Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей
Рассмотрено влияние кривизны на потерю устойчивости квадратных в плане сферических
 панелей, подкрепленных двумя парами перекрестных ребер. Исследована эффективность
 двух вариантов подкрепления. Розглянуто вплив кривини на втрату стійкості квадратних у плані сферичних
 панел...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48152 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое
 поведение ребристых панелей / В.А. Баженов, О.П. Кривенко, Н.А. Соловей // Проблемы прочности. — 2007. — № 6. — С. 128-133. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860265611000545280 |
|---|---|
| author | Баженов, В.А. Кривенко, О.П. Соловей, Н.А. |
| author_facet | Баженов, В.А. Кривенко, О.П. Соловей, Н.А. |
| citation_txt | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое
 поведение ребристых панелей / В.А. Баженов, О.П. Кривенко, Н.А. Соловей // Проблемы прочности. — 2007. — № 6. — С. 128-133. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Рассмотрено влияние кривизны на потерю устойчивости квадратных в плане сферических
панелей, подкрепленных двумя парами перекрестных ребер. Исследована эффективность
двух вариантов подкрепления.
Розглянуто вплив кривини на втрату стійкості квадратних у плані сферичних
панелей, що підкріплені двома парами перехресних ребер. Досліджено
ефективність двох варіантів підкріплення.
We have analyzed the curvature effect on the
stability loss of curvilinear square parts of
spherical panels reinforced by two pairs of
transverse ribs. The effectiveness of rib reinforcement
is studied for the two different
options.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:00:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 239.4
Оценка вязкопластических свойств высокопрочной стали ВНС-25
при сложном напряженном состоянии
Ф. Ф. Гигиняк, Т. Н. Можаровская, П. А. Булах
Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина
Представлены результаты исследования высокопрочной стали ВНС-25 при ступенчатом
циклическом нагружении в условиях сложного напряженного состояния. Экспериментально
обосновано применение упруговязкопластичной модели для исследования конструкционных
материалов.
К л ю ч е в ы е с л о в а : высокопрочная сталь, вязкопластические свойства, цикли
ческое нагружение, сложное напряженное состояние.
При проектировании современных высоконагруженных элементов кон
струкций предполагается использовать результаты исследований закономер
ностей поведения материалов, обусловленных влиянием основных эксплуата
ционных факторов (вид напряженного состояния, способ нагружения, тем
пература) на их механические свойства, и на этой основе разработать новые
модели процессов деформирования и разрушения, а также высокоточные
методы расчета долговечности. В частности, экспериментальные исследова
ния при различных видах напряженного состояния с учетом временных
факторов позволяют определить условия нагружения, при которых факто
ром времени можно пренебречь, и аналитически описать обнаруженные
эффекты.
В данной работе приведены результаты исследования вязкопластичес
ких свойств стали ВНС-25 при сложном напряженном состоянии. Иссле
дования проводили на тонкостенных трубчатых образцах при ступенчатом
циклическом нагружении по трапециевидному циклу с выдержкой 6 с при
максимальной интенсивности напряжений в цикле с реализацией соотно
шений К = о 2 / о в = ю ; 1; 0,5 и температуре 20°С на установке СНТ-8У по
ранее разработанной методике [1, 2].
В процессе нагружения скорость деформации выражена в интенсивнос-
_3 _1
тях деформаций £ { = 2 ,5-10 с , что обеспечивалось выбором определен
ной частоты нагружения на каждой ступени. На рис. 1 представлены диа
граммы ступенчатого циклического деформирования стали ВНС-25.
Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о возмож
ности использования упруговязкопластической модели [3, 4] для описания
ступенчатого циклического деформирования стали ВНС-25 при различных
соотношениях главных напряжений. Для некоторых материалов [5], в том
числе и для исследуемой стали ВНС-25, в качестве прочностных и дефор
мационных характеристик можно использовать интенсивность напряжений
и интенсивность деформаций [4, 6].
С использованием диаграмм, представленных на рис. 1, можно полу
чить кривые циклической ползучести [7] - участки замедленной ползучести.
© Ф. Ф. ГИГИНЯК, Т. H. МОЖАРОВСКАЯ, П. А. БУЛАХ, 2007
122 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2007, № 6
Оценка вязкопластических свойств
ав, МПа
ав, МПа
О 0,3 0,6 0,9 1,2 е2,% 0 0,35 0,7 ев,% 0 0,35 0,7 1,05 ев,%
а б в
Рис. 1. Диаграммы ступенчатого циклического деформирования стали ВНС-25 в направлении
действия максимального главного напряжения: а - К = а 2/<7е = |х>; б - К = 1; в - К = 0,5.
0,5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 N , цикл
Рис. 2. Кривые ползучести стали ВНС-25 в условиях ступенчатого циклического нагружения
при различных уровнях предварительной деформации £ю и соотношениях главных напря
жений: 1 - К = а а д =«>; 2 - К = 1; 3 - К = 0,5.
Для стали ВНС-25 при некоторых реализованных соотношениях главных
напряжений такие начальные участки приведены на рис. 2.
С целью определения начальных скоростей ползучести при различных
соотношениях главных напряжений осуществляли обработку полученных
результатов в координатах логарифм скорости ползучести - деформация
ползучести с экстраполяцией зависимости до нулевого значения дефор
мации ползучести (рис. 3). Установлено, что начальная скорость ползучести
меньше скорости предшествующего активного деформирования, т.е. при
мгновенной остановке нагружения скорость деформации изменяется скачко
образно. Это обстоятельство является экспериментальным подтверждением
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 6 123
Ф. Ф. Гигиняк, Т. Н. Можаровская, П. А. Булах
применимости упруговязкопластическои модели для исследуемого матери
ала. Наиболее существенно проявляется этот эффект для стали ВНС-25 в
условиях равномерного двухосного растяжения, наименее - при одноосном
растяжении.
Определенные с помощью кривых ползучести начальные скорости при
различных соотношениях главных напряжении в зависимости от предвари
тельной деформации иллюстрирует рис. 4. Видно, что с увеличением необра
тимой деформации при активном деформировании стали ВНС-25 доля вяз-
коИ компоненты полноИ деформации возрастает с одновременным умень
шением доли пластическоИ деформации, не зависящей от времени.
1л1 11 1 ттлттг»
Рис. 3 Рис. 4
Рис. 3. Зависимость скорости ползучести от деформации ползучести стали ВНС-25 в усло
виях сложного напряженного состояния при ступенчатом циклическом нагружении: 1 -
К = а 2/о в =ы; 2 - К = 1; 3 - К = 0,5.
Рис. 4. Зависимость интенсивности начальных скоростеИ ползучести стали ВНС-25 от
величины предварительной деформации при различных соотношениях главных напряжении:
1 - К = а 2 /а в =ю; 2 - К = 1; 3 - К = 0,5.
Анализ динамики процесса ползучести в зависимости от степени пред
шествующей активной деформации показал, что в условиях устойчивого
деформирования исследуемого материала характеристики вязкопластичес
ких свойств представленные в интенсивностях деформаций, инвариантны к
виду напряженного состояния. При переходе к неустойчивому деформирова
нию процесс ползучести интенсифицируется и существенно зависит от вида
напряженного состояния, что наблюдается также для других материалов [6]
(рис. 5).
Результаты экспериментальных исследований стали ВНС-25, получен
ные при пульсирующем ступенчатом нагружении, позволяют определить
механические характеристики материала при циклическом силовом воздей
ствии, в частности величины напряжения перехода от усталостного разру
шения к квазистатическому и предельных деформаций, которые являются
основными параметрами при расчете долговечности конструкций.
124 ЇББМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 6
Оценка вязкопластических свойств
0,4 0,8 1,2 £,0>%
Рис. 5. Зависимость интенсивности деформаций замедленной ползучести за 50 цикл нагру
жения от уровня предварительной пластической деформации стали ВНС-25 при различных
соотношениях главных напряжений: 1 - К = о г/о# =о; 2 - К = 1; 3 - К = 0,5.
Для исследуемой стали на основе экспериментальных данных была
построена квазистатическая диаграмма, которую сравнивали с действитель
ной, полученной при заданной скорости активного деформирования (рис. 6).
В результате такого сравнения можно определить величину деформации,
накопленной в условиях ползучести при заданном уровне максимальных
напряжений цикла и различных соотношениях главных напряжений, а также
условия перехода от усталостного разрушения к квазистатическому. Значе
ния напряжений такого перехода при различных видах напряженного состоя
ния стали ВНС-25 таковы: при К = о 2 / о в = о имеем о ы = 1076 МПа, при
К = 1 - о п = 1065 МПа, при К = 0,5 - о ы = 952 МПа. Таким образом, для
описания кинетики ползучести стали ВНС-25 при циклическом нагружении
необходимо получить квазистатическую диаграмму и определить зависимость
коэффициента вязкости от величины неравновесных напряжений, используя
соотношение [8]
£/1
к / —“ Т ^ П
* о* N
г 0 + £л
(1)
/1
где N - число циклов; £ /0 - деформация, достигнутая в результате пред
варительного активного нагружения; £ п - величина необратимой дефор
мации, накапливаемой на первой стадии ползучести; £ /полз - текущее
значение деформации ползучести; о 1 - неравновесное напряжение.
Н а рис. 7 приведена зависимость коэффициента вязкости при цикли
ческом нагружении от величины неравновесных напряжений стали ВНС-25,
которая описывается уравнением вида
= а ( о * ) Ь , (2)
где а и Ь - коэффициенты, определяемые по данным двух базовых
опытов на ползучесть при одноосном пульсирую щ ем растяжении, а =
= 1,3-10_5 % /(цикл- М П а); Ь = 0,64.
0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 6 125
Ф. Ф. Гигиняк, Т. Н. Можаровская, П. А. Булах
СУ/, М П а г
1200
1100 ■
1000
9 0 0
8 0 0 -
7 0 0 .
6 0 0 -
5 0 0
4 0 0
0 1 2 3 е, , %
Рис. 6. Действительная (темные точки) при скорости деформации £ = 2,5-10 3 с 1 и квази-
статическая (светлые точки) диаграммы деформирования стали ВНС-25, полученные на
основе экспериментов при ступенчатом пульсирующем нагружении в условиях сложного
напряженного состояния: 1 - К = о 2/о в =<*>; 2 - К = 1; 3 - К = 0,5.
к , %/ (цикл • МПа)
10‘3
10'4
10'5
1 2 4 6 8 10 2 0 4 0 6 0 ст*, М П а
Рис. 7. Зависимость коэффициента вязкости от величины неравновесных напряжений стали
ВНС-25 в условиях сложного напряженного состояния: 1 - К = о 2/о в =<*>; 2 - К = 1; 3 -
К = 0,5.
Таким образом, для описания ползучести высокопрочной стали ВНС-25
в области устойчивого пластического деформирования при циклическом
нагружении необходимо получить квазистатическую диаграмму при одно
осном растяжении, определить зависимость коэффициента вязкости от вели
чины неравновесных напряжений. Эти результаты можно использовать для
различных соотношений главных напряжений, что существенно упрощает
методику экспериментальных исследований, уменьшает объем эксперимен
та и его продолжительность.
Полученные экспериментальные результаты позволяют учитывать изме
нения прочностных и деформационных характеристик исследуемой стали в
зависимости от вида напряженного состояния и могут эффективно использо
ваться для оценки долговечности элементов конструкций, работающ их при
циклическом нагружении в условиях сложного напряженного состояния.
О
с
1
Л
Л Л
□ □
о
> с
О
гР О
о0
п
0 1
□ 2
4 3
126 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 6
Оценка вязкопластических свойств
Р е з ю м е
Представлено результати досліджень високоміцної сталі ВНС-25 при ступін-
чатому циклічному навантаженні в умовах складного напруженого стану.
Експериментально обгрунтовано застосування пруж но-в’язкопластичної
моделі для дослідження конструкційних матеріалів.
1. Г и ги н я к Ф. Ф ., Ш к о д зи н с к и й О. К ., Ф ед о р о в Р. К . и др. Автоматизи
рованный стенд для испытаний конструкционных материалов в усло
виях сложного напряженного состояния // Пробл. прочности. - 1991. -
№ 10. - С. 70 - 74.
2. А .с . 1 5 2 5 5 3 3 С С С Р . Способ определения упруговязкопластических
свойств м еталлических м атериалов при статическом нагруж ении /
Ф. Ф. Гигиняк, О. К. Ш кодзинский, А. А. Лебедев. - Опубл. 30.11.89.
Бюл. № 44.
3. Г и ги н я к Ф. Ф ., Л е б е д е в А . А ., Ш к о д зи н с к и й О. К . Упруговязкопласти
ческая модель, описывающая свойства сталей перлитного класса // XXI
Всесоюз. науч. сов. по проблемам прочности двигателей: Тез. докл. -
М.: ЦИАМ, 1986. - С. 57.
4. Г и ги н я к Ф. Ф., М о ж а р о в с к а я Т. Н ., Б а ш т а В. В . Оценка вязкопласти
ческих свойств титановых сплавов // Пробл. прочности. - 2005. - № 3. -
С. 37 - 44.
5. Л е б е д е в А . А ., К о в а л ь ч у к Б. И ., Г и ги н я к Ф. Ф ., Л а м а ш е в с к и й В. П .
М еханические свойства конструкционных материалов при сложном
напряженном состоянии. - Киев: Издательский Дом “Ин Ю ре”, 2003. -
540 с.
6. Г и ги н я к Ф. Ф ., Ш к о д зи н с к и й О. К ., Л е б е д е в А . А ., Т и м о ф еев Б. Т. О
потере устойчивости процесса пластического деформирования при
сложном напряженном состоянии // Пробл. прочности. - 1991. - № 10. -
С. 3 - 8.
7. Г іг ін я к Ф. Ф ., Л е б е д е в А . О ., Ш к о д з ін с ь к и й О. К . М іцність конст
рукційних матеріалів при малоцикловому навантаженні за умов склад
ного напруженого стану. - Київ: Наук. думка, 2003. - 270 с.
8. Г и ги н я к Ф. Ф ., Л е б е д е в А . А ., Б а ш т а В. В. и др. Вязкопластические
свойства стали 10ГН2МФА при сложном напряженном состоянии //
Пробл. прочности. - 1994. - № 4. - С. 30 - 34.
Поступила 23. 02. 2007
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 6 127
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-48152 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:00:27Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Баженов, В.А. Кривенко, О.П. Соловей, Н.А. 2013-08-15T15:56:33Z 2013-08-15T15:56:33Z 2007 Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое
 поведение ребристых панелей / В.А. Баженов, О.П. Кривенко, Н.А. Соловей // Проблемы прочности. — 2007. — № 6. — С. 128-133. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48152 539.3 Рассмотрено влияние кривизны на потерю устойчивости квадратных в плане сферических
 панелей, подкрепленных двумя парами перекрестных ребер. Исследована эффективность
 двух вариантов подкрепления. Розглянуто вплив кривини на втрату стійкості квадратних у плані сферичних
 панелей, що підкріплені двома парами перехресних ребер. Досліджено
 ефективність двох варіантів підкріплення. We have analyzed the curvature effect on the
 stability loss of curvilinear square parts of
 spherical panels reinforced by two pairs of
 transverse ribs. The effectiveness of rib reinforcement
 is studied for the two different
 options. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей Analysis of the curvature effect on stability and supercritical behavior of ribbed panels Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей Баженов, В.А. Кривенко, О.П. Соловей, Н.А. Научно-технический раздел |
| title | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей |
| title_alt | Analysis of the curvature effect on stability and supercritical behavior of ribbed panels |
| title_full | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей |
| title_fullStr | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей |
| title_full_unstemmed | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей |
| title_short | Оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей |
| title_sort | оценка влияния кривизны на устойчивость и закритическое поведение ребристых панелей |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48152 |
| work_keys_str_mv | AT baženovva ocenkavliâniâkriviznynaustoičivostʹizakritičeskoepovedenierebristyhpanelei AT krivenkoop ocenkavliâniâkriviznynaustoičivostʹizakritičeskoepovedenierebristyhpanelei AT soloveina ocenkavliâniâkriviznynaustoičivostʹizakritičeskoepovedenierebristyhpanelei AT baženovva analysisofthecurvatureeffectonstabilityandsupercriticalbehaviorofribbedpanels AT krivenkoop analysisofthecurvatureeffectonstabilityandsupercriticalbehaviorofribbedpanels AT soloveina analysisofthecurvatureeffectonstabilityandsupercriticalbehaviorofribbedpanels |