Влияние эффекта Баушингера и упрочнения материала на возникновение вторичных пластических деформаций при автофретировании толстостенного цилиндра


Авторы

Феоктистов С. И.*, Андрианов И. К.**, Тхет Л. ***

Комсомольский-на-Амуре государственный университет (КнАГУ), ул. Ленина, 27, Комсомольск-на-Амуре, 681013, Россия

*e-mail: serg_feo@mail.ru
**e-mail: ivan_andrianov_90@mail.ru
***e-mail: linhtetnaining513028@gmail.ru

Аннотация

Рассмотрена проблема расчета толстостенных осесимметричных цилиндров в условиях гидравлического автофретирования внутренним давлением. Известные аналитические решения таких задач не учитывают
условия возникновения вторичных пластических деформаций при разгрузке. Цель работы заключалась в оценке влияния эффекта Баушингера и упрочнения материала, а также геометрических параметров цилиндра и величины области пластичности в стенке цилиндрической оболочки на условия возникновения вторичных пластических деформаций при разгрузке. Рассмотрена модель поведения материала при знакопеременном нагружении с учетом гипотез и допущений, принятых при решении задачи. Получено уравнение, позволяющее определить условия возникновения вторичных пластических деформаций в зависимости от перечисленных факторов.

Ключевые слова:

вторичные пластические деформации, толстостенный цилиндр, автофретирование, линейное упрочнение, эффект Баушингера

Библиографический список

  1. Нерубайло Б.В., Ву Б.З., Зайцев В.М. К расчету напряжений в цилиндрических сосудах при несимметричном гидростатическом давлении и нагреве // Труды МАИ. 2013. № 67. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=41554

  2. Бабайцев А.В., Бурцев А.Ю., Рабинский Л.Н., Соляев Ю.О. Методика приближенной оценки напряжений в толстостенной осесимметричной композитной конструкции // Труды МАИ. 2019. № 107. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=107879

  3. Петров И.И., Сердюк Д.О., Скопинцев П.Д. Фундаментальные решения для ортотропной цилиндрической оболочки // Труды МАИ. 2022. № 124. – URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=167066. DOI: 10.34759/trd-2022-124-11

  4. Феоктистов С.И., Андрианов И.К., Марьин С.Б. Численно-аналитическая модель напряжённо-деформированного состояния при раздаче тонкостенных трубных заготовок в криволинейной осесимметричной матрице // Труды МАИ. 2023. № 132. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=176840

  5. Aziz Faruque, Kamal S.M., Perl Mordechai, Chetry Avinash. Increasing the load carrying capacity of hollow rotating disks by applying rotational autofrettage // European Journal of Mechanics- A/Solids, 2024, vol. 105, pp. 105231. DOI: 10.1016/j.euromechsol.2024.105231

  6. Sun Lihua, Zhou Rongxuan, Li Guiqin, Li Jianing, Mitrouchev Peter. Simulation Research on Residual Stress of Swage Autofrettage-processed High-Pressure Cylinder // Journal of Physics: Conference Series, 2023, vol. 2587, pp. 012088. DOI: 10.1088/1742-6596/2587/1/012088

  7. Aziz Faruque, Kamal S, Dixit Uday. Enhancing Fatigue Life of Thick-Walled Cylinders through a Hybrid Rotational-Swage Autofrettage-Induced Residual Stresses // Journal of Materials Engineering and Performance, 2024. DOI: 10.1007/s11665-023-09090-y

  8. Chetry Avinash, Kamal S., Mehta Vivek. A Numerical Model for Rotational Autofrettage of Disks Based on von Mises Yield Criterion and Its Application in Strengthening Flanged Disks Used for Joining High Pressure Pipelines // International Journal of Applied Mechanics, 2022, vol. 15. DOI: 10.1142/S1758825123500229

  9. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. – М.: Машиностроение, 1975. – 399 с.

  10. Писаренко Г.С., Можаровскин Н.С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. – Киев: Наукова думка, 1981. – 496 с.

  11. Lee S.L. Residual stress analysis in swage autofrettaged thick-walled cylinders by position-sensitive x-ray diffraction techniques // ASMF International Conference on Pressure Vessels & Piping, Colorado, Technical report, 1993. pp. 1–15.

  12. Huang X.P. A general autofrettage model of a thick-walled cylinder based on tensile–compressive stress–strain curve of a material // Submitted to Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 2005, vol. 40 (6), pp. 599-607. DOI: 10.1243/030932405X1607

  13. Kholdi M., Loghman A., Ashrafi H. Analysis of thick-walled spherical shells subjected to external pressure: Elastoplastic and residual stress analysis // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part L. Journal of Materials Design and Applications, 2020, vol. 234 (I), pp. 186-197. DOI: 10.1177/1464420719882958

  14. Chen P.C. The Bauschinger and hardening effect on residual stresses in an autofrettaged thick-walled cylinder // Pressure Vessel Technol, 1986, vol. 108 (1). pp. 108-112.

  15. Москвитин В.В. Пластичность при переменных нагружениях. – М.: Издательство МГУ, 1965. – 263 с.

  16. Адигамов Р.Р., Андреев В.А., Рогачев С.О., Федотов Е.С., Хадеев Г.Е., Юсупов В.С. Проявление эффекта Баушингера при знакопеременной деформации // Известия высших учебных заведений: Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 7. С. 455-466. DOI: 10.17073/0368-0797-2022-7-455-466

  17. Пыхтунова С.В. К вопросу об эффекте Баушингера // Качество в обработке материалов. 2015. № 1 (3). С. 75-77.

  18. Дощинский Г.А., Ситникова Н.В. Определение величины эффекта Баушингера с ростом степени пластической деформации // Известия Томского политехнического института. 1976. Т. 224. С. 24-28.

  19. Dell H.D., Eliseev V.V., Shapievskaya V.A. Experimental Study of the Bauschinger Effect for Anisotropic Metals // Mechanics of Solids, 2014, vol. 49, no. 5, pp. 561–567.

  20. Zhong Hu, Parker A.P. Implementation and validation of true material constitutive model for accurate modeling of thick-walled cylinder swage autofrettage // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2021. vol. 191. pp 104378. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2021.104378


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход