–135.
  30. Timoshenko S.P., Woinowsky-Krieger S. Theory of plates and shells. New York: McGraw-Hill, 1959. 595 p.
  31. Шестериков С.А., Юмашева М.А. Конкретизация уравнения состояния в теории ползучести // Изв. АН СССР. МТТ. 1984. № 1. С. 86–92.
  32. Одинг И.А., Фридман З.Г. Роль поверхностных слоев при длительном разрушении металлов в условиях ползучести // Заводская лаборатория. 1959. Т. 25. № 3. С. 329–332.
  33. Локощенко А.М. Применение векторного параметра поврежденности при моделировании длительной прочности металлов // Изв. РАН. МТТ. 2016. № 3. С. 93–99. https://elibrary.ru/item.asp?id=26932364
  34. Качанов Л.М. Разрушения в условиях ползучести при сложном нагружении // Изв. АН СССР. МТТ. 1972. № 5. С. 11–15.
  35. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974. 312 с.
  36. Локощенко А.М. Моделирование длительной прочности металлов при нестационарном сложном напряженном состоянии // ПММ. 2018. Т. 82. Вып. 1. С. 84–97. https://elibrary.ru/item.asp?id=32436997
  37. 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) // Вест. сам. гос. техн. уни-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2020 Т. 24. № 2. С. 275–318. https://doi.org/10.14498/vsgtu1765
  38. Наместникова И.В., Шестериков С.А. Векторное представление параметра поврежденности. // Деформирование и разрушение твердых тел. Сб. трудов Института механики МГУ. Издательство Московского университета, 1985. С. 43–52.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Дробно-линейная зависимость скорости деформации ползучести от напряжения при s0 = 0.

Скачать (97KB)
3. Рис. 2. Схема нагружения оболочки при раздельной программе нагружения.

Скачать (149KB)

© Российская академия наук, 2025