Книги, научные публикации
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | -- [ Страница 1 ] --
III ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Инновационные технологии в обучении и производстве Камышин 20-22 апреля 2005 МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ Том 1 Агентство по образованию РФ УДК 62.001.7 Администрация г.
Камышина Волгоградский государственный технический университет ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ И ПРОИЗ Камышинский технологический институт (филиал) ВолгГТУ ВОДСТВЕ: Материалы III Всероссийской конференции, г. Камы шин, 20-22 апреля 2005г.: В 3 т. - Волгоград, 2005. Том 1 - 212 с.
ил.
В сборник материалов включены доклады, представленные на III Всероссийской конференции "Инновационные технологии в обучении и производстве" в апреле 2005 года, посвященной 75 - летию ВолгГТУ.
Под общей редакцией к.с.-х.н. Иозуса А.П.
Материалы публикуются в авторской редакции.
Все адреса авторов КТИ ВолгГТУ, если не оговорено иначе:
403874 Волгоградская обл. г. Камышин ул. Ленина 6а Камышинский технологический институт (филиал) ВолгГТУ ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Тел. (84457) 3-20-13, Факс. (84457)3-43- В ОБУЧЕНИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ E-Mail: science@kti.ru, WEB: www.kti.ru Материалы III Всероссийской конференции ISBN № 5-230-04529- й Волгоградский государственный технический университет г. Камышин 20-22 апреля 2005 г.
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ Том Материалы III Всероссийской конференции г. Камышин 20-22 апреля 2005 г.
В 3-х томах.
Том 1.
Ответственный за выпуск Попов А.Г Верстка и дизайн Попов А.Г, Бабичев С.В Темплан 2005 г. поз. № Лицензия ИД № 04790 от 18 мая 2001 г.
Подписано в печать 16.05.2005. Формат 6084 1/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Times.
Усл. печ. л. общее - 41,44. Усл. печ. л. т.1 13,25.
Тираж 100 экз. Заказ..
Волгоградский государственный технический университет.
400131 Волгоград, пр. Ленина МУП Камышинская типография 403850 г. Камышин, Волгоградской обл.
ул. Красная, Камышин ОГЛАВЛЕНИЕ 1 ТОМА КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗЦА С НАДРЕЗОМ И БОКОВЫ МИ КАНАВКАМИ Багмутов В.П., Кузнецов Н.В........................................................................... Секция 1 Механика материалов и конструкций, компьютерное проектирование и моделирование АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ ПРИ СЛУ ЧАЙНОМ ВНЕШНЕМ ВОЗДЕЙСТВИИ ПО РАЗЛИЧНЫМ ГИПОТЕЗАМ АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ НАПРЯЖЕННЫХ СУММИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ СОСТОЯНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЗРАЗМЕРНЫХ ИНВАРИАН Багмутов В.П., Савкин А.Н.............................................................................. ТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК Багмутов В.П....................................................................................................... ВЛИЯНИЕ СХЕМЫ НАМОТКИ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИ РОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТРУБ ИЗ АРМИРО АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕННЫХ СОСТОЯНИЙ С ВАННЫХ ПЛАСТИКОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЗРАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИДА ТЕНЗОРА Багмутов В.П., Тышкевич В.Н., Светличная В.Б........................................ И ДЕВИАТОРА НАПРЯЖЕНИЙ Багмутов В.П....................................................................................................... ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНЫХ НЕПРАВИЛЬНОСТЕЙ ФОРМЫ СЕЧЕНИЯ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КРИВОЛИНЕЙ К ВЫБОРУ КООРДИНАТНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГ НЫХ ТРУБ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ РАММЫ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ Багмутов В.П., Тышкевич В.Н., Светличная В.Б........................................ Багмутов В.П....................................................................................................... ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛОФТОРОПЛАСТОВЫХ ПОК АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВА РЫТИЙ НА СТАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ НИЯ ОБРАЗЦА С ШЕЙКОЙ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО Адаменко Н.А., Фетисов А.В., Казуров А.В.................................................. ЭКСПЕРИМЕНТА НА РАСТЯЖЕНИЕ Багмутов В.П., Бабичев С.В.............................................................................. ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕДНОФТОРОПЛАС ТОВЫХ КОМПОЗИТОВ ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ФУНКЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ МОДУЛЕЙ НАЧАЛЬ Адаменко Н.А., Фетисов А.В., Казуров А.В.................................................. НОЙ УПРУГОСТИ ОТРАЖАЮЩИХ ХАРАКТЕР ТРАНСФОРМАЦИИ ПЕТЛИ МЕХАНИЧЕСКОГО ГИСТЕРЕЗИСА МОНОМАТЕРИАЛОВ И ГЕОМЕТРО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРНО КОМПОЗИТОВ НЕОДНОРОДНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ Багмутов В.П., Белов А.А.................................................................................. Асеева Е.Н........................................................................................................... ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ОДНОСЛОЙНЫХ И МНОГОСЛОЙНЫХ НЕЧЕТКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОБОЛОЧЕК ВРАЩЕНИЯ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИА НАБЛЮДЕНИЙ ЛОВ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ВОДОРОДНОЙ Бабичев М.С., Фоменков С.А.......................................................................... КОРРОЗИИ ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ В ОБЛАСТИ CAD/CAM-ТЕХНОЛОГИЙ НА Багмутов В.П., Белов А.В., Поливанов А.А., Попов А.Г............................. ОСНОВЕ ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ CIMATRON НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗГИБАЕМОЙ Балакина Н.А...................................................................................................... КОЛЬЦЕВОЙ ПЛАСТИНЫ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕ МОДЕЛИ НЕГАУССОВСКИХ ПОЛЕЙ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПРОЧНОСТИ РИАЛОВ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ И ВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ Белов В.Н............................................................................................................. Багмутов В.П., Белов А.В., Поливанов А.А., Попов А.Г............................. ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЕ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТАХ СТАЛЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И МЕХА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ НИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ВЫСОКОЭНЕР Бугров А.Ю......................................................................................................... ГЕТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ Багмутов В.П., Захаров И.Н., Иванников А.Ю., Ермолов В.С................... РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ И ЛИНЕЙНОГО ИЗНОСА КУЛАЧКОВОЙ ПАРЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГА МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВА ТЕЛЯ НИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ В ВЫСОКОЭНЕРГЕ Васильев А.В., Дейниченко Е.Д....................................................................... ТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Багмутов В.П., Захаров И.Н., Поплавский Е.В., Захарова Е.Б.................. 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСКАЕМОГО ИЗНОСА КУЛАЧКО- ФОРМИРОВАНИЕ ЗАПРОСА ПО АНАЛОГИИ ВОЙ ПАРЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВС Халатникова Н.А., Фоменков С.А.................................................................. Васильев А.В., Попов Д.В., Шмаков С.В., Дейниченко Е.Д........................ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ПО СТЕПЕННАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ДИАГРАММЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ВЕРХНОСТЬ МНОГОСЛОЙНОЙ ПЛАСТИНЧАТОЙ КОНСТРУКЦИИ Щербаков А.Г................................................................................................... ТИТАНОВОГО ПСЕВДО- СПЛАВА ПТ-5В Водопьянов В.И., Кондратьев О.В., Скорняков А.А., Сапунов Л.П......... ВЕРБАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ХЛОПКО ТКАЧЕСТВА АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ДЕЙСТВИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ Эпов А.А., Казначеева А.А., Ломкова Е.Н.................................................. ТРЕХМЕРНОЙ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ НА ОСНОВЕ ГОЛО ГРАММ ФУРЬЕ С УЧЕТОМ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГОЛОГРА ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ХЛОПКОПРЯ ФИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДЕНИЯ Давыдова С.В., Давыдов Д.А., Фоменков С.А............................................... Эпов А.А., Ломкова Е.Н., Казначеева А.А.................................................. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕ ДЕКОМПОЗИЦИЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОТАРЫ КАК МЫ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО - ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ АВТО СЛОЖНОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ ДОРОЖНОГО МОСТА Эпов А.А., Морозова Е.В................................................................................. Ефанов А.В........................................................................................................... ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ БЫСТ Секция 2 Проблемы электротехники, электроэнергетики РОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ Р6М5 ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРА и электротехнологии БОТКИ Захаров И.Н., Ермолов В.С., Карпович И.И., Белолипецкий П.А............. ЭЛЕКТРООБОГРЕВ ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ ЛЕНТОЧНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА ПО ТОЛЩИНЕ КОНСТРУКТИВНОГО НАГРЕВАТЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТА В УСЛОВИЯХ НЕОДНОРОДНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО Алексеев А.П., Хавроничев С.В., Алексеева А.А....................................... ПОЛЯ Овчинников И.Г., Кабанин В.В., Бубнов А.А................................................ ВЛИЯНИЕ НА ПИТАЮЩУЮ СЕТЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ВЕНТИЛЯТОРОВ АППА ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ РАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ Артюхов И.И., Жабский М.В., Аршакян И.И., Тримбач А.А.................. Овчинников И.И................................................................................................. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЫТОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ КАВИТАЦИИ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРО ПЕЧЕЙ СВЧ НАГРЕВА ВАНИЯ Артюхов И.И., Иванова В.В., Тютьманов А.Д............................................ Рудь А.Г., Севастьянов Б.Г............................................................................... МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИСЛЕДОВАНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ О ВЛИЯНИИ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕРМО ЯВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С КОНДЕНСАТОР ЦИКЛИРОВАНИЯ НЫМИ КОМПЕНСИРУЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ Семенова Л.М., Викуловский Р.В.................................................................... Артюхов И.И., Погодин Н.В........................................................................... ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРНОГО ЭФФЕКТА НА ДИНАМИЧЕСКУЮ ВЛИНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ВЕЛИЧИ ПРОЧНОСТЬ ОБРАЗЦА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ЕГО ДЛИНЫ НУ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЖЕНИЙ Сиделев А.А......................................................................................................... Барышников Д.В.............................................................................................. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АЗОТИРОВАННОГО СЛОЯ НА ТЕРМОС КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ГОЛЕЛЕДНО-ВЕТ ТОЙКОСТЬ СТАЛЕАЛЮМИНИЕВОГО КОМПОЗИТА РОВЫХ НАГРУЗОК НА ПРОВОДА И ТРОСЫ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ Строков О.В., Лысак В.И., Кузьмин В.И........................................................ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАНЫХ ПО МЕТАЛЛОГРАФИИ Башкевич В.Я., Золоторев В.И., Брыкин Д.А............................................. Триголос Г.В........................................................................................................ 5 СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕ- КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В НИЗКОВОЛЬТНЫХ СЕТЯХ ДАЧИ - НЕОБХОДИМЫЙ ЭЛЕМЕНТ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОАО АЧИНСКИЙ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮ АДАПТИВНОЙ УПРАВЛЯЕМОЙ ПЛАВКИ ОТЛОЖЕНИЙ НА ПРОВО- ЩИЙ ЗАВОД ДАХ Скакунов Д.А.................................................................................................... Башкевич В.Я., Колесников А.А., Аверьянов С.В., Гапоненков М.П., УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ПЕРЕФИРИЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ Кузнецов П.А., Золоторев В.И., Угаров Г.Г................................................. МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НА МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ ТРАНСФОРМАТОРАХ ТОКА ФАЗНОГО ПРОВОДА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА Соловьев А.В., Гапоненков М.П................................................................... Вихлянцев С.Д., Сошинов А.Г....................................................................... ОБ ОСНОВНЫХ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРАХ, ВЛИЯЮЩИХ НА РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТ ОБРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ ЛЭМД ПОПЕРЕЧНОГО ПОЛЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ НЕОБХОДИМОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ Сошинов А.Г. Соломина О.П......................................................................... Дмитриенко А.В................................................................................................ ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД ИНКУБАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ Сошинов А.Г. Соломина О.П......................................................................... Ерошенко Г.П., Вихлянцев С.Д., Костенко В.И., Сошинов А.Г............... ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ОБОГРЕВЕ ЖИВОТНЫХ ПРИМЕНЕНИЕ ФАЗОИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ Тарасов С.Г., Мараев В.В............................................................................... УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ ОБРА ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БОТКИ ИНКУБАЦИОННЫХ ЯИ - УДАРНОЙ МАШИНЫ С КОНДЕНСАТОРНЫМ ПИТАНИЕМ Ерошенко Г.П., Вихлянцев С.Д., Костенко В.И., Сошинов А.Г............... Усанов К.М., Волгин А.В., Каргин В.А........................................................ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВОДООБРУШИТЕЛЯ С БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКЕ ИМПУЛЬСНЫМ ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Ерошенко Г.П., Наумова О.В., Трушкин В.А.............................................. Усанов К.М., Волгин А.В................................................................................ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ИСПЫТА РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГ НИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НИТНОЙ МАШИНЫ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Исаев А.В............................................................................................................ ЭВМ ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТ- Усанов К.М., Каргин В.А................................................................................ КИ ВИНОГРАДА ПЕРЕД СУШКОЙ АНАЛИЗ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ ИХ Ким Я.С.............................................................................................................. ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА СЕГОДНЯ И ЗАВТРА Хавроничев С.В., Алексеев А.П.................................................................... Ким Я.С., Рыбкина И.Ю.................................................................................. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ОТЛОЖЕНИЙ НА ПРОВОДЕ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НА КОЭФФИЦИЕНТ ЛОБОВОГО СОПРОТИВ Секция 3 Актуальные проблемы ЛЕНИЯ текстильной промышленности Кузнецов П.А., Аверьянов С.В....................................................................... ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА СЛУЖБЕ У СЕЛЬСКОХО ЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ НЕРАЗРЕЗНОЙ ДВУХ Мараев В.В., Тарасов С.Г................................................................................ ПОЛОТЕННОЙ ОСНОВОВОРСОВОЙ ТКАНИ Бойко С.Ю......................................................................................................... 7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕРАЗРЕЗНОЙ ДВУХПОЛОТЕННОЙ ОСНОВО- МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ВОРСОВОЙ ТКАНИ, ОБЛАДАЮЩЕЙ ТЕПЛОЗАЩИТНЫМИ СВОЙСТ- ПРОЦЕССА ШЛИХТОВАНИЯ ВАМИ Федюнина Л.Б., Назарова М.В...................................................................... Бойко С.Ю.......................................................................................................... ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАПРАВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТКА - ПЕРСПЕКТИВЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ООО УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ КОГО СТАНКА НА СВОЙСТВА ТКАНЕЙ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ КАМЫШИНСКИЙ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫЙ КОМБИНАТ Фефелова Т.Л.................................................................................................... Вардзелова Е.М................................................................................................. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ДВУХСЛОЙНЫХ ТКАНЕЙ УПРАВЛЕНИЯ МОТИВ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ Шипилова Г.С.................................................................................................. СОВРЕМЕННЫМ ТЕКСТИЛЬНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТРОЕНИЯ ТКАНИ НА ЕЕ Гончарова Ю.А................................................................................................. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРИБОЯ УТОЧНОЙ НИТИ ПРИ ФОРМИ- Шипилова Г.С.................................................................................................. РОВАНИИ НОВОГО ЭЛЕМЕНТА ТКАНИ НА СТАНКЕ СТБ-2- Короткова М.В.................................................................................................. Авторский указательЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ.ЕЕЕЕЕЕЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАТЯЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ НА ТКАЦКОМ СТАНКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ИНТЕРПОЛЯЦИИ Сведения о авторахЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ ФУНКЦИЙ Назарова М.В..................................................................................................... ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАПРАВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТКА - КОГО СТАНКА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВАФЕЛЬ НОЙ ТКАНИ Назарова М.В..................................................................................................... МУЛЬТИМЕДИЙНЫЙ КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ ТКАЧЕСТВА Николаев С.Д., Юхин C.C............................................................................... ИСПОЛЬЗОВАНИЕ MATLAB ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ, МЕХАНИЗМОВ И МАШИН Романов В.Ю..................................................................................................... ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛОТНОСТИ ТКАНИ ПО УТКУ НА СВОЙСТВА МАХРОВОЙ ТКАНИ Романов В.Ю..................................................................................................... АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ РАЗРЯДА РАБОЧЕЙ СПЕЦИАЛЬНОСТИ СТУДЕНТАМИ НА ТЕКСТИЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯ ТИЯХ Согуренко И.Р................................................................................................... УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ В ТКАЧЕСТ ВЕ Степанова Г.С., Николаев С.Д....................................................................... ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ УСАДКИ ТКАНЕЙ Томилова О.В., Николаев С.Д........................................................................ 9 за заслуги в подготовке высококвалифицированных специалистов и развитии Страничка юбилея Университета науки вуз был награжден орденом Трудового Красного Знамени.
В 1993 г. институт обрел статус государственного технического универ ситета.
31 мая ВолгГТУ празднует Начался новый этап его развития на базе постоянного роста квалифика ции научно-педагогических кадров, бурного развития научно свой 75-летний юбилей !
исследовательских работ как фундаментального, так и прикладного характе ра, внедрения в учебный процесс многоуровневой структуры подготовки специалистов и современных технологий обучения.Волгоградский государ ственный технический университет сегодня - это семь факультетов очного обучения, три - очно-заочного и заочного обучения, факультет подготовки иностранных специалистов, факультет довузовской подготовки.
В состав ВолгГТУ на правах филиалов входят Волжский политехниче ский институт, Камышинский технологический институт и Волжский науч но-технический комплекс. ВолгГТУ - это около 20 тыс. студентов, 1189 пре подавателей, среди которых член-корреспондент РАН, два члена отраслевых академий, 27 академиков и членов-корреспондентов ряда общественных ака демий, 120 докторов наук, профессоров и 547 кандидатов наук, доцентов. В коллективе - 9 заслуженных деятелей науки Российской Федерации, 8 заслу женных работников высшей школы РФ, два заслуженных химика, заслужен ный металлург, заслуженный экономист, 51 человек награжден знаком "По четный работник высшего профессионального образования".
Университет готовит бакалавров по 14 направлениям бакалавриата, направлениям подготовки дипломированных специалистов, в которые входят 40 специальностей, и 10 направлениям магистратуры, в которые входят магистерская программа.
Последнее пятилетие ознаменовалось дальнейшим динамичным развити Волгоградский государственный технический университет (2004 г.) ем университета по всем направлениям.
В университете первостепенное внимание уделяется подготовке высоко Страницы истории квалифицированных научно-педагогических кадров, являющихся основой развития науки и повышения качества подготовки специалистов.
Подготовка кадров высшей квалификации осуществляется через аспиран туру и докторантуру. В настоящее время в аспирантуре обучается 460 аспи рантов по 32 специальностям, в докторантуре - 15 докторантов по 11 специ альностям. В университете активно функционируют 8 диссертационных со ветов ВАК России по защите докторских и кандидатских диссертаций. За последние пять лет защищено 33 докторских и 263 кандидатские диссерта ции.
Сталинградский тракторостроительный На базе проведенных фундаментальных исследований учеными универси институт (30-е годы) тета разработан ряд принципиально новых технологий в области создания перспективных полимерных материалов со специальными свойствами, ком Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) позиционных материалов с оптимальными свойствами, обработки металлов был создан в 1930 году как тракторостроительный институт, призванный го- резанием, конструкционной прочности и эксплуатационной надежности, экс товить кадры для тракторостроения и других машиностроительных отраслей. периментальной физики и др. В вузе выполняются проекты в рамках научно Затем он был переименован в механический институт, а в 1962 г., будучи технических программ Министерства образования и науки РФ, программ уже многопрофильным вузом, стал политехническим институтом. В 1980 г. сотрудничества с Минобороны РФ, "Автовазом", федерально-целевых про 11 грамм "Интеграция науки и образования" и др. Сотрудники ВолгГТУ - побе Механика материалов и конструкций, Секция дители ряда конкурсов грантов РФФУ, РГНФ, Министерства образования и компьютерное проектирование науки РФ. Успешно развивается сотрудничество ВолгГТУ с институтами и моделирование РАН, промышленными предприятиями и организациями России, СНГ и дальнего зарубежья.
Страничка юбиляра За период с 2000 г. по 2005 г. преподавателями вуза издано 19 учебников, 533 учебных пособий (в том числе 97 с грифом Министерства или учебно методических объединений вузов). За последнее пятилетие издано 139 моно графий, опубликовано 1461 статья в центральных и зарубежных журналах. В последние пять лет значительно увеличился объем финансируемых научных исследований и к 2005 г. составил 97,6 млн. руб., в том числе из средств Фе дерального бюджета 17,9 млн. руб.
Успешное развитие научных исследований неразрывно связано с творче ской инициативой изобретателей вуза.
К 1993 г. на имя университета в Государственном реестре изобретений было зарегистрировано 1811 авторских свидетельств СССР, а с 1993 г. по 2004 г. - 750 патентов, в том числе за последние пятилетие 254 патента, мно гие из которых внедрены в производство. На имя университета в зарубежных странах выдано 39 патентов.
Высококвалифицированные научно-педагогические кадры и научный по тенциал обеспечивают высокий уровень учебной деятельности в университе те. Всего за годы своего существования университет подготовил свыше тыс. специалистов. С 1993 г. в университете функционирует многоуровневая структура подготовки специалистов: на основе бакалавриата готовятся ди пломированные специалисты и магистры. За последние пять лет было выпу щено по основным образовательным программам (с филиалами) 6326 бака лавров, 7650 специалистов и 347 магистров. Внедрены современные техноло гии обучения. В университете используется модульно-рейтинговая накопи тельная система оценки знаний студентов. Оценка деятельности преподава Багмутов Вячеслав Петрович телей, кафедр и факультетов также производится на основе рейтинговой сис темы. Профессор, доктор технических наук, Университет постоянно развивает свою материально-техническую базу. академик Академии инженерных наук РФ.
Завершается строительство 16-этажного учебно-лабораторного корпуса об- Заведующий кафедрой щей площадью 28,4 тыс. квадратных метров. Все нуждающиеся студенты Сопротивление материалов ВолгГТУ обеспечены общежитиями. Багмутов Вячеслав Петрович родился 21.09.1935 г. В 1954 г. окончил с Много внимания в университете уделяется информатизации. В универси- золотой медалью среднюю школу, а в 1959г. - с отличием Волгоградский тете развитая локальная сеть, в которую включены 1839 компьютеров;
только политехнический институт по специальности двигатели внутреннего сгора в 2004 г. вуз приобрел более 250 ПЭВМ. ния. Работал инженером-конструктором на ульяновском заводе малолит Волгоградский государственный технический университет динамично ражных двигателей и на Волгоградском заводе "Баррикады".
развивается и вступает в свое четвертое двадцатипятилетие, успешно решая С 1962 г. научная и педагогическая деятельность Багмутова В.П. связана новые перспективные задачи совершенствования всех сторон своей деятель- с Волгоградским политехническим институтом, где он прошел все ступени ности. педагога от ассистента до профессора. В 1964-1967 г.г. был в аспирантуре В.Н.Подлеснов при кафедре сопротивления материалов под руководством д.т.н., проф. Зай цева Г.П.
В 1970 г., защитив кандидатскую диссертацию "Изучение закономерно стей хрупкого разрушения некоторых твердых тел при сложном напряжен 13 ном состоянии", получив степень кандидата технических наук. В ученом УДК 539. звании доцента по кафедре СМ утвержден в 1973г. В период с 1971г. по АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ НАПРЯЖЕННЫХ 1976г. работал доцентом в Волгоградском инженерно-строительном инсти- СОСТОЯНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЗРАЗМЕРНЫХ туте. ИНВАРИАНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК С 1976г. по 1989г. работал доцентом кафедры высшей, а потом после ее Багмутов В.П.
разделения - прикладной математики Волгоградского политехнического института. В 1988 г. защитил в спец. совете при президиуме СО АН СССР В работах [1, 2] для исследования закономерностей изменения типа на (г. Новосибирск) диссертацию "Согласованное проектирование композит пряженного состояния (НС) от некоторых его параметров введена плоская ных тел при сложных формах закона среды" на степень доктора техниче декартова система, в качестве координат которой выступают безразмерные ских наук по специальности "Механика деформируемого твердого тела".
октаэдрические нормальные 0 m и касательные 0 m напряжения.
С 1989г. и по настоящее время работает заведующим кафедрой "Сопро тивление материалов" ВолгГТУ. В 1991 г. присвоено ученое звание профес- Здесь и далее m - максимальное по модулю главное напряжение, когда m= сора по кафедре.
или 3, т. к. по алгебраической величине 1 2 3. Исключив из рассмот В 1998 г. избран чл.-корр., а в 2000 г. действительным членом Академии рения случай 1 = 2 = 3 = 0, имеем инженерных наук РФ.
В 2000 г. присвоено почетное звание заслуженного работника Высшей ;
m = m signm 0, signm = 1(m = 1) signm = -1(m = 3). (1) школы РФ.
Научные направления Удобство использования данной системы 0 m,0 m ( ) в задачах ана 1. Оптимальное проектирование, расчет и математическое моделирование литического и графического анализа НС по сравнению с известными пло поведения и прочности неоднородных, в том числе композиционных, мате скими и пространственными системами такого рода (например, звезда Пель риалов и конструкций при действии статических и циклических нагрузок.
чинского, треугольник Розенберг - Смирнова - Аляева, пространство глав 2. Моделирование процессов обработки поверхности изделий концентри ных напряжений 1, 2, 3 [3]) заключается в следующих положениях.
рованными потоками энергии.
Общее число публикаций - 225 1. В системе 0 m, 0 m установлена в [1, 2], связь между Наиболее важные внедренные разработки:
, следующими со 0 m,0 m signm и параметром Лоде-Надаи Х Разработан и апробирован на конкретных конструкциях, армированных отношениями:
волокнами, эффективный метод оптимального проектирования для слож ных форм определяющих соотношений между напряжениями, деформа 2( 3 + 2 ) 0 циями и структурными параметрами композитной среды, обеспечивающей (2) =(1-( ) signm ), m=1,3, m 3 - signmm создание высокопрочных и жестких конструкций.
Х Разработана методика построения структурных моделей деформирова где ния и прочности волокнистых композитов с учетом свойств и параметров 22 -1 -3 -1 ,.
= распределения составляющих при статических и циклических нагрузках.
1 - Имеются соответствующие программные продукты расчета на ПЭВМ.
(3) Х Развивается теория усталостной прочности и циклической ползучести, 0 = 1 -2 + 1 -3 + 2 -3 ( ) ( ) ( ) металлических сплавов и композитов с учетом повреждаемости и реоргани зации структуры в процессе асимметричного циклического нагружения. На.
0 = 1 +2 +3 ( ) этой основе разработаны программы расчета.
Х Разработана и реализована в программном продукте система математи Из (2) следует, что из четырех вышеперечисленных характеристик НС - ческих моделей температурных полей, формирования структуры поверхно две независимые. В качестве последних удобно использовать два инварианта:
стного слоя, напряженно-деформированного состояния и свойств материала угловой параметр НС, введенный в [1, 2], с отсчетов угла от оси при воздействии концентрированных высокотемпературных потоков энер :
0 m гии, как научная основа эффективной ресурсо- и материалосберегающей технологии импульсного электромеханического упрочнения стальных изде 0 m 0, лий.
(4) = arctg = arctg 0 m 15 В работе [2] с помощью параметров, выведены выражения для без размерных главных напряжений 1 m, 2 m, 3 m :
для 0 ;
0;
0;
2 ] [ ] 0 [ - 2 для 0 и параметр , через которые определяются другие характеристики НС. В 1+ -( )( ) 1- 1- р = signm, (8) данной работе введен аналог параметра - угловой параметр НС, m 3 - с более удобной системой отсчета угла от оси 0 m. Таким + = 1+ + 2 1- p km;
k, m=1, 3, k ( ) образом, = signm (9) m -, (5) = arcctg 0 0 - 2 ( ) где ( для т=1;
- р для т=3) р = р signm р = р р = и поэтому в дальнейшем не будем делать различия между этими параметрами.
- 2. Отношение или в той или иной форме используется как па 0 0 0 0 3 - раметр жесткости НС [3, 4] и входит наряду с параметром вида девиатора (10) р = 3 = 3 tg + signm, m 2 3 + напряжений в критерии пластичности и прочности [3, 5]. В [1, 2] приве ( ) дены примеры анализа критериев прочности в плоской системе, экв m tg = ctg. (11) при фиксированных значениях для любых типов НС, но на конечных ин тервалах независимых параметров,, определяемых в (3), (4). При = 2 ( = 0 ) 0 = 0.
Заметим, величины, имеют простую геометрическую интерпрета- Выражения (2), (3), (8), (9) дают возможность решать (аналитически) пря мую и обратную задачи по определению характеристик НС. В прямой поста цию. Используя определение (4), можно доказать, что в пространстве глав новке по известным компонентам тензора напряжений или главным напря ных напряжений (1, 2, 3 ) - угол между осью гидростатического рас жениям можно найти инварианты типа, и другие. Обратная задача тяжения, сжатия, иначе осью, равнонаклоненной к осям 0 1, 2, 3 и лу связана с поиском параметров НС по заданным, например,,.
чом OS из начала координат до точки S, изображающей данное НС. Кроме Для наглядного графического решения указанных задач, что представляет того, в работе [3] введен угол интерес как с точки зрения теории напряженного состояния теории упруго сти, пластичности, обработки металлов давлением и другим дисциплинам (6) = arcctg ( ), механики сплошных сред, так и расчетной практики инженера, рассмотрим 3 геометрический образ уравнений (2), (8), (9).
для фиксации точки S в девиаторной плоскости, перпендикулярной оси 0. В Как было показано в [1] уравнения (2) изображают для фиксированных плоской системе, 0 m, - угол между осью 0 m и лучом 0 m значений пучки прямых, выходящих в системе, из х = 0 m у =0 m OS, определяющим положение точки S, соответствующей данному НС;
- точек (ху):
S+ 1;
0 S+ ( )для m=1 и (-1;
) для m=3 и лежащих в секторах, опре угол между лучом OS и осью 0 m. Параметр в системе 0 m, 0 m деляемых углами. Точки Н пересечения прямых из arctg 2 2 s arctg также имеет простой геометрический образ (см. пояснения ниже к рисунку).
разных пучков, на соответствующих одному значению, образуют = const В соответствии с выражением (2) угол наклона луча (или ) оп S+Н S+S s гиперболу H+H0H- (рис. 1), параметрическая форма записи которой имеет ределяется так:
вид:
1 ( ) 0 m 2 3 + (12), (7) 0 m = ;
0 m = 2 3 + 2.
( ) tgs == 3 1-( signm )0 m 3 - Крайние точки гиперболы H+ 1 3;
2 2 ( ) при = +1, где и в соответствии с (1) для m=1 и - для = signm = = H- 1 3;
2 2 m=3.
( ) при = -1 являются точками пересечениями гиперболы с окружностью 17 Действительная ось гиперболы - ось 0 m, мнимая - параллельная оси (13) 0 m + 0 m = 1.
( ) ( ).
0 m Асимптотами являются лучи, выходящие из начала координат под углами 0 m,. Ординаты точек пересечения асимптот = arctg 2 =-arctg 2 A+, A p c Н- Н+ с окружностью (13).
A+ 1 3;
2 3 A- 1 3;
2 ( ) ( ) совпадают с ординатой Н Н А- А+ средней точки гиперболы H0 0;
2 ( ). Заметим, на асимптотах, как на лучах =- из начала координат О(0;
0) системы 0 m, располагаются точки Р 0 m J и С, соответствующие простому растяжению S P 1 3;
2 P С 0,5 ( ) при = -1 и сжа =- = тию C -1 3;
2 3 = +1.
( ) при Точка соответствует чистому сдвигу при. Если использовать по = 1 s H0 = 0 m нятие интенсивности нормальных напряжений J = 30 2, то для чистого сдви L- 0 -1 -0,5 L L+ Ls S+ S- га, чему соответствует точка m 3 = 1 3 J 0;
1 ( ) ( ). Назовем рас j k m сматриваемую область графического анализа Н-лучевой диаграммой НС.
= Т- 1 Lт т. Т+ Пусть L - проекция на ось текущей точки Н гиперболы Р+ 0 m H+H0H- с координатами (12). Тогда угол при вершине J треугольника OJL равен p, где 2 -1 - определяется выражением (6). Таким образом, положение т. точки S на некоторой ломаной линии определяет как параметр жест S+HS =- = кости НС (или ), так и вид девиатора напряжений непосредственно че 0,5 F рез или угол.
В координатной системе, уравнения (8) представляют для k m 0 m фиксированных пучки прямых, выходящих из точек для m= = const P+ 1;
( ) 0 m -0, -1 и P- (-1;
- ) для m=3. Точки F пересечения прямых из указанных пучков, но Ls соответствующих одному значению, принадлежат прямой, описы T+OB т. ваемой уравнением 2 m = 30 m = (14) -0, и проходящей через начало координат. Ординаты крайних точек, T+ 1 3;
( ) B- (-1 3;
- 1 P+ P ) совпадают с ординатами узлов, соответственно, а абсциссы =-1 = T+, B- - с абсциссами крайних точек гиперболы и.
H+ H Уравнения (9) также представляют для фиксированных значений пуч ки линий, выходящих из точек для m=1 и для m=3. Однако, в P+ 1;
1 P- (-1;
( ) ) P- =-1 B- -1 Lв B+ пределах прямоугольника {-1 k m 1;
- 1 0 m } прямые из ука занных пучков не пересекаются друг с другом для фиксированных, но Рис. 1. - Полная лучевая диаграмма напряженных состояний.
пересекаются с граничными линиями прямоугольника:
19 Н - диаграмма Z - диаграмма для линий пучка m=1, к=3;
следовательно, и главные напряжения, а по ним и другие характеристики НС.
k m = - (15) Например, отложив на линии т. 1, т. 2, т. 3 отрезок 0 m от линии 0 m для линий пучка m=3, к= k m = + Z - диаграммы, легко графически определить компоненты тензора-девиатора в точках интервалов T-;
T+ B-;
B+ LB 3;
- [ ] и [ ], например ( ), указанные напряжений.
интервалы [-1 3;
1 ] ограничены абсциссами крайних точек гиперболы Список литературы H+H0H-.
1. Багмутов В.П. Анализ напряженных состояний в системе безразмерных Отрезки и вместе с наклонной линией образуют лома T- T+ B- B+ T+OT октаэдрических координат / Металловедение и прочность материалов. - Волго ную, напоминающую латинскую букву Z (поэтому назовем систему графиче град, политехн. институт, 1970. - С. 104 Ц110.
ского анализа (k m, ) - Z - лучевой диаграммой напряженных со 0 m 2. Багмутов В.П. К методике анализа предельных сложнонапряженных со стояний). Заметим, что прямые, описанные уравнениями (9) для, стояний изотропных и анизотропных материалов // Проблемы прочности, 1986, = const № 7. - С. 39 - 43.
располагаются в секторах, определяемых углами. Ана arctg 3 2 arctg ( ) p 3. Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Сопротивление материалов деформирова логичные прямые, описываемые уравнениями (8) заполняют сектора с углами нию и разрушению при сложном напряженном состоянии. - Киев: Наук. Дум при тех же узлах и.
P+ P 2 - ка, 1969. - 209 с.
p 4. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение. - М., Металлур Графический путь решения прямой и обратной задач анализа НС представлен гия, 1970. - 229 с.
на рисунке штриховыми линиями для случая 0 > 0 и (m=1, к=3), кото m = 5. Багмутов В.П., Богданов Е.П. Микронеоднородное деформирование и ста рый рассмотрим более подробно.
тистические критерии прочности и пластичности: Монография / ВолгГТУ - В прямой постановке заданы или,. На оси 1,2,3 m, 2 m k m Волгоград, 2003. - 358 с.
Z-диаграммы откладываем отрезок равный 0 m OLs и в точке Ls восстанавливаем перпендикуляр 0 m = 1+2 m +3 m ( ) к этой оси, на котором отмечаем точки: т. 0 m ;
2 m ( ) и т. 0 m ;
3 m Точка т. 1 принадлежит верхней горизонтальной линии, ().
УДК 539. проходящей через полюс. Из этого полюса, как из узловой точки пучков P+ АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕННЫХ СОСТОЯНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЗРАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИДА ТЕНЗОРА линий для m=1, проводим через т. 2, т. 3 лучи и до пересечения с PF PLB + + И ДЕВИАТОРА НАПРЯЖЕНИЙ наклонной и нижней горизонтальной линией соответственно и про T+B- B-B+ Багмутов В.П.
черчиваем линию, перпендикулярную оси, до пересечения с ги LBF 0 m перболой H H H+H0H- на верхней -диаграмме в точке Н. Соединяем точки и В работе [1] показана целесообразность использования при аналитиче и находим на этом луче точку S пересечения его прямой, проходящей че S+ ском и графическом описании напряженных состояний (НС) двух безразмер ных инвариантов в форме параметра Лоде-Надаи вида девиатора напряжений рез точки т. 1, т. 2, т. 3. Угол наклона луча OS на Н - диаграмме определяет угловой параметр жесткости НС или. Отрезок OL, как абсцисса точки 22 -1 -3, -1 1.
= (1) Н, равен трети величины параметра Лоде-Надаи, т. е.. Целиком этот 1 - параметр определяется ординатой т. F на Z - диаграмме.
и углового параметра вида НС или его аналога [1], т. к. с учетом зна В обратной постановке задано положение точки S на Н - диаграмме при помощи углов, или,, или непосредственно через, 0 m, S 0 m ка ( >0, >0 при 0 >0;
<0, <0 при 0 <0), :
+ = SS+ LT LB 0 m. Тогда луч определяет точку Н на гиперболе и линию, а,,, (2) = arctg 0 0 = arcctg 0 0 - 2 ( ) ( ) значит и точки на Z - диаграмме. Соединив их с полюсом и пересе F, LB P+ где 0, 0 - октаэдрические касательные и нормальные напряжения:
кая их перпендикуляром из точки S к оси, определим точки т. 2, т. 3, а 0 m 21 используем с учетом (4) его более удобный аналог tg, 0 = 1 +2 +3 3, (3) 0 = 1 - + -3 + 3 -1 3 ( ) ( ) ( ) ( ) 2 :
ctg = ctg 2 = tg ( ),2,3 - главные напряжения, 1 2 3 (по алгебраической величине).
1+ + 2 1- p, k m;
k, m =1,3, ( ) k Поскольку механическое поведение и прочность материалов зависит не = sign (6) m - только от вида НС и его девиатора напряжений, но и от величины и ориента m ции 1 >0 к зарождающейся трещине, то представляет интерес классифици 1+ -( )( ) 1- 1- p, = sign (7) ровать НС непосредственно в системе координат (или ) и по m 3 - m степени их близости к состоянию трехосного растяжения = 0;
= ( ).
где Для удобства классификации НС введем безразмерный нормированный - угловой параметр вида НС 0 3 - (8) p = 3 = 3 ctg 2 + signm, ( ), (4) = 2 -1 1.
m 2 3 + ( ) В этом случае все множество НС заполняет прямоугольник,, (m=1), signm = -1 (m=3).
= signm p = p signm signm = (5) {-1 1;
-1 1;
}, Решая уравнение k = 0 с использованием (6), (8) относительно, напри который можно определить как поле НС, отображающее в системе, мер,, получаем связь между и на границах I, II (m=1, линия TP бесконечное множество НС на плоскость. Поле (5) можно разбить по некоторым признакам на зоны, связанные с на рис. 1) и III, IV (m=3, линия CN3 на рис.1) классов:
определенными классами НС. Так, если ввести в анализ, как и в работе [1], понятие наибольшего по модулю главного нормального напряжения и m 2 3 + ( ) = arcсtg 3 signm - . (9) безразмерные главные напряжения,,, то индекс () 1 2 m 3 m m 9 - ( ) m=1,3. Тогда для индекса другого главного нормального напряжения k =1,3, k m произведение для фиксированного значения m может быть m k Условие 1 3 =-3 1 на основе (6), (8) определяет линию раздела или m k 0. Отсюда - четыре основные класса НС (табл. 1) m k между областями II, III (линия V1 V3 на рис. 1):
Табл. 1. Признаки классов НС. 2 3 + ( ).
(10) = arcсtg I класс II класс III класс IV класс 3 0 1 0 1 На рис. 1 кроме поля НС показаны на основе (6)-(8) графики изменения < > безразмерных напряжений для двух крайних значений в зависимости = m=1, k=3 m=3, k= от параметра.
Границами раздела зон (классов) в поле НС (5) являются линии для, причем при разграничении I и II классов m=1, = m = ( ) k k=3, а для III и IV классов m=3, k=1. Граница раздела II и III зон определяет ся условием 1 3 =-3 1. По определению модуль m, т. е. >0.
m Для аналитического представления указанных выше границ между харак терными зонами поля НС, воспользуемся формулами (9), (10) из работы [1] для определения главных напряжений, отнесенных к модулю, где вместо m 23 k m Чем ближе точка, изображающая данное НС в координатах, к ли, =+ нии, соответствующей равномерному трехосному растяжению, тем = 1 = больше вероятность реализации хрупкого состояния при прочих равных ус -0, -0, -0, -1 0,8 0, ловиях нагружения.
-0,5 Можно ввести более тонкую градацию НС, если дополнительно восполь - зоваться тремя основными видами НС (растяжение, сдвиг, сжатие) по фор V1 T С мальной классификации видов НС, предложенной Г. А. Смирновым Аляевым [2]. Указанным трем видам соответствуют следующие диапазоны 0, IV III II I изменения [3]:
- -0,8 < (растяжение), -1 - T N0 0 30 60 90 -90 -60 - -0,5 < (сдвиг),, - < = 1=0 1= 3 0 0 (11) 3= 2 + - N3 P V3 k m =- < (сжатие).
0, В этом случае в каждом классе выделяются по три подкласса. Схематиче -0,8 0,4 -0, -0,4 - ское разбиение на классы и подклассы с использованием кусочно линейной 2 = 3 -0, аппроксимации разграничительных линий Т1Р1 V1V3 и СN3 показано на рис. 2, - что упрощает и ускоряет анализ НС.
Рис. 1. - Особенности построения поля напряженных состояний.
С V 1,0 Т В табл. 2 приведены параметры напряженных состояний в характерных точках разграничительных линий между классами.
0, Табл. 2. Анализ параметров НС в характерных точках пересечения линий, раз IV3 III3 II3 I 0,, { } граничивающих классы НС в поле 0, IV2 III2 II2 I 0, Параметры напряженных состояний в характерных точках.
0, 0,2 0,6 0, -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 - m k Точка ctg 1 m 2 m 3 m p N0 Т IV2 III2 II2 I -0, Р 35,26 0,392 -1 1 3 1 0 0 Т0 50,77 6 3 0,564 0 1 3 1 0,5 0 1, -0, Т1 54,74 2 2 0,608 +1 1 3 1 1 0 -0, IV1 III1 II1 I С -35,26 -0,392 +1 3 1 0 0 -1 - - -0, N0 -50,77 - 6 3 -0,564 0 3 1 0 -0,5 -1 -1, P N3 -54,74 - 2 2 -0,608 -1 3 1 0 -1 -1 -2 N3 V3 - V3 -22,21 -0,246 -1 1 -1 -1 - - Рис. 2. - Схема разбиения напряженных состояний на классы (I, II, III, IV) и подклассы (I1, II2, III3, Е IV4).
V1 22,21 0,246 +1 1 1 -1 + 0 0 0 0 0 1 0 -1 25 Список литературы Аналогичная процедура используется для определения опасности данного НС по лучу в ДМС В.В. Новожилова и Ю.И. Кадашевича [2] с использовани 1. Багмутов В.П. Аналитическое и графическое описание напряженных со стояний с использованием безразмерных инвариантных характеристик / Статья ем безразмерных и с точностью до множителя - - интенсивности J экв, в настоящем сборнике.
нормальных напряжений, отнесенных к некоторым величинам, определен 2. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформи ным из эксперимента и связанных со степенной функцией повреждения.
рованию. - Л.: Машиностроение, 1978. - 368 с.
В ДМС Г. Шнадта [1] опасность данного НС, представленного точкой в 3. Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Сопротивление материалов деформирова координатной системе (1, П = 1 ), где 1 - наибольшее по модулю нию и разрушению при сложном напряженном состоянии. - Киев: Наук. Дум- J ка, 1969. - 209 с.
главное напряжение, - интенсивность нормальных напряжений, J 0 П 2, определяется местом положения указанной точки в областях, выделенных сеткой характерных линий А, R, J0NR и других (в обозначениях УДК 579. работы [1]).
К ВЫБОРУ КООРДИНАТНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ Линия А-гиперболическая кривая начала пластических деформаций, опи ДИАГРАММЫ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ сываемая уравнением П т,п = т,1, что по сути - условие текучести Губе Багмутов В.П.
ра-Мезиса - Генки. Здесь Здесь т,п, т,1 - пределы текучести, соответст Схемы или диаграммы механического состояния (ДМС) имеют важное вующие текущему значению П и П=1 (т,1 = т - обычный предел текуче значение для науки о прочности и расчетной инженерной практики потому, сти).
что позволяют прогнозировать наступление предельного состояния, имея в Линия R- кривая разрушения от среза. Г. Шнадт различает три типа ли виду прежде всего два основных вида: возникновение пластической дефор ний R, соответствующие трем характерным НС: 2 = (1 +2 ) 2 ;
мации и разрушения. В известных ДМС, представленных, например, в рабо тах [1,2] в той или иной степени реализована идея отразить факторы, влияю 2 = 3 ;
2 = 1. Ограничивающая их снизу на ДМС линия J0NR определя щие на характер поведения (пластическое, хрупкое) и разрушение материала ет разрушение от отрыва, происходящего после предварительной пластиче (срезом или отрывом): скорость нагружения, температура, тип напряженного ской деформации. Вид линии и крайние точки J0 на линии А и NR и на линии состояния (НС) и др.
R определяются из эксперимента.
Учет типа НС, определяющего при прочих равных условиях деформиро Таким образом, в координатных системах ДМС, рассмотренных выше, вания (часть из них обозначена выше) особенность поведения и разрушения непосредственно не использованы инвариантные параметры НС, характери материала, производится в разных ДМС на основе разных подходов. Так в зующие УжесткостьФ тензора напряжения и его девиатора, существенным известных ДМС Я. Б.Фридмана [1] данное НС определяется в координатной образом определяющие состояние материала (пластическое, хрупкое) и осо системой, max параметром max = max экв,2. Здесь - () экв, бенности разрушения. Это затрудняет анализ различных схем деформирова max ния, так как учет типа НС производится косвенно через призму принятых максимальное касательное напряжение, - эквивалентное (приведен экв, критериев прочности, имеющих к тому же определенные ограничения на об ное) напряжение по второй теории прочности (Бойля-Мариотта) наибольших ласть их использования.
Поэтому предпочтительны координатные системы, описываемые с помо удлинений. В общем случае формируется на основе выбранного крите экв щью тех или иных инвариантов НС, например, октоэдрических нормальных рия пластичности (прочности) и позволяет сравнить НС любого типа с на 0 и касательных 0 напряжений и параметра Лоде - Надий , что и было пряжением одноосного растяжения. Степень близости данного НС к одной из использовано в ДМС работы [3,4], где:
предельных линий ДМС (линия текучести =, линия среза =, max т max к = 30 2 = 1 -2 + 2 -3 + 1 -3, ломаная линия отрыва, проходящая через точку =, = 0 ), оп- () () () J экв,2 от max ределяется по лучу (как траектории простого нагружения из начала коорди 0 = 1 +2 +3 ( ) (1) нат), проходящему через точку - образ данного НС в координатной системе (, ) до пересечения с предельными линиями.
= 22 -1 -3 1 -3, -1 1.
экв,2 max ( ) ( ) 27 Другой отличительной чертой ДМС В.П. Багмутова, Е.П. Богданова явля- образ историй простого или сложного нагружения при одновременной или ется формирование предельных кривых начала пластического деформирова выборочной вариации параметров УжесткостиФ НС и вида девиатора на ния и разрушения и тем самым сетки линий состояний данного поликристал пряжений .
лического материала при = const на основе статистических критериев Система (3) позволяет использовать для ДМС любые критерии, корректно пластичности, прочности, учитывающих тип кристаллической структуры.
описывающие форму предельных поверхностей, соответствующих пластиче Заметим координатные системы 0,0 при = const или в более об ( ) скому и хрупкому состояниям данного материала.
Предлагаемую для ДМС систему (3) можно совместно (совмещая оси щем виде 0,0, часто используются для наглядного представления () m и m ), или параллельно рассматривать с координатной сис экв геометрического образа критериев прочности [5], а также траекторий просто го или сложного нагружения [6]. Неудобства рассматриваемой координатной темой m,, , что позволяет определить как соотношение () системы 0,0, связаны как с бесконечностью интервала изменения () m между наибольшим по модулю главным напряжением m для ка 0, так и относительной трудностью количественного сопоставления раз ждого НС и опасным (предельным) для данного состояния (пластичного или личных критериев между собой, с опытными данными и рассматриваемым хрупкого) напряжением одноосного растяжения, так и величину, обрат НС, т. к. требует оценки близости указанных объектов, пригодных для любых НС. ную к m.
экв Эти обстоятельства учтены при построении координатной системы Для обоснования этого рассмотрим с использованием понятия экв урав ( = = arctg 0 0, экв m, ), предложенной для анализа ( ) нение предельного состояния материала в форме экв =, или критериев пластичности, прочности изотропных и анизотропных материалов [7, 8] с разными в общем случае пределами текучести (прочности) на растя m = m, которое можно трактовать как предельную поверх экв жении и сжатии. Удобство использования инвариантов m, , или ность в системе (3). Его перезапись в несколько ином виде, а именно, = = arcctg 0 0, или ( ) m экв (5) = 1, m (2) 2, - 1 при анализе НС представлены в статьях настоящего сборника [9, 10].
определяет отношение m как величину, обратную к m.
экв Здесь m - наибольшее по абсолютной величине главное нормальное Если использовать один и тот же критерий (иначе одну и ту же форму напряжение, m=1 или 3, модуль m >0, 1 2 3 - сравнение по ал- экв ) для описания разных предельных состояний (например, пластического и хрупкого) с соответствующими предельными напряжениями одноосного гебраической величине.
Таким образом, безразмерная координатная система растяжения и, то введя величину отношения (3) экв m,, (6) ( ) к = можно обобщить уравнение (5) до вида в соответствии с (1), (2) имеют конечную область определения функций экв m в форме прямоугольника m экв (7) = к, m (4) {-1 1;
- 1 } т. к. при к=1 ( = ) получаем из (7) уравнение(5).
и простой способ измерения степени отклонения предельных поверхностей друг от друга, а также экспериментальных и расчетных точек функции Тогда в дополнительной координатной системе экв m вдоль вертикальной оси ее изменения. Кроме того, в координат (8) экв m, m, ( ) ной системе (3) можно достаточно просто и наглядно дать геометрический 29 которая по сути является обобщением координатной системы ДМС Г. Шнад- В соответствии с работой [10] поле НС в форме прямоугольника (4) раз та, получим геометрический образ двух предельных состояний в виде двух бито схематически на классы линиями T1 T0P;
V1V3;
CN0N3 и линиями гипербол, как и в ДМС Г. Шнадта, где использовался для этих состояний =, = 3 2 + 3, на подклассы, позволяющие по величине ( ) 0 критерий Губера-Мизеса-Генки. Заметим что для расширения возможности системы (8) по непосредственному дифференцированному анализу влияния m и другим характерным параметрам оценить опасность данного экв параметров, на поведение материала, ее нужно совместить или рас НС.
сматривать одновременно с базовой системой (3).
Пример анализа предельной поверхности в системе координат (3), по Список литературы строенной на основе критерия Губера- Мизеса-Генки, когда экв =, дан J 1. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. - М.:
на рис. 1. Наука, т.1, 1975, 832 с.
2. Новожилов В.В., Кадашевич Ю.И. Микронапряжения в конструкционных материалах. - Л.: Машиностроение, 1990. - 223 с.
3. Багмутов В.П., Богданов Е.П. Микронеоднородное деформироавание и статистические критерии прочности и пластичности: монография/ ВолгГТУ. - Волгоград, 2003. - 358 с.
экв m 4. Багмутов В.П., Богданов Е.П. Диаграммы механического состояния мате риала и статистические критерии пластичности и прочности // Новые перспек тивные материалы и технологии их получения. - 2004: Сб. науч. тр. межд.
конференции. В 2-х т. Том2/ Волгоград. гос. техн. ун-т, Волгоград, 2004. - С.
1, 50 - 51.
1, 5. Филоненко-Бородич М.М. Механические теории прочности. М.: Изд.
МГУ, 1961. - 91 с.
6. Важенцев Ю.Г., Мидуков В.З., Седоков Л.М. Основы методики исследова ния механических свойств материалов при трехосном напряженном состоянии 1, / Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии. Сб. трудов. Киев: Наукова думка, 1978, - С. 41 - 51.
7. Багмутов В.П. Анализ напряженных состояний в системе безразмерных октаэдрических координат / Металловедение и прочность материалов. - Волго 0, град, политехн. институт, 1970. - с. 104 - 110.
V1 T 0,6 C 8. Багмутов В.П. К методике анализа предельных сложнонапряженных со 0,8 стояний изотропных и анизотропных материалов// Проблемы прочности, 1986, 0, № 7. - С. 39 - 43.
0, 9. Багмутов В.П. Аналитическое и графическое описание напряженных со 0, 0, 1,8 стояний с использованием безразмерных инвариантных характеристик / Статья 0, N0 T в настоящем сборнике.
-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 -0,2 0,4 10. Багмутов В.П. Анализ и классификация напряженных состояний с исполь 0,2 0,8 0, зованием безразмерных параметров вида тензора и девиатора напряжений / -0, - статья в настоящем сборнике.
-0, -0, - N3 V3 P Рис. 1. - Сечения предельной поверхности экв m = f, ( ) плоскостями = const для случая экв =.
J 31 УДК 539.4 ругопластических деформаций (область "Ш") и упругих деформаций (об АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ласть "Т") и некоторые геометрические параметры (управляющие параметры ДЕФОРМИРОВАНИЯ ОБРАЗЦА С ШЕЙКОЙ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ УП), определяющие область пластических деформаций на любом этапе раз ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА РАСТЯЖЕНИЕ вития шейки.
Учитывая неодинаковую Начало Багмутов В.П., Бабичев С.В.
степень вовлеченности раз Формирование исходных данных личных слоев в процесс Вопросу упругопластического деформирования образца с шейкой посвя пластического деформиро Предварительные вычисления щено много работ, основными из которых являются работы Бриджмена, Зи вания после возникновения беля, Давиденкова и Спиридоновой. Предложенные авторами аналитические u = u Потяг шейки, меридиональное Набор УП: h = h подходы не позволяют описать напряженно-деформированное состояние сечение поверхностей раз (НДС) во всем объеме шейки, а лишь в ее наименьшем сечении, к тому же, Расчет по МКЭ с одним УП дела частей "Ш" и "Т" пред при этом необходимо располагать радиусом кривизны шейки в меридиональ ставлены на половине сече Ш Т ном сечении и ее наименьшим диаметром dш на промежуточных стадиях де ния линиями АВ и ВС hn формирования, исключая финальную.
(рис. 1). Линия ВС может Предлагаемая методика проведения вычислительного эксперимента с ис быть представлена как пря пользованием метода конечных элементов (МКЭ), изложенная в работе [1] Определение Коррекция УП молинейным, так и криво нет погрешностей основана на результатах реальных испытаний образцов при растяжении, а hn = hn hn линейным участком в зави Fn dn также использовании некоторых аналитических зависимостей по результатам симости от пластических работ [2, 3] для определения границ области шейкообразования.
да свойств материала и точно Вычислительный эксперимент на основе модели упругопластического по Уточнение Fcn, dcn при un = const сти настройки модели.
' Набор УП:
hn = const, rhn, hsn ведения цилиндрического образца при растяжении позволяет описать напря Для более точной на Участок ВС (рис. 1) женное состояние в любой точке заданной области шейкообразования на прямолинейный стройки модели и, тем са всех стадиях деформирования образца, в то время как аналитические методы мым, более достоверного Расчет по МКЭ с несколькими УП определения НДС и натурные испытания не дают полного представления об описания НДС образца в истинной картине распределения напряжений в области шейки, а иногда, ШТ области шейки "Ш" жела связаны с привлечением дополнительного лабораторного оборудования для hn тельно располагать на од hsn постановки эксперимента. Тем не менее, реализация вычислительного экспе ной или нескольких стадиях римента основывается на результатах реальных испытаний, т.к. необходимой растяжения, включая фи Коррекция УП исходной информацией для запуска модели шейкообразования является экс ' hn = const, hsn = const, Определение нальную, фотографиями нет погрешностей периментальная машинная диаграмма растяжения в координатах: усилие F - ' rhn = rhn rhn ' ' образца или замерами диа dn 5%, Fn 10% удлинение l и (или) диаграмма в координатах F Ц, где - относительное Участок ВС метров области шейкообра прямолинейный поперечное сужение. Т.о. возможны три варианта реализации вычислитель зования вдоль оси z.
да ного эксперимента в зависимости от типа исходных диаграмм: 1) при нали Расчет по МКЭ с несколькими УП Настройка модели, по и учетом вида поверхности раздела чии диаграмм F - l и F - ;
2) - диаграммы F - ;
3) - диаграммы F - l.
строенной с использовани В соответствии ШТ ем МКЭ, производится при r моделью формиро hn фиксированных величинах C hsn вания шейки ци B p потягов, определяемых за линдрического об данной величиной продоль Т Ш A Т Коррекция УП z разца, предложен ' ного перемещения правого hn = const, hsn = const, нет ной в работе [1], на ' торца рабочей части образ rhn = const h рис. 1. представлена ца u длиною l, как путем hs Участок ВС криволинейный расчетная схема подбора формы границы l u да формирования раздела областей "Ш" и "Т", Конец Рис. 1. - Расчетная схема формирования шейки образца шейки образца, где так и наиболее оптимальной и геометрические параметры, определяющие границы выделены зоны со Рис. 2 - Алгоритм проведения вычислительного топографии сетки и конфи раздела областей "Ш" и "Т".
средоточенных уп- эксперимента на любом n-м потяге.
33 n h r ш c d hn r ш c d s h ш r r d УП, используемых при настройке модели шейкообразования выбираются гурации конечных элементов на расчетной схеме образца. u = l определяет параметры h, hs и rh. Настройка модели производится на всех выделенных ся как часть приращения длины образца uк = lк - lp между конечной lк длиной этапах растяжения образца.
и длиною lp в момент достижения наибольшей равномерной деформации.
На заключительном этапе осуществляется формирование зависимости Переход к модели образца с шейкой в форме составной композиции всех УП от величины потяга u, т.е. производится выработка управляющих "Ш - Т" осуществляется при достижении наибольшего значения усилия Fв, - функций УП = УП(u). На рис. 4 представлены диапазоны изменения УП в соответствующего временному сопротивлению в = 4Fв d0 2, а также ве ( ) пределах заданной погрешности по усилию на торце и диаметру (F 10 %, личин ep - относительной продольной равномерной остаточной деформации d 5 %,) на всех этапах развития шейки, вплоть до разрушения на примере и p - равномерного остаточного поперечного сужения, связанных между -1 -1 образца из стали 35.
( ) = 1 exp e собой зависимостью e = ln 1 - или -( ), [1] и рис. 2.
Достоверность получаемых h, 2rh, h, мм % результатов зависит, прежде На первом потяге (n = 1) u = u1 расстояние h = h1 вдоль оси z от центра всего, от полноты исходных шейки (z = 0) до границы раздела областей "Ш - Т" с использованием резуль- данных. Наибольшая точность h1 = R0 ( 2 rp - dш0 ) татов работ [2, 3] определяется так:, характерна для варианта реа - R0 = dш0 1.56 e1 - ep ( ( ), где rp - радиус, соответствующий величине ep;
) лизации вычислительного экс перимента 1) и наличии кон dш 0 - диаметр наименьшего поперечного сечения шейки: d = d0 1-1, ш фигурации шейки в меридио = ln(1+ u1 / l0 ), 1 рассчитывается с использованием величины e1 нальном сечении. Наименьшая - для варианта 3), т.к. при от 13. l0, d0 - начальные длина и диаметр образца.
9 сутствии диаграммы F - В первом приближении принимается, что границы раздела частей "Ш - Т" 4. настройка модели производит совпадают с поперечными сечениями образца на расстояниях h1 от z = 0, т.е.
ся только с использованием u, уравнение линии ABC z = h = hs.
u1 u2 u3 uк мм величины F и диаграммы По МКЭ, с учетом принятой на данном этапе растяжения формы области F - l.
Рис. 4. - Диапазон изменения УП на всех эта "Ш" определяется усилие на подвижном торце образца F и диаметр в наи пах развития шейки, вплоть до разрушения на Из рис. 3 видно, что по меньшем сечении шейки dш. При наличии диаграмм растяжения F - l и F - примере образца из стали 35.
грешность по усилию на под сопоставляются с экспериментом и уточняются величины dш, F, за счет ва вижном торце и диаметру в d риации в итерационном режиме параметра модели h. Если погрешности по Здесь h = arctg - rh /(hs - h) наименьшем сечении шейки усилию на торце F и диаметру (в пересчете через ) в наименьшем сечении увеличивается пропорцио шейки dш выходят за нально увеличению величины потяга и будет наибольшей в момент разруше Fp F, кН пределы заданного Fcn ния. Результат сопоставления полной расчетной и экспериментальной диа Fcn' диапазона , то ите к Fc грамм F - для образца из стали 35 показал наибольшее уклонение по диа рационный процесс, Fэn метру dш менее 5 %, а наибольшее уклонение по усилию F на подвижном к прежде всего, на Fэ торце - менее 9 %.
правлен на миними зацию погрешности Список литературы F, которая в боль 1. Багмутов В.П., Бабичев С.В. Моделирование процесса формирования шей шей степени зависит ки цилиндрического образца при растяжении. // XXIV Российская школа по от h нежели d, с од 0 p сn' сn эn проблемам науки и технологий, посвященная 80-летию со дня рождения ака новременным кон ' демика В.П. Макеева. Краткие сообщения. Екатеринбург: УрО РАН, 2004.
тролем погрешности C. 185-187.
d и возможным вы Рис. 3. - Сопоставление полной расчетной диаграммы рас- 2. Давиденков Н.Н., Спиридонова Н.И. // Заводская лаборатория. 1945. Т.Х1.
равниванием их зна тяжения 1 с экспериментальной 2 для стали 35 и определе № 6. С. 583-593.
чений F d (рис. 3).
ние погрешностей F и, где Fэ, э - экспериментальные 3. Кутяйкин В.Г. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002.
В качестве управ значения;
Fc, c - расчетные;
Fc', c' - уточненные расчет Т.68. № 9. С. 53-55.
ляющих параметров ные значения.
35 ' F F УДК 539. где y1 = y - k1 (x - a ) является уравнением наклонной прямой, прохо a ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ФУНКЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ МОДУЛЕЙ ya - yb НАЧАЛЬНОЙ УПРУГОСТИ ОТРАЖАЮЩИХ ХАРАКТЕР дящей через крайние точки ya и yb с угловым коэффициентом k1 = ;
b - a ТРАНСФОРМАЦИИ ПЕТЛИ МЕХАНИЧЕСКОГО ГИСТЕРЕЗИСА y Цхарактеризует степень отклонения графика функции (1) от графика МОНОМАТЕРИАЛОВ И КОМПОЗИТОВ прямой y1 (рис. 1) и имеет вид:
Багмутов В.П., Белов А.А.
m1 m b - x x - a На основе анализа литературных данных [1-8] установлено непрерывное y = (1- yac) -(ybc - yb) уменьшение жесткости материала в процессе циклического сложного харак- b - a b - a, (3) тера нагружения образцов КМ отражающие особенности кинетики накопле -[ya - yac -(k1 - k0)(x - a)] ния повреждений по элементам структуры, что необходимо учитывать при построении структурных моделей.
где k0 = (yac - ybc) (b - a).
В данной работе на основе экспериментальных кривых зависимостей E Используя правило механической смеси для определения эффективного от числа наработанных циклов n [1, 5] предложены аппроксимирующие модуля композита E0c проверим правильность подхода к выбору функции ( ( функции в координатах E0n) E00) - n, где n текущее число циклов. Послед типа (3) для компонент КМ и возможность упрощения на основе экспери ние в процессе численного моделирования будут использованы для измене ментальных данных.
ния кривых деформирования каждой компоненты композиции и, следова Для этого в любой текущий момент времени, т.е. при текущем значении тельно, трансформации петли механического гистерезиса. Через эти функции числа циклов n определим эффективный модуль композита в виде косвенно производится учет повреждаемости материала при циклическом ( ( деформировании с учетом вида функций, предложенных в работе [9]. На E0с = E0nf) Vf + E0n) (1-Vf ). (4) m рис. 1 представлен график функции изменения модуля начальной упругости описываемый следующей зависимостью Для удобства сопоставления с экспериментальными данными по дефекту m1 m модуля введем эффективный безразмерный модуль, как отношение текущего ybc - yac b- x x-a y0 = yac + (x-a)+(ya - yac) +(yb - ybc) (1) эффективного модуля композита к эффективному модулю на первом цикле b-a b-a b-a нагружения:
где x - текущее число циклов;
ya, yac, yb, ybc - параметры функции (1);
(1) (n) ) Eс(n) E(fn) Vf + Em (1-Vf m1, m2 - показатели степени аппроксимации пологости криволинейных уча y0с = = = ( (0) стков.
E00) E(0) Vf + Em (1-Vf ) с f (n) (5) E(fn) Em Vf + (1-Vf ) (0) (0) E(0) Em E(f0) Em f (0) = (0) E(0) Vf + Em (1-Vf ) E(f0) Em, f ( ( (n) ( где для удобства записи E0nf) E(fn), E0n) Em, E0n) Ec(n) (n = 0, 1, 2,...).
m c Используя обозначения аналогичных безразмерных модулей для компо нент композита (волокноЦf, матрицаЦm) y0 f y = E(n) E(f0) и f f (n) (0) y0m ym = Em Em, перепишем предыдущую формулу, получив для ком Рис. 1. - Функция изменения модуля начальной упругости.
позита формулу, аналогичную (3) для мономатериала:
Функция, описывающая изменение модуля нормальной упругости y0 = y0 (x) имеет вид (1) для удобства анализа можно представить в виде:
y0 = y1 + y (2) 37 yf ym гичная степень уклонения кривой y0с для композита от прямой y1c с угло Vf + (1-Vf ) (0) (0) вым коэффициентом k1с не более 5Е10%.
Em Em (0) y0c = E(f0) Em = В результате возможно использовать линейные функции для упрощения Eс(0) описания зависимостей, определяющих изменения модулей нормальной уп (0) = Eс(0) {E(f0) (1- k1f x + yf )Vf + Em (1- k1m x + ym)(1-Vf )}= (6) ругости компонент КМ, т.к. они с удовлетворительной для усталостных экс периментов степенью точности описывают рассматриваемую ситуацию.
(0) E(0) Em f =1- (k1f x - yf )Vf +(k1m x - ym)(1-Vf ) = ( Выводы Eс(0) Eс0) 1. Выявлены и описаны закономерности изменения параметров петли ме =1- k1с x + yс = y1c + yc;
ханического гистерезиса для композитов и отдельных компонент при жест ком циклическом изгибе боралюминия.
(0) E(0) Em f 2. Предложено для упрощения расчета при вводе функций определяющих где k1c = k1 f Vf + k1m (1-Vf ) - угловой коэффициент наклонной Ec(0) Ec(0) изменения модулей нормальной упругости заменять их прямыми наклонны ми линиями, т.к. они с достаточной степенью точности описывают характер прямой y1c, проходящей через крайние точки AB функции y0c (рис. 2) для ный вид этих сложных в описании зависимостей.
композита;
(0) Список литературы E(0) Em f yc = y Vf + ym (1-Vf ) - характеризует степень откло f 1. Бычков Н.Г., Петухов А.Н., Пучков Н.В. Некоторые особенности кинетики Ec(0) Ec(0) деформирования конструкционных материалов при циклическом упругопла нения графика функции y0c от прямой с угловым коэффициентом k1c.
стическом деформировании // Проблемы прочности. 1986.№11. С.7-11.
При сравнивании экспериментальных данных для боралюминиевой ком 2. Арефьев Б.А., Гурьев А.В., Носко И.Н. Особенности накопления усталост позиции получается удовлетворительное совпадение с проведенными расче ных повреждений и разрушения композиционного материала алюминий-бор.
тами (рис. 2).
,Ч Физ. и хим. обраб. материалов, 1981, № 1, С. 96-100.
3. Москвитин В.В. Пластичность при переменных нагружениях. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1965.-266с.
4. Пучков И.В., Темис Ю.М. Аналитическое описание кривых циклического упругопластического деформирования конструкционных материалов // Про блемы прочности. - 1988. - № 9. - С. 18 - 22.
5. Коцаньда С. Усталостное растрескивание металлов. Пер. с польск./ Под ред. С.Я. Яремы. М.: Металлургия, 1990. - 623 с.
6. Уткин В.С., Салибеков С.Е., Чубаров В.М. Определение долговечности композита АД33-В при малоцикловом деформировании чистым изгибом. Ме ханика композитных материалов, 1986, №3. С. 468-470.
7. Гурьев А.В., Арефьев Б.А., Носко И.Н., Белов А.А. Связь повреждаемости волокнистых композиционных материалов с неупругими деформациями. Тема тический сборник. Механизмы повреждаемости и прочность гетерогенных ма териалов. Ленинград. 1985. С.14Ц17.
Рис. 2. - Изменение модулей нормальной упругости 8. Белов А.А. Структурные изменения в композиционных материалах при для композита AL-B и для его составляющих компонент малоцикловых нагружениях. Материалы V Всесоюзного симпозиума УМало - расчет, - эксперимент.
цикловая усталость - критерии разрушения и структура материаловФ, часть 2.:
Волгоград.: 1987. С. 214.
Это указывает на то, что задача по определению параметров функций ти 9. Багмутов В.П. Особенности описания процесса циклической ползучести па y0 описывающих повреждаемость каждой компоненты композита решена металлического образца при мягком асимметричном растяжении - сжатии.
достаточно корректно. При этом отклонения наклонных линий y1 f и y1m от /Материаловедение и прочность материалов. Межвузовский сборник научных кривых y0 f и y0m для каждой компоненты не превышает 10Е15%, а анало- трудов. РПК УПолитехникФ, Волгоград.: 2003. - с. 73 - 82.
39 УДК 539. динного меридиана, количество слоев и закон изменения толщины каждого слоя оболочки.
ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ ОДНОСЛОЙНЫХ И МНОГОСЛОЙНЫХ Температурное поле предполагается заранее известным из предваритель ОБОЛОЧЕК ВРАЩЕНИЯ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ного решения осесимметричной нестационарной задачи теплопроводности по МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ одной из апробированных методик или из эксперимента.
ВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ Механические характеристики материалов задаются в виде мгновенных диа Багмутов В.П., Белов А.В., Поливанов А.А., Попов А.Г. грамм деформирования, кривых ползучести и длительной прочности, значений коэффициентов линейного теплового расширения и коэффициентов Пуассона В настоящее время в химической промышленности и энергетике широко для ряда фиксированных температур. Эти характеристики должны быть получе применяются элементы стальных конструкций, выполненные в виде тонких ны путем проведения соответствующих испытаний образцов, изготовленных из однослойных и многослойных оболочек вращения. Эти конструкции в про- материалов, находящихся как в исходном, так и в обезуглероженном состоянии.
цессе эксплуатации могут подвергаться воздействию силовых и тепловых Статические и геометрические уравнения записываются в форме геометрически нагрузок, а также различных агрессивных сред, вызывающих коррозию мате- линейной теории тонких слоистых оболочек вращения. Задача решается в квазиста риала. При этом достаточно распространенным видом коррозии является вы- тической постановке в рамках гипотез Кирхгофа - Лява для пакета слоев в целом.
сокотемпературная водородная коррозия сталей. Воздействие водорода на Вдоль меридиана и по толщине оболочка разбивается на малые интервалы стали может приводить к их обезуглероживанию, что проявляется в сущест- (элементы), напряженное состояние которых можно считать однородным.
венном снижении их жесткости, мгновенной и длительной прочности и пла- Процесс нагружения оболочки разбивается на ряд малых по времени этапов.
стичности. Этот процесс идет тем интенсивнее, чем выше температура, дав- В качестве определяющих уравнений используются соотношения теории ление водорода и уровень действующих напряжений. Так, например при неизотермических процессов упругопластического деформирования элемен тов твердого тела по траекториям малой кривизны, линеаризованные мето температуре 500С и давлении 5 - 10 МПа для cтали 20 по истечении опреде дом дополнительных деформаций.
ленного времени модуль упругости может уменьшиться на 20%, коэффици За меру повреждаемости в процессе развития деформации ползучести ент поперечной деформации - на 12 %, а такие механические характеристики, как пределы мгновенной и длительной прочности, пластичности снижаются в принят скалярный параметр повреждаемости С, характеризующий относи еще большей степени [2]. тельную плотность равномерно рассеянных в единице объема микродефектов Поэтому, для достоверной оценки работоспособности конструкций, нахо- и равный нулю, когда повреждений нет, и близкий к единице в момент раз дящихся в условиях термосилового нагружения и воздействия водородосодер- рушения. Учет влияния повреждаемости материалов оболочки на процесс ее жащей среды необходимо иметь возможность численного моделирования их деформирования осуществляется путем введения параметра повреждаемости поведения с одновременным учетом всех действующих внешних факторов. в соотношения термовязкопластичности.
Для определения несущей способности и долговечности конструкций в Для определения С используется кинетическое уравнение повреж виде тонких однослойных и многослойных оболочек вращения с учетом вы даемости материалов вследствие ползучести, в форме предложенной Ю.Н.
сокотемпературной водородной коррозии, будем использовать методику, Работновым:
Q i разработанную авторами и изложенную в работах [3, 4, 5]. Данная методика (1) dC Э = Ci.
позволяет исследовать историю изменения осесимметричного упругопласти dt 1-C ческого напряженно - деформированного состояния однослойных и много слойных оболочек вращения с учетом повреждаемости материалов при пол Здесь Э - эквивалентное напряжение, с помощью которого учитывается зучести и оценивать их несущую способность и долговечность. А для учета влияние вида напряженного состояния элемента оболочки на развитие процес влияния высокотемпературной водородной коррозии дополним данную ме са накопления повреждений;
Сi и Qi - некоторые характеристики i - го мате тодику моделью воздействия на конструкцию водородосодержащей сре риала, определяемые из условия наилучшей аппроксимации соответствующих ды [1].
участков диаграмм длительной прочности.
При этом будем рассматривать тонкую оболочку вращения, состоящую из Учет влияния высокотемпературной водородной коррозии будем осуще нескольких слоев переменной толщины, с произвольной формой меридиана, ствлять с использованием модели [1]. В соответствии с этой которой влияние первоначально находящуюся в естественном ненапряженном состоянии при водорода на свойства материала представляется в виде кусочно-линейного начальной температуре, а затем подвергающуюся неравномерному нагреву и закона для параметра химического взаимодействия водорода с материалом действию распределенных нагрузок, симметричных относительно оси вра конструкции , изменяющегося от 0 до 1 и характеризующего степень пора щении и не вызывающих деформации кручения.
жения материала вследствие водородной коррозии:
Форма оболочки задается величинами, определяющими конфигурацию ее сре 41 Начиная с момента времени t > t*кр при расчете оболочки влияние водо 0, при t < tинк;
родной коррозии будем учитывать путем выделения в стенке оболочки внут (2) = (t - tинк ) (tкр - tинк), при tкр < t < tинк;
реннего обезуглероженного слоя, с соответствующими механическими ха рактеристиками. Это фактически будет соответствовать введению нового 1, при t tкр;
слоя материала и тем самым однослойная оболочка превратится в двухслой где tинк=k p-u exp(Q/T) - продолжительность инкубационного периода, в ную с подвижной границей между слоями. Толщина этого слоя будет опре течении которого не происходит изменения свойств материала;
tкр= tинк - деляться с использованием соотношения (4) или (5) и для каждого момента момент времени, совпадающий с завершением химических превращений в времени деформирования оболочки будет равняться значению перемещения материале и изменением (ухудшением) его механических характеристик;
p - фронта обезуглероживания.
парциальное давление водорода;
T - температура, К;
k, u, Q - некоторые кон Таким образом, начиная с момента времени t > t*кр расчет однослойной станты экспериментально определяемые для различных марок стали, - па оболочки с учетом высокотемпературной водородной коррозии сводится к раметр, показывающий во сколько раз время до завершения изменений меха расчету двухслойной оболочки, состоящей из слоев материала в исходном и в нических свойств материала в рассматриваемых точках конструкции превы обезуглероженном состояниях. Причем, поскольку толщина оболочки неиз шает продолжительность инкубационного периода для этих точек, т.е.
менна, а толщина обезуглероженного слоя постоянно увеличивается, то гра =tкр/tинк. (3) ница между слоями будет перемещаться от внутренней поверхности оболоч Поскольку конструкции в виде оболочек, как правило находятся под дей ки к наружной. В случае многослойной оболочки по истечении времени t*кр ствием внутреннего давления Pв, то воздействие водорода на их материал со стороны внутренней поверхности оболочки вводится дополнительный начинается с внутренней поверхности оболочки и по мере проникновения слой обезуглероженного материала переменной толщины. Граница этого водорода в материал эти процессы также распространяются в глубь материа слоя также будет перемещаться от внутренней поверхности оболочки к на ла. Так после завершения процесса изменения механических свойств в точ ружной, проходя последовательно каждый слой. При этом в расчете необхо ках внутренней поверхности оболочки при t = t*кр, в этих точках материал димо использовать характеристики соответствующего материала в обезугле полностью обезуглероживается и затем фронт обезуглероживания будет пе роженном состоянии. Этот процесс в конечном итоге, может привести к пол ремещаться от внутренней поверхности оболочки к внешней.
ному обезуглероживанию всех материалов оболочки.
Кинетика перемещения фронта обезуглероживания в случае отсутствия Таким образом, исследуя историю изменения напряженно - деформиро давления на внешней поверхности будет определяться следующим выраже ванного состояния оболочки с учетом повреждаемости материала при ползу нием [1]:
чести и перемещения фронта обезуглероживания ее материалов и используя для пластины:
соответствующие критерии мгновенной и длительной прочности, можно 2u оценить ее несущую способность и долговечность с учетом воздействия всех k z exp(B T), (4) =1- вышеназванных факторов.
h tфронта Pвu для оболочки:
Список литературы h f 1. Овчинников И.Г., Хвалько Т.А. Работоспособность конструкций в услови, (5) z = rв 1+ - ях высокотемпературной водородной коррозии: Саратов, 2003. 176 с.
rв 2. Арчаков Ю.И. Водородная коррозия стали. М.: Металлургия, 1985. 192 с.
где z - глубина обезуглероживания, отсчитываемая от внутренней поверх 3. Белов А.В. Осесимметричное упругопластическое напряженно - деформи ности оболочки;
h = rн - rв - толщина оболочки;
rн, rв - внутренний и наружный рованное состояние оболочек вращения с учетом повреждаемости материала радиус оболочки;
tфронта - время для которого определяется глубина обезугле при ползучести: Автореферат дисс. канд. техн. наук. - Киев, 1989. - 18 с.
роживания;
f Цпараметр, определяемый из следующего соотношения [1]:
4. Поливанов А.А. Осесимметричное упругопластическое деформирование 1 многослойных оболочек вращения с учетом повреждаемости материала при k exp(B T)2u ползучести: Автореферат дисс. канд. техн. наук. - Волгоград, 2004. - 19 с.
. (6) f =1- 5. V. Bagmutov, A. Belov, A. Polivanov Damage Calculation Features of Multi tфронта Pвu layered Shells of Rotation at Thermo - Viscous - Elasto - Plastic Strain // MECHANIKA, 2004, No 3(47) - p. 19 - 23.
Поскольку в течение периода времени t t*кр изменение механических характеристик материала практически не происходит, то в этом интервале времени нагружения оболочки ее расчет будем производить без учета водо родной коррозии, непосредственно используя методику [3, 4, 5].
43 УДК 539. ной коррозии показали, что максимальные значения интенсивности напряже ний не превышают пределов текучести, ползучести и длительной прочности НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗГИБАЕМОЙ материала, то есть при этом в ее материале не возникает пластических дефор КОЛЬЦЕВОЙ ПЛАСТИНЫ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ маций и не происходит накопление деформаций ползучести и повреждаемости.
МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ И ВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ Таким образом, если не учитывать влияние высокотемпературной водородной Багмутов В.П., Белов А.В., Поливанов А.А., Попов А.Г. коррозии материала, рассматриваемая пластина при данных условиях нагру жения будет обладать практически неограниченным ресурсом.
Рассмотрим напряженно - деформированное состояние равномерно на- С целью получения более достоверного результата производился расчет несущей способности и длительной прочности данной пластины с учетом гретой до температуры 500С кольцевой пластины, находящейся под воздей высокотемпературной водородной коррозии. При этом использовалась мо ствием водорода при давлении 5 МПа. Пластина изготовлена из материала дель воздействия на конструкцию водородосодержащей среды в форме, сталь 20 и имеет следующие геометрические размеры: R = 110 мм, r = 65 мм, предложенной И.Г. Овчинниковым [1]. Согласно этой модели, водород при = 10 мм (рис. 1). Давление водорода осуществляется с верхней стороны, высокой температуре и давлении действует на поверхность и проникает при этом внешний и внутренний кольцевые контуры пластины имеют шар вглубь элемента конструкции, создавая внутреннее давление, распределенное нирно - неподвижное опирание.
по некоторому закону. Причем на протяжении некоторого периода, называе P Z мого инкубационным, заметного изменения свойств стали не происходит.
Длительность инкубационного периода будем рассчитывать с использовани r ем следующего соотношения [1]:
S R, (1) tинк = k p-u exp(B T ) Рис. 1.
где k, u и B - константы материала, которые для стали 20 принимают сле При заданных условиях нагружения пластины в ее материале могут воз дующие значения: k = 1,49 10 -5 (МПа)u, ч;
u = 1,73;
B = 13500, К;
T - темпе никать, помимо мгновенных деформаций, деформации ползучести, которые ратура, К;
p - парциальное давление водорода в МПа. Длительность инкуба сопровождаются накоплением повреждений. Кроме того, воздействие давле ционного периода для стали 20 при данных условиях нагружения составила ния водорода при высокой температуре приводит к обезуглероживанию ста 35,4 ч.
ли и существенному изменению ее механических свойств, таких, как: модуль По истечении инкубационного периода водород вступает в химическую упругости, коэффициент поперечной деформации, скорость ползучести, и реакцию с компонентами материала, что приводит к обезуглероживанию ста пределы текучести, мгновенной и длительной прочности.
ли и изменению ее механических свойств до некоторых фиксированных зна Рассматриваемая задача решалась в следующих постановках:
чений. Этот период развития водородной коррозии называется периодом ак - термовязкоупругопластической с учетом повреждаемости материала при тивных химических превращений, происходящих в материале. Время окон ползучести;
чания этого периода tкр будем рассчитывать по формуле [1]:
- термовязкоупругопластической с учетом повреждаемости материала при ползучести и водородной коррозии.
, (2) tкр = tинк Для проведения расчетов использовалась разработанная авторами мето дика решения комплексной задачи по оценке квазистатической прочности, здесь - коэффициент, показывающий, во сколько раз время до завершения жесткости и долговечности многослойных оболочек вращения с учетом не изменения механических свойств превышает продолжительность инкубаци обратимых деформаций и повреждаемости материала вследствие темпера онного периода. В данном расчете принималось равным 5. Расчетное зна турной ползучести, подробно изложенная в публикациях [3 - 5].
чение величины tкр = 182 ч.
При этом за меру повреждаемости материала при ползучести принят ска Расчет кинетики движения фронта обезуглероживания производился с ис лярный параметр повреждаемости, характеризующий относительную плот пользованием следующего соотношения [1]:
ность равномерно рассеянных в единице объема микродефектов и равный нулю, когда повреждений нет, и значению, близкому к единице - в момент разрушения. Для его определения используется кинетическое уравнение по 2u k z exp(B T), (3) вреждаемости Ю.Н. Работнова [6].
= 1 h tфронта pu Расчеты пластины при указанных условиях нагружения без учета водород- 45 где z - глубина обезуглероживания материала, отсчитываемая от поверхности пла- На рис. 2 приведены кривые, показывающие распределение меридио стины, непосредственно контактирующей с водородом;
h - толщина пластины;
нальных ss (а) и окружных (б) напряжений на нижней поверхности пла tфронта - время, для которого определятся глубина обезуглероживания материала.
стины (S - координата, отсчитываемая от центральной оси Z). Кривая л1 Учет воздействия водорода на материал пластины осуществлялся сле соответствует моменту времени 1 ч, кривая л2 - 3000 ч., кривая л3 - дующим образом. В течение времени t (tинк + tкр) пластина рассматривалась ч. (перед разрушением), кривая л4 - 4510 ч. (начало процесса разруше как однослойная с материалом, обладающим исходными механическими ния). Наиболее напряженными точками нижней поверхности пластины явля свойствами. При t > (tинк + tкр) вводился слой полностью обезуглероженного ется точки, отстоящие от края отверстия на расстоянии 20 мм. При этом на материала, толщина которого изменялась автоматически в соответствии с верхний поверхности пластины, подверженной действию водорода, имеют соотношением (3). При этом влияние уровня напряжений на скорость обезуг- место преимущественно сжимающие напряжения. По мере обезуглерожива лероживания в данном расчете не учитывалось. ния материала пластины происходит снижение его прочностных свойств. Это Некоторые результаты расчетов приведены на рис. 2. приводит к разгрузке точек поверхности, подверженных действию водорода.
В результате в точках нижней поверхности напряжения возрастают, что вы ss, МПа зывает развитие деформаций ползучести и накопление повреждаемости. В результате к моменту времени tL = 4508 ч. в точке нижней поверхности пла стины, отстоящей от края отверстия на 20 мм, параметр повреждаемости С достигает своего предельного значения, и это время принимается за время разрушения пластины.
Таким образом, для достоверной оценки несущей способности и долго вечности стальных конструкций, при термосиловом нагружении и воздейст вии водородосодержащей среды, необходимо учитывать комплексное влия ние всех этих факторов.
Список литературы 1. Овчинников И.Г., Хвалько Т.А. Работоспособность конструкций в услови ях высокотемпературной водородной коррозии: Саратов, 2003. 176 с.
0 2. Арчаков Ю.И. Водородная коррозия стали. М.: Металлургия, 1985. 192 с.
65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 S, мм 3. Белов А.В. Осесимметричное упругопластическое напряженно - деформи а) рованное состояние оболочек вращения с учетом повреждаемости материала, МПа при ползучести: Автореферат дисс. канд. техн. наук. - Киев, 1989. - 18 с.
4. Поливанов А.А. Осесимметричное упругопластическое деформирование многослойных оболочек вращения с учетом повреждаемости материала при ползучести: Автореферат дисс. канд. техн. наук. - Волгоград, 2004. - 19 с.
5. V. Bagmutov, A. Belov, A. Polivanov Damage Calculation Features of Multi layered Shells of Rotation at Thermo - Viscous - Elasto - Plastic Strain // MECHANIKA, 2004, No 3(47) - p. 19 - 23.
6. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. - М.: Наука, 1966. - 752 с.
- - 65 70 75 80 85 90 95 100 110 S, мм б) Рис. 2.
47 УДК 621.787 УДК 621.787.001.57:621.746.6:669. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ В ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Багмутов В.П., Захаров И.Н., Иванников А.Ю., Ермолов В.С. Багмутов В.П., Захаров И.Н., Поплавский Е.В., Захарова Е.Б.
Рассматривается математическая модель одноосного растяжения цилинд- Рассматривается решение задачи математического моделирования физи рического стержня с неоднородным как по радиусу, так и по его длине уп- ческих процессов получения и обработки металлов в современных техноло рочненным с поверхности слоем при действии на образец осевой нагрузки и гических установках и системах в условиях существенно градиентного и вы переменного по его объему поля температур. сокотемпературного поля с учетом эволюции во времени и пространстве это При решении упругой и упруго-пластической задачи используется соче- го поля и вызванных им структурно-фазовых и напряженно тание аналитических и численных методов, когда наряду с простыми (анали- деформированных состояний. Обсуждаются основные подходы и особенно тическими) моделями механического поведения композитной среды, постро- сти разработки многоуровневой адаптивной универсальной системы взаимо енными на определенной системе гипотез, используются более точные чис- связанных математических моделей, описывающих указанные нестационар ленные модели, на основе метода конечных разностей и конечных элементов. ные процессы, а также некоторые результаты реализации развиваемого под Так, в упрощенной аналитической модели, исходя из реальных картин из- хода.
менения микротвердости и структуры поверхностно упрочненного образца, Решение поставленной задачи основано на разработке системы взаимо последний моделируется в виде неоднородного вдоль оси стержня, состояще- связанных и функционально предназначенных для этого частных моделей го из отдельных суперэлементов. Под термином суперэлемент подразумева- температурного поля, структуры и напряженно-деформированного состояния ется многослойный композитный цилиндр, совокупностью которых и описы- твердого тела на всех этапах их формирования, определяемых эволюциями ваются изменения свойств, структуры и температуры реального образца во времени и перемещениями в пространстве температурного поля (рис.1).
вдоль оси и по радиусу. В этом случае спиралеобразные треки белого слоя, а В рамках рассматриваемой идеологии моделирования анализ температур также зоны отпуска и прослойки основного материала моделируются кольце- ного поля в данной работе выполнен путем решения методом конечных раз выми слоями соответствующих размеров и взаимного расположения. ностей трехмерного уравнения теплопроводности с коэффициентами, зави Расчет температурных и фазовых напряжений производится по данным о сящими от температуры, при нелинейных граничных условиях [1, 2].
динамике изменения температурных полей и структуры материала в ходе При решении температурных задач учитывается реальная форма иссле высокотемпературного воздействия. На этом этапе методом конечных разно- дуемого тела, временная и пространственная конфигурация теплового источ стей решается уравнение Пуассона, записанное для термоупругого потенциа- ника, а также перемещение зоны теплового воздействия источника энергии ла перемещений, при нулевых граничных условиях. Механическое поведение по поверхности материала, если это необходимо [1, 2]. При моделировании образца описывается при помощи функции перемещений Лява для осесим- высокоинтенсивных нестационарных процессов (например, при воздействии метричной задачи классической теории упругости. на материал концентрированных потоков энергии в условиях электромехани Особое место в системе моделей напряженно-деформированного состоя- ческой, лазерной обработок и др.) на данном этапе необходимо дополнитель ния локально и глобально неоднородного тела, сформированного после со- но учитывать конечность скорости распространения (инерцию) тепла. В за временных высокоэнергетических технологий, отводится моделям реконст- дачах с фазовыми переходами (например, при исследовании процессов кри рукции физико-механических характеристик специфических зон, опреде- сталлизации стального слитка) учитывается скрытая теплота фазовых пре ляющих комплекс служебных характеристик изделия. Последние модели вращений на основе решения как чисто тепловой, так и термодиффузионной имеют расчетно-экспериментальный характер и базируются на решении об- задачи Стефана (при кристаллизации бинарного сплава).
ратных задач. Примером может служить расчетное определение механиче- Модель структурно-фазовых состояний стали [1, 3] базируется на числен ских характеристик прочности и пластичности упрочненных слоев, которое ном анализе диаграммы состояния железо-углерод и диаграммы распада пе производится на основе сопоставления решения обратной задачи по упруго- реохлажденного аустенита при известных параметрах температурного поля и пластическому деформированию образца с регулярной макроструктурой по- скоростей нагрева-охлаждения. При этом данная модель в каждом конкрет верхности с некоторым набором экспериментальных данных. ном случае должна быть дополнена соотношениями, описывающими особен ности получения и обработки изделия.
49 учет влияния скорости изменения температурного поля на сдвиг температур фазовых превращений [4]. При затвердевании жидкого расплава необходимо рассматривать известные классификации [5] кристаллической структуры ме таллических тел по градиенту температурного поля [1].
Кроме того, для остывающего слитка существенными при анализе его ка чества оказываются модели формирования различных по плотности и де фектности областей в его объеме. Расчет параметров конуса осаждения в объеме застывающего слитка производится на основе анализа скорости гра витационного выпадения твердых частиц в расплаве с учетом их плотности при данной температуре. При рассмотрении процессов затвердевания жидко го металла разработана новая дополнительная модель массопереноса для объяснения экспериментально выявленных зон уплотнения слитка. Для опи сания процесса формирования плотностей металла в характерных областях слитка используются уравнения непрерывности, движения и состояния рас плава по мере его кристаллизации [1].
Решение уравнений теплопроводности, диффузии, течения жидкого рас плава ищется с использованием как явной конечно-разностной схемы, так и неявной экономичной продольно-поперечной схемы. В последнем случае для решения системы конечно-разностных уравнений применяется метод про гонки.
Во всех случаях полученная расчетным путем макрокартина расположе ния структурных зон, обладающих разными физико-механическими свойст вами, а также характеристики теплового поля являются основой для решения задачи о напряженно-деформированном состоянии методами механики неод нородных сред. При решении упругой и упруго-пластической задачи исполь зуется сочетание аналитических и численных методов, когда наряду с про стыми (аналитическими) моделями механического поведения композитной среды, построенными на определенной системе гипотез, используются более точные численные модели, на основе метода конечных разностей и конечных элементов [1].
Расчет температурных и фазовых напряжений производится по данным о динамике изменения температурных полей и структуры материала в ходе высокотемпературного воздействия. На этом этапе решается уравнение Пу ассона, записанное для термоупругого потенциала перемещений, при нуле вых граничных условиях [6], которое дополняется слагаемым, учитывающем относительное изменение линейных размеров материала при изменении структурного состояния [1]. В данной работе решение этого уравнения ищет ся методом конечных разностей, при этом параметры разностной сетки вы бираются такими же, как и в тепловой задаче. Для решения используется ме тод Якоби. Далее по значениям термоупругого потенциала определяются напряжения в соответствующих точках сетки.
Рис. 1. - Многоуровневая система взаимосвязанных моделей формирования Упругопластическое поведение композитного тела описываются извест высокоградиентных структурно-фазовых и напряженно-деформированных ными процедурами теории пластичности, например, в рамках метода пере состояний в технологических системах получения и обработки материалов.
менных параметров упругости [7] с учетом зависимостей физико механических характеристик компонент структуры неоднородного по строе Так, при исследовании высокоинтенсивных процессов обработки мате нию тела от температуры.
риала концентрированными потоками энергии, например, при ЭМО, важен 51 Об опасности напряженного состояния в данной точке и в определенной УДК 539. мере о причинах разрушения можно судить по степени близости напряжен- КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗЦА ного состояния к соответствующей предельной поверхности и его жестко- С НАДРЕЗОМ И БОКОВЫМИ КАНАВКАМИ сти (по отношению к равноосному объемному растяжению) с использовани Багмутов В.П., Кузнецов Н.В.
ем известных критериев прочности (пластичности), инвариантных безраз мерных параметров и соотношением основных механических характеристик Одной из актуальных задач механики разрушения является разработка прочности и пластичности материала [8].
методов оценки параметров трещиностойкости на компактных образцах Таким образом, разработана многоуровневая система моделей описания (близких по размерам и форме к образцам Шарпи). Применение подобных сложных физических процессов, протекающих в различных технологических методов весьма упрощает подготовку (подбор лабораторного оборудования, системах при получении и обработке материалов, от начального момента изготовление образцов и пр.) и проведение эксперимента по сравнению с ис технологического воздействия до конечного состояния твердого тела. Разра пользованием образцов которые соответствуют известным стандартам ли ботаны модели взаимодействия, реализующие обратную связь между выход нейной механики разрушения [1, 2].
ными параметрами технологической системы и изделия и общей структурой К сожалению, как показывает обзор известных публикаций по этой про комплекса математических моделей.
блеме [3Ц5], результаты исследований влияния формы и размеров боковых Созданы программные продукты (пакеты прикладных программ) модели канавок, стесняющих деформацию в окрестности трещины и тем самым ис рования процессов формирования высокоградиентных структурно-фазовых и кусственно создающих условие плоского деформированного состояния напряженно-деформированных состояний при получении и обработке мате (ПДС) в ее вершине, достаточно противоречивы и требуют для выработки риалов в различных технологических системах, в частности, применительно практических рекомендаций проведения большого объема дополнительных к обработке концентрированными потоками энергии и к кристаллизации куз исследований.
нечного слитка.
Одним из подходов, облегчающих решение данной проблемы, является, на наш взгляд, дополнение натурного эксперимента численным моделирова Список литературы нием испытаний компактных образцов дающим возможность широкой ва 1. Багмутов В.П., Захаров И.Н. Моделирование градиентных структурных риации размеров и формы боковых канавок и инициирующего надреза. Оче состояний в стальном слитке в ходе застывания // Известия вузов. Черная ме видно, что для решения проблемы обеспечения достоверности полученных таллургия. - 2003. - № 10. - С. 52Ц56.
результатов требуется адаптация расчетной модели (разработка ее оптималь 2. Багмутов В.П., Захаров И.Н. Исследование тепловых процессов при воз ной структуры) на некотором количестве экспериментальных данных.
действии на материал концентрированных потоков энергии // Физика и химия В данной работе такого рода вопросы с учетом опыта моделирования ра обработки материалов. - 2002. - № 3. - С. 9Ц17.
бот [6, 7] рассматриваются в рамках метода конечных элементов (МКЭ) при 3. Багмутов В.П., Захаров И.Н. Моделирование структурных превращений менительно к образцам, испытываемым по схеме трехточечного изгиба при при электромеханической обработке стали // Физика и химия обработки мате статическом нагружении (рис. 1).
риалов. - 2002. - № 4. - С.29Ц32.
A А - А Б 4. Гриднев В.Н., Мешков Ю.Я., Ошкадеров С.П., Трефилов В.И. Физические основы электротермического упрочнения стали. - Киев: Наукова думка, 1973. - aa 436 с.
45o 5. Ефимов В.А. Разливка и кристаллизация стали. - М.: Металлургия, 1976. - В 556 с. Б t 6. Безухов Н.И., Бажанов В.Л., Гольденблат И.И. и др. Расчеты на прочность, A устойчивость и колебания в условиях высоких температур. - М.: Машино- В 45o строение, 1965. - 568 с.
q q 7. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. - М.: Ма шиностроение, 1975. - 400 с.
8. Багмутов В.П. К методике анализа предельных сложнонапряженных со L t L стояний изотропных и анизотропных материалов // Проблемы прочности. - Рис. 1. - Геометрия образца и схема нагружения.
1986. - № 7. - С.39Ц43.
53 l l b a Геометрические параметры образца принимались аналогичными работе щины). Однако в целом перемещения оказываются заниженными и видно, что сходимость ухудшается с развитием пластической деформации.
[3]: ширина вне концентратора b =15мм, толщина t = 15мм, длина L0 = 80мм, расстояние между опарами L = 56мм, глубина надреза l0 = 5мм, P, кН боковая канавка глубиной a = 2мм. Материал образца - титановый псевдо альфа-сплав ПТ-ЗВ, механические характеристики которого по данным рабо ты [3] составляют: модуль Юнга E = 1,2 105 МПа, коэффициент Пуассона (для упругой области) = 0,3, условный предел текучести 0,2 = 760МПа, предел прочности = 810МПа, относительное удлинение 5 = 12%, отно B сительное сужение = 30%.
МКЭ, как и любой численный метод основан на некоторых упрощениях и как следствие обладает определенным набором ограничений. Анализ точно сти решений полученных по МКЭ проведен в [8, 9]. Однако задачи связанные с расчетом тел с трещиной обладают рядом специфических особенностей, существенно влияющих на построение КЭ-моделей, поэтому представляется целесообразным провести верификацию МКЭ применительно к задачам ме ханики разрушения с целью выбора наиболее подходящего типа КЭ и опре деления оптимальных параметров КЭ-сетки.
Так как натурный эксперимент по определению параметров трещино стойкости связан с построением диаграмм типа Унагрузка - перемещениеФ (где под УперемещениемФ в данном случае понимается перемещение точки 0,00 0,20 0,40 0,60 0, приложения нагрузки) то необходимо обратить особое внимание на точность f, мм определения параметров перемещения. С этой целью была построена и про Эксперимент SOLID анализирована с точки зрения оптимальной топологии (тип КЭ, густота сет SOLID92 SOLID ки) трехмерная КЭ-модель. Рассматривались следующие типы КЭ:
SOLID95 SOLID Х SOLID45 - кубический 8-ми узловой КЭ с линейной аппроксимацией перемещений, Х SOLID92 - КЭ в виде тетраэдра с 10-ю узлами и линейной аппроксима- Рис. 2. - Сопоставление результатов полученных для различных КЭ.
цией перемещений С целью увеличения точности решения отрабатывалась следующая мето Х SOLID187 - КЭ в виде тетраэдра с 10-ю узлами и квадратичной аппрок дика: образец разделялся на 3 зоны, таким образом, чтобы в средней зоне симацией перемещений.
размером 15x15x15 мм находились концентраторы напряжения (надрез и бо Х SOLID95 - кубический 20-ти узловой КЭ с линейной аппроксимацией ковые канавки). В этой зоне применялось сгущение КЭ-секти. Построенная перемещений, таким образом КЭ-модель образца представлена на рис. 3. Здесь будет умест Х SOLID186 - кубический 20-ти узловой КЭ с квадратичной аппроксима но отметить, что использование встроенных в программных продуктах алго цией перемещений, ритмов автоматического построения КЭ-модели часто не позволяет получить Результаты моделирования сопоставлялись с экспериментальными дан результат с требуемой точностью, что можно объяснить не учетом особенно ными полученными авторами работы [3]. На рис. 2 представлено сопоставле стей НДС образца в районе концентраторов напряжения.
ние диаграмм Унагрузка P = qt - перемещение f Ф (где q - интенсивность Одной из особенностей моделирования натурного эксперимента по опре внешней нагрузки по толщине образца) полученных с использованием раз делению характеристик трещиностойкости является необходимость учета личных КЭ на регулярной сетке одинаковой густоты.
имеющейся в реальном образце достаточно острой начальной трещины (в Отметим, что все элементы укладываются в зону 15% погрешности. Наи натурном эксперименте она после выполнения инициирующего надреза соз более точные результаты позволяет получить кубический 20-ти узловой КЭ с дается циклическим нагружением). Для этого при построении КЭ-модели квадратичной аппроксимацией перемещений, (максимальная погрешность нами был применен следующий прием: V-образный инициирующий надрез составила 16,7% для точки P = 25кН соответствующей моменту старта тре выполнялся длиной 0,7l0 и далее в вершине инициирующего надреза выпол нялся математический разрез (см. рис. 3).
55 Список литературы 1. ГОСТ 25.506-85 Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом на гружении.
2. Васильченко Г.С., Кошелев П.Ф. Практическое применение механики раз рушения для оценки прочности конструкций. - М.: Наука, 1974. - 148 с.
3. Багмутов В.П., Водопьянов В.И. К исследованию эффекта боковых кана вок при оценке трещиностойкости на образцах малых размеров. // Заводская Рис. 3. - КЭ модель образца со сгущением сетки.
лаборатория. Диагностика материалов. 2002, - Т.68, №12. - С. 52 - 55.
На рис. 4 представлено изменение относительной погрешности (,% ) оп 4. Сервер В.Л., Вуллаэрт Р.А., Ритчи Р.О. Определение параметра трещино ределения перемещения для элемента SOLID186 при нагрузке P = 20кН в стойкости при испытании образцов с боковыми канавками, близких по разме зависимости от характеристического параметра сетки. В качестве пара рам к образцам Шарпи. // Теоретические основы инженерных расчетов. 1980, - метра принято отношение размера элемента к глубине надреза взятое в %.
Т.102, №2. - С. 25 - 33.
5. Матида Кэндзи, Кикути Массенори, Миямого Хироси. Исследование Эф,% фекта толщины для образцов типа ССТ с боковыми канавками. (Сообщение 1:
Вязкость разрушения стали SUS316). // Ниппон гикай гаккай ромбунсю. 1987, - Т.53, №491. - С. 1362 - 1367.
6. Багмутов В.П., Кузнецов Н.В. Система имитационного моделирования образца с трещиной для определения вязкости разрушения материалов. // Крае вые задачи и математическое моделирование. Сборник трудов 7-й всероссийс вой научной конференции. (Новокузнецк, 4-5 декабря 2004 г.). / НФИ КемГУ;
5 под общ. ред. В.О.Каледина. - Новокузнецк, 2004. - C. 29 - 31.
7. Багмутов В.П., Кузнецов Н.В. К определению вязкости разрушения конст рукционных изотропных материалов на основе МКЭ. // Сборник трудов треть ей конференции пользователей программного обеспече-ния CAD-FEM GmbH 0,% (Москва, 23-24 апреля 2003 г.). / Под ред. А.С. Шадского. - Москва: Полигон 50 40 30 20 10 пресс, 2003. - C. 149 - 154.
8. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике раз Рис. 4. - Изменение погрешности определения перемещения рушения. - М.: Наука, 1980. - 256 с.
при уменьшении размера элемента.
9. Молчанов И.Н. Достоверность решений полученных по методу конечных элементов. // Кибернетика, 1991 - №3. - С. 23 - 31.
Заметим, что величина погрешности стабилизируется при размере эле мента >10% от глубины надреза.
Таким образом, на основании проведенного анализа можно сформулиро УДК 669.14:539. вать следующие выводы:
АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ 1. Можно рекомендовать использовать в качестве базовых кубические изо ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВНЕШНЕМ ВОЗДЕЙСТВИИ ПО РАЗЛИЧНЫМ параметрические КЭ с квадратичной аппроксимацией перемещений (па ГИПОТЕЗАМ СУММИРОВАНИЯ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ раболические элементы).
Багмутов В.П., Савкин А.Н.
2. При построении КЭ-модели удобно разделить образец на 3 зоны, таким образом, чтобы в средней зоне находились концентраторы напряжения. В Процесс усталостной повреждаемости материала при циклическом на этой зоне для повышения точности решения следует применить сгуще гружении достаточно сложен по своей природе, связан со стадийностью из ние КЭ-секти.
менения физико-механических свойств материала, зарождением и продвиже 3. Сгущение сетки целесообразно проводить до размера элемента 10% от нием трещин. Поскольку процесс усталости достаточно длителен и растянут глубины надреза.
во времени, существенное влияние на накопление усталостных повреждений может оказывать характер внешнего воздействия, последовательность чере 57 l 0, l дования высоких и низких ступеней нагружения. Попытка описать процесс - структурный параметр, связанный со свойствами материала;
i усталости на основании феноменологического подхода, например, с помо W - коэффициент, оценивающий темп повреждаемости материала щью линейной гипотезы суммирования усталостных повреждений, не всегда (W < 0 - затухающий ;
W = 0 - линейный;
W > 0 - ускоренный ) дает приемлемые для практики результаты. Имеются предложения об оценке - амплитудное нагружение цикла;
повреждаемости с учетом изменения в материале физико-механических ai свойств, в том числе и на основании нелинейных гипотез суммирования, что, - текущее число циклов нагружения при амплитудном напряжении ai ;
n i по нашему мнению, дает возможность с более обоснованных физических - разрушающее число циклов нагружения при амплитудном напряжении N i позиций описать процесс усталости материала.
;
В работе производится анализ кинетики усталостного повреждения мате ai риала на основании учета физико-механических изменений проходящих в - коэффициент наследственности (для углеродистых сталей );
= 2, металле под циклической нагрузкой.
- нормирующий коэффициент ( ).
с с = Моделирование процесса накопления усталостных повреждений прово Результаты моделирования накопления усталостных повреждений по раз дилось личным гипотезам показаны на рис. 1.
1. по линейной гипотезе суммирования усталостных повреждений Dk =(n1 + n2 + n3 +...nk) (1) 2. по нелинейной гипотезе суммирования (затухающий темп накопления по вреждений) с учетом истории нагружения, определяемой коэффициентом i k (2) D = [n + n ] + n +... n k 1 2 3 k 3. по нелинейной гипотезе суммирования с учетом стадийности усталост ного процесса, где соотношения между двумя последующими ступенями на гружения (3) (1 - a )(1 - n ) exp (ln (c n ) - a ) i i i i i - n D = 1 + i i 75 100 125 150 175 n b 2 b i i i долговечность (в блоках нагружения) - 4. по нелинейной гипотезе (3) с учетом снижения предела выносливости i = (1 - n ) (1 - k ) (4) линейное суммирование - 1, D - 1,0 i нелинейное суммирование i N = N (1 - n )1 - m (1 - k ) (5) O, D 0 i суммирование с учетом стадийности Принимаем, что. Разрушение наступало при, суммирование с учетом снижения предела выносливости 0 D D = i n i ai + 1 ai Рис. 1. - Функция распределения долговечности при случайном внешнем n = ;
a = ;
b = ;
i i i N воздействии (по нормальному закону распределения).
где i ai - ai + 1 Функции распределения долговечности до разрушения получены методом - статического моделирования при внешнем случайном воздействии. Значения W - = n ;
= i i i амплитудного напряжения генерировались с помощью генератора слу ai ai - чайных чисел по нормальному закону распределения. Как видно из рисунка, - наибольшее отклонение от линейной гипотезы дает учет снижения выносли Обозначения:
вости при циклическом деформировании. Сравнение расчетных и экспери - параметры кривой усталости в двойных логарифмических, N, m - 1 ментальных данных показала, что такие подходы к суммированию усталост координатах;
ных повреждений, наряду с корректированной линейной гипотезой суммиро - накопленная повреждаемость на i-ой ступени нагружения;
D i вания Когаева В.П., дают лучшую сходимость с экспериментом.
- коэффициент влияния истории нагружения на повреждаемость материала;
i 59 вероятность разрушения в УДК 621.643.29 УДК 621.643. ВЛИЯНИЕ СХЕМЫ НАМОТКИ НА НАПРЯЖЕННО- ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНЫХ НЕПРАВИЛЬНОСТЕЙ ФОРМЫ СЕЧЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТРУБ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ТРУБ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ Багмутов В.П., Тышкевич В.Н., Светличная В.Б. Багмутов В.П., Тышкевич В.Н., Светличная В.Б.
Наиболее распространенным методом получения труб из армированных При изготовлении труб из армированных пластиков возможно появление непрерывными волокнами пластиков является метод непрерывной намотки технологических дефектов в виде отклонений поперечных сечений от пра [1]. В зависимости от технологической схемы намотки и способа укладки вильной круговой формы. В криволинейных трубах с начальными непра слоев (с нахлестом и без нахлеста) формируется структура с неоднородными вильностями формы сечения под действием внутреннего давления будут воз упругими и прочностными свойствами. Многослойная криволинейная труба никать дополнительные напряжения (манометрический эффект). Многослой рассматривается как участок торообразной оболочки, плавно сопряженной с ная криволинейная труба рассматривается как участок торообразной оболоч прямолинейными участками. Структура материала стенки формируется в ки. Рассматривается изгиб криволинейной трубы, изготовленной из армиро результате перекрестно-спиральной намотки 2k монослоев и зависит от тех- ванного непрерывными волокнами пластика.Материал трубы предполагается нологической схемы. Процесс намотки цилиндрического и торообразного ортотропным, слоистым, с симметричным расположением слоев относитель участка считается непрерывным. но срединной поверхности трубы. При изготовлении криволинейных труб Обозначим R - радиус кривизны продольной оси трубы;
r Црадус попе- намоткой жгутами или лентами постоянной ширины толщина стенки будет речного сечения трубы;
- угол армирования (угол между касательными к переменной в кольцевом направлении:, где - средняя h = h (1- S sin) h c c траектории волокон и направлением осевой линии);
- угол наклона норма толщина стенки при =0;
;
S = ro/o, где ro, o- радиусы поперечного сечения ли к оси вращения оболочки;
m - угол армирования на экваторе ( = /2).
и кривизны продольной оси трубы.Задача решается вариационным методом с Угол армирования на прямолинейных участках принимается постоянным. На учетом действия внутреннего давления и малых отклонений поперечного криволинейных участках функциональная зависимость углов и определя сечения от правильной круговой формы [1,2]. Расчеты проведены для труб с ется схемой намотки: намотка по геодезическим линиям:
= 90 мм;
= 45 мм;
hc = 1,2 мм;
модули упругости вдоль и поперек оси r R + r cos ;
намотка с постоянным углом армирования:
cos = cos m трубы: E= 9380 МПа;
E = 18748 МПа;
= 0,872;
G = 14500 МПа;
и на R чальной эллиптичности 5%. При давлении p1= 0,1 МПа манометрический = m= const;
равновесная схема намотки: 2 R + r cos ;
про tg = эффект обуславливает изменение относительного угла поворота трубы на R + r cos 5,5%, что вызывает напряжения =-4,16 МПа;
=-9,17 МПа. При давлении порциональная схема намотки: R. Определены пре p2= 1,0 МПа, соответственно: 52%;
=-24,76 МПа;
=-35,11 МПа.
tg = tg m R + r cos Расчеты показывают, что в криволинейных трубах всех практически гео делы допустимых значений углов армирования, зависимости для толщины метрических параметров в трубопроводных магистралях с эксплуатацион стенки h = h(). На основании численного анализа МКЭ [2] сделан вывод:
ным давлением не превышающим 0,3 МПа, например в системах кондицио технологические схемы армирования и способы укладки слоев не оказывают нирования ЛА, начальную эллиптичность сечения до 2,5% при расчетах труб заметного влияния на параметры напряженно-деформированного состояния на прочность и жесткость можно не учитывать.
криволинейных труб из армированных пластиков при чистом изгибе. Расхо ждение результатов в зависимости от траектории намотки не превышает 2%, Список литературы от способа укладки - 8%.
1. Тышкевич В.Н., Светличная В.Б. Влияние переменности толщины стенки на напряженно-деформированное состояние криволинейных труб из армиро Список литературы ванных пластиков //Механика и процессы управления: Труды XXXIII Ураль 1. Композиционные материалы: Справочник/ Под ред. В.В. Васильева, ского семинара - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. С. 29 - 33.
Ю.М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990. 512 с.
2. Костовецкий Д.Л. Прочность трубопроводных систем энергетических ус 2. Куликов Ю.А., Лоскутов Ю.В. Механика трубопроводов из армированных тановок. Л.: Энергия, 1973. 264 С.
пластиков: Монография. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. 156 с.
61 УДК 678.743:539.2 УДК 678.743:539. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛОФТОРОПЛАСТОВЫХ ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ МЕДНОФТОРОПЛАСТОВЫХ КОМПОЗИТОВ Адаменко Н.А., Фетисов А.В., Казуров А.В. Адаменко Н.А., Фетисов А.В., Казуров А.В.
Недостатками известных способов получения металлофторопластовых В настоящей работе проводились сравнительные исследования термиче покрытий из порошкообразных материалов являются сложность и трудоем- ского расширения (ТР) металлополимерных композитов на основе фторопла кость технологических операций, повышенные требования к оснастке, полу- ста-4 (Ф-4) и дисперсной меди, получаемых статическим (СП) и взрывным чение покрытий малой протяженности, невысокая адгезионная прочность прессованием (ВП) из смеси порошка с размером частиц меди 40 мкм. Кон покрытия и поверхности изделия. Тем самым ограничиваются области про- центрацию металла варьировали от 10 до 70 % об. Статическое прессование мышленного применения данных способов. В связи с этим важной задачей осуществляли на прессе давлением 100 МПа, взрывное - с помощью энергии является разработка новых способов получения металлофторопластовых по- взрыва по схеме ампульного нагружения. При этом плотность взрывных об крытий из порошкообразного материала на цилиндрической поверхности разцов соответствовала статически спрессованным. Спекание осуществляли в изделия по технологической схеме, обеспечивающей устранение вышеука- свободном состоянии при 380 0С с выдержкой 15 минут на миллиметр тол занных недостатков. щины образца. ТР определяли на установке термомеханического анализа Техническим результатом разработанной технологии является создание ТМИ-1, с помощью специально разработанной оснастки.
металлофторопластового антифрикционного покрытия из порошкообразного Результаты исследований показали, что с повышением температуры ис материала на цилиндрической поверхности изделия с постадийным чередо- пытания происходит увеличение деформации ТР и ее дифференциация при ванием технологических операций, что обеспечивает получение равноплот- изменении концентрации наполнителя. Наиболее высокие значения ТР и их ного покрытия большой протяженности, что, в свою очередь, позволяет по- дифференциация наблюдаются при температуре 415 0С, что наиболее ценно лучать покрытия с повышенной адгезионной прочностью полимера к металлу для сравнительного анализа и дальнейшие результаты указаны для этой тем по всему объему покрытия. пературы.
Способ получения металлофторопластовых покрытий из порошкообраз- Композиты после СП (без спекания) имеют сложную зависимость распре ного материала на цилиндрической поверхности стальной детали, включает деления ТР от концентрации. На участках 10-30 и 50-70 % меди происходит размещение порошка покрытия, состоящего из смеси фторопласта и метал- снижение ТР с 76 до 34 % и с 42 до 25 % соответственно. На участке 30-50 % лического порошка, чередующимися слоями в полости, образованной цилин- меди происходит повышение ТР с 34 до 42 %, что можно связать с ростом дрической поверхностью изделия и пресс-формой, напрессовку покрытия и внутренних напряжений и их вклада в суммарную термическую деформацию последующую термообработку. Способ отличается тем, что перед нанесени- композита.
ем покрытия проводят активацию смеси Ф-4 с металлическим порошком Спекание статически спрессованных композитов уменьшает ТР, что вы взрывным нагружением плоской ударной волной давлением 6-8 ГПа. Акти- звано улучшением адгезионного взаимодействия компонентов и стабилиза вированное состояние металлофторопластовых смесей сохраняется и после цией структуры композитов. При увеличении концентрации металла с 10 до его размола, что обеспечивает повышение адгезионной прочности полимера с 70 % происходит снижение ТР с 40 до 14 %, при этом на участке 30-50 % ме металлом. ди изменения ТР практически не происходит, составляя 27-28 %, что вероят При этом на границе с цилиндрической поверхностью изделия размеща- но связано с возросшей дефектностью структуры.
ют прослойку из активированной смеси Ф-4 с 10-15 % металлического по- ПКМ полученные ВП обладают меньшим ТР, что обусловлено высоким рошка 0,5-0,7 мм, затем последовательно засыпают слой высотой 50-60 мм, адгезионным взаимодействием между полимером и металлом. ТР ПКМ, по состоящий из смеси Ф-4 и 40-50 % металлического порошка, и слой высотой лученных ВП (без спекания), при увеличении концентрации меди с 10 до 1-1,5 мм из активированной смеси Ф-4 и 20-25 % металлического порошка, а % равномерно снижается с 39 до 14 %. Спекание взрывных образцов снижает напрессовку проводят путем статического прессования. ТР с 36 до 7 %.
Таким образом, ВП создает энергетические условия, способствующие по вышению адгезионного взаимодействия компонентов композитов, что обес печивает снижение ТР.
63 УДК 514.181 УДК 519. ГЕОМЕТРО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЧЕТКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЗАВИСИМОСТЕЙ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАБЛЮДЕНИЙ Асеева Е.Н. Бабичев М.С., Фоменков С.А.
Возможность регулирования параметров лазерной обработки в широком В настоящее время все чаще приходится обрабатывать большие массивы интервале режимов позволяет целенаправленно формировать структуру по- экспериментальных данных для идентификации зависимостей между вход верхностного слоя, его физико-механические свойства, такие как твердость, ными и выходными параметрами. Поскольку во время проведения экспери износостойкость, шероховатость, а также геометрические размеры обрабо- мента возникают случайные и систематические погрешности, а иногда и танных участков поверхности. ошибки экспериментаторов, такие массивы содержат немного искаженную Лазерноупрочненные слои имеют чередующиеся структурно- информацию. Это усложняет идентификацию зависимости, так как требует неоднородные зоны повышенной и пониженной твердости. Размеры зон за- применения специальных методов для устранения выбросов.
висят как от взаимного расположения лазерных дорожек-треков, так и от ви- Большинство современных систем идентификации развиваются в направ да предварительной термообработки. лении усовершенствования методов предварительной обработки, что ведет к Методами проективной геометрии были исследованы формы поперечных усложнению систем и замедлению их работы. Альтернативным подходом сечений лазерных треков, получены аналитические зависимости для опреде- является использование технологий, позволяющих производить идентифика ления геометрических параметров лазерноупрочненных слоев, для случаев цию без предварительной обработки входных данных. Одной из таких техно лазерного упрочнения как с перекрытием так и без него, при различном ис- логий является нечеткая нейронная сеть.
ходном состоянии материала. Рассмотрим систему нечеткого вывода Мамдани-Заде [1]. Она состоит из На основании полученных зависимостей составлен алгоритм решения за- трех частей: набора фуззификаторов, агрегатора и дефуззификатора. Фуззи дачи в среде MATHCAD позволяющий, при обработке цилиндрических по- фикаторы переводят вектор входных параметров системы в нечеткие множе верхностей, определять площади и объемы зон с различной твердостью, в ства с различными функциями принадлежности. Для объединения нечетких зависимости от ширины лазерного трека, максимальной толщины слоя, вза- множеств, полученных при работе разных фуззификаторов, применяется аг имного расположения треков на поверхности детали и исходного состояния регатор. Значение выходного параметра получается из нечеткого множества материала. при помощи дефуззификатора.
Предложен новый расчетный параметр, характеризующий объемные Описанную выше систему можно представить в виде конструкции, напо свойства структурно-неоднородного поверхностного слоя - коэффициент минающей нейронную сеть. Эта конструкция называется нечеткой нейрон заполнения слоя твердой фазой ной сетью Ванга-Менделя [1]. Для ее обучения применяется гибридный алго Кс=Аз/А, ритм, заключающийся в циклическом повторении настройки весовых коэф где Аз - площадь зон лазерной закалки;
фициентов агрегатора и параметров функций принадлежности.
А - общая площадь поперечного сечения рассматриваемого слоя. Нечеткая нейронная сеть позволяет аппроксимировать с произвольной С использованием полученных зависимостей рассчитаны оптимальные точностью любую нелинейную функцию многих переменных суммой нечет значения коэффициентов перекрытия Кп, соответствующие максимальным ких функций одной переменной. Они позволяют гладко аппроксимировать значениям Кс. пороговые функции, то есть хорошо сглаживает различные скачки, вызван Полученные расчетные зависимости, связывающие характеристики по- ные погрешностями измерений.
верхностного слоя с технологическими параметрами лазерной обработки, Авторами разработан макет системы идентификации, которая использует позволяют формировать его структуру с наперед заданными физико- описанную выше нечеткую нейронную сеть. Кроме этого, используются и механическими свойствами. стандартные методы идентификации, требующие предварительной обработ ки данных: регрессионный анализ и поисковые методы.
Список литературы 1. Осовский С. Нейронные сети для обработки информации / С. Осовский;
Пер. с пол. И. Д. Рудинского. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 344 с.
65 ББК 74.58 УДК 621.01:539. ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ В ОБЛАСТИ CAD/CAM-ТЕХНОЛОГИЙ МОДЕЛИ НЕГАУССОВСКИХ ПОЛЕЙ В РЕШЕНИИ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ CIMATRON ЗАДАЧ ПРОЧНОСТИ Балакина Н.А. Белов В.Н.
Pages: | 1 | 2 | 3 | 4 | Книги, научные публикации