Экспериментально-теоретическое исследование определяющих соотношений, критериев прочности и устойчивости процессов деформированияНИР

Experimental and theoretical investigation of constitutive relations, strength criteria, and stability of deformation processes

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Экспериментально-теоретическое исследование определяющих соотношений, критериев прочности и устойчивости процессов деформирования
Результаты этапа: Проведён асимптотический анализ собственных значений и собственных функций в задаче Орра–Зоммерфельда в случае малой по определенной мере скорости основного плоскопараллельного сдвигового течения в слое ньютоновской вязкой жидкости. Исследовано напряженно-деформированное состояние, возникающее при динамическом растяжении однородного стержня из несжимаемого идеально жесткопластического материала, удовлетворяющего критерию Мизеса — Генки. Выполнен первый этап масштабного исследования механических свойств специальных конструкционных материалов в условиях высокоскоростного нагружения. Проведены статические эксперименты на одноосное растяжение (вплоть до разрушения) и динамические испытания по методу Кольского и его модификациям на растяжение, сжатие и сдвиг с использованием разрезного стержня Гопкинсона в диапазоне скоростей деформаций 500 – 2000 с-1. Продолжено системное аналитическое исследование качественных свойств, арсенала возможностей, области применимости и приложений физически нелинейного ОС Ю.Н. Работнова для изотропных вязкоупругих материалов с четырьмя произвольными материальными функциями, линейного интегрального ОС вязкоупругости Больцмана-Вольтерры с произвольными функциями сдвиговой и объемной ползучести (релаксации) и нелинейного определяющего соотношения (ОС) типа Максвелла для изотропных вязкоупругопластичных материалов. Проведен анализ возможностей описания процесса деформирования в виде двухзвенной ломаной с помощью различных вариантов теории пластического течения, представленных в программном комплексе ANSYS. Показано, что векторные и скалярные свойства, характерные для процессов деформирования по двухзвенным ломаным, на качественном уровне могут быть описаны определяющими соотношениями теории течения с линейным кинематическим упрочнением. Проведены экспериментальные исследования вязкоупругих свойств столбчатого морского льда. Показано существенное различие реологических свойств морского льда в вертикальном и горизонтальном направлениях. Продолжены работы по исследованию вязкоупругих свойств резинокордных композитов. Проведены эксперименты по определению вязкоупругих параметров резины и резинокорда.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Экспериментально-теоретическое исследование определяющих соотношений, критериев прочности и устойчивости процессов деформирования
Результаты этапа: Проведена идентификация материальных параметров модели Джонсона-Кука для конструкционных металлических и неметаллических материалов по результатам статических и динамических экспериментов по методу Кольского. Для верификации модели Джонсона-Кука проделаны натурные и виртуальные ударные тесты по пробиванию пластин различной толщины твердыми цилиндрическими ударниками. Аналитически изучены общие свойства семейств кривых релаксации напряжения с произвольной монотонной начальной стадией деформирования, порождаемых физически нелинейным определяющим соотношением Работнова для вязкоупругопластичных материалов с двумя произвольными материальными функциями. В трёхмерном пространстве рассмотрен класс степенных тензорных рядов (определяющих соотношений) с коэффициентами (материальными функциями), являющимися функциями трёх независимых инвариантов. На основе формулы Гамильтона – Кели найдены в виде матричных рядов точные выражения для коэффициентов трёхчленных представлений таких степенных рядов. Выведена взаимосвязь коэффициентов прямых и обратных трёхчленных определяющих соотношений. Для изотропных упругих сплошных сред рассмотрен класс тензорно нелинейных определяющих соотношений, связывающих напряжения с малыми деформациями и включающих три материальные функции от какой-либо тройки независимых инвариантов. Выведены общие условия на эти материальные функции, при которых девиаторные и шаровые свойства тензор-функции, задающей оператор определяющих соотношений, не связаны друг с другом. Построено точное решение квазистатической задачи об определении напряженно-деформированного состояния полого цилиндра (толстостенной трубы) из физически нелинейного вязкоупругого материала в случае задания радиального перемещения внутренней поверхности трубы и давления на внешней поверхности, медленно меняющихся во времени, в частности задачи о релаксации напряжений в трубе. Разработан численно-аналитический метод определения трехмерного неоднородного поля упругих остаточных напряжений по данным оптических измерений компонент вектора перемещений при пошаговом сверлении отверстий. Проведен анализ развития хрупкого усталостного разрушения титановых сплавов (на примере сплавов АТ6 и ВТ3-1) при одноосном нагружении во всем диапазоне коэффициентов асимметрии цикла в области много- и гигацикловой усталости и получено удовлетворительное соответствие опытным данным. В программном комплексе QFORM численно исследовано влияние параметров закона контактного трения и упрочнения материала заготовки на решение задачи о вдавливании жесткого штампа с пазами в тонкую пластину. Определены параметры закона трения, дающие величину силы прессования, сравнимую с полученной в эксперименте на прессование свинцовой пластины с квадратной сеткой ребер жесткости. Проведен цикл работ по исследованию эффекта Маллинза на образцах из резинокордного материала. Теоретически и экспериментально исследовано влияние осевого сжатия трубчатого цилиндрического образца на распространение продольной трещины при кручении.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Экспериментально-теоретическое исследование определяющих соотношений, критериев прочности и устойчивости процессов деформирования
Результаты этапа: Проведено экспериментальное исследование механических свойств высокопрочной стали А-3 в условиях квазистатического и высокоскоростного нагружений. Разработаны новые экспериментальные методики для построения деформационных диаграмм для материалов, чувствительных к скорости деформаций и виду НДС, в экспериментах на совместные растяжение-сжатие с кручением сплошных или толстостенных круговых цилиндрических образцов с учетом конечных деформаций. Исследованы течения несжимаемых сред с тензорно линейными определяющими соотношениями, включающими произвольную скалярную нелинейность в виде монотонно возрастающей функции упрочнения. Исследованы задачи дискретного контакта упругого слоя и жесткого штампа с заранее неизвестными площадками фактического контакта. Продолжено исследование физически нелинейного определяющего соотношения с двумя материальными функциями для вязкоупругопластичных материалов с целью выявления комплекса моделируемых им реологических эффектов и границ области применимости, сфер влияния материальных функций и ограничений на них, способов идентификации и верификации. Проведено системное аналитическое исследование математических свойств предложенного ранее прототипа нелинейного определяющего соотношения типа Максвелла для описания сдвигового течения тиксотропных сред. Проведено тестирование предложенного метода определения неоднородных по глубине остаточных напряжений по результатам измерения перемещений в методе пошагового сверления отверстия. Проведены исследования взаимодействия дрейфующего поля ровного льда с наклонной гранью широкой платформы или протяженного защитного мола. Проведены теоретические, экспериментальные и численные исследования задачи о колебании вертикального весомого упругого стержня. Исследовано реономное поведение резины, используемой в шинах в брекере, при квазистатическом нагружении с постоянной скоростью. Выполнен первый этап работ по созданию программной оболочки-ассистента для объединения функций по сопровождению, сбору и анализу результатов экспериментов для «Комплекса для динамических испытаний материалов по методу Кольского».
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Экспериментально-теоретическое исследование определяющих соотношений, критериев прочности и устойчивости процессов деформирования
Результаты этапа:
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Экспериментально-теоретическое исследование определяющих соотношений, критериев прочности и устойчивости процессов деформирования
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".