Введение к работе
, тдзл 1
U^i—ff і и ' $ уальность темы. При проектировании и эксп- . луатации элементов конструкций, работающих в условиях импульсного нагружения, а именно: оболочек импульсных ламп интенсивного света, технологической оснастки для штамповки взрывом, стволов и камер сгорания технологических пушек и т.д. - возникает необходимость в прочностных расчетах осесимметричных тел, основу которых составляет определение и исследование их напряженно-деформированного состояния (НДС).
Для решения указанных задач используются- как аналитические, так и численные методы, обладающие своими достоинствами и недостатками .
Область применения аналитических методов ограничена, прежде всего сложностью задач динамической теории упругости, которые далеко не всегда могут быть решены аналитически, При этом сложную задачу приводят к более простой, что снижает достоверность решения.
Возможности применения численных методов ограничены, в основном, потребными ресурсами времени и памяти ЭВМ с одной стороны, и требуемой точностью решения - с другой. В связи с этим применение эффективных численных методов, каким является метод пространственных характеристик, для решения двумерных задач динамической упругости является проблемой весьма актуальной.
Целью, работы является-: исследование НДС осесимметричных тел методом пространственных характеристик при импульсном нагружении.
На защиту выносится.
Развитие метода пространственных характеристик в применении к исследованию НДС осесимметричннх тел.
Особенности напряженного состояния цилиндр1* КОНО'ШОЙ ДЛЙІМ,
конусов и осесимметричных тел с криволинейной образующей.
Методики прочностных расчетов осесимметричных матриц для штамповки импульсными источниками энергии, базирующиеся на численном решении задач динамической теории упругости предложенным методом пространственных характеристик.
Н. аучная нов'изна результатов работы, выносимых на защиту состоит в следующем:
расширены возможности применения метода пространственных характеристик для решения ряда осесимметричных задач динамической теории упругости;
получены системы конечно-разностных уравнений для определения НДС на площадках, повернутых относительно координатных осей;
составлены дополнительные уравнения, учитывающие вращение элементарных объемов в угловых точках, что позволило определить*' решение д?я случаев; когда представляется возможным составить три уравнения, исходя из граничных условий в указанных точках;
получено точное (аналитическое) решение в угловых точках для некоторых типов граничных условий, позволившее в совокупности с методом пространственных характеристик, в частности, определить НДС цилиндра с жестко-закрепленными торцевыми поверхностями;
разработана методика, основанная на разделении исследуемой области на более простые, позволившая получить решения для ступенчатых .цилиндров и задач с разрывами в граничных условиях;
. - получены численные решения методом пространственных харак
теристик задач динамической теории упругости для конусов и осе
симметричных тел с криволинейной образующей; " "
г разработаны методики прочностных расчетов осесимметричных матриц для штамповки взрывом с использованием двумерной расчетной схемы;
- получены данные, показывающие пределы, в которых одномерная модель длинного цилиндра может быть применена для оценки прочности конических И'оживальных матриц.
Практическая ценность работы заключается в создании методик расчетов и пакета научно-прикладных программ для исследования НДС и прочностных расчетов осесимметричных тел при импульсном нагружении.
Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана АН СССР на 1986-1990 гг. (координационный план МинЕУЗа СССР в области механики, приказ МинЕУЗа СССР >М45 от. 19.06.85 г.)пробле-ма 2.4, тема 24.2 "Разработка методов решения задач о волновых процессах в деформируемых телах при ударных силовых и температурных воздействиях, в том числе задач ударного взаимодействия деформируемых тел".
Результаты работы вошли в руководящий технический материал "Прочность технологической оснастки при импульсном формообразовании полусферических оболочек, и замкнутых осесимметричных обечаек", являющийся дополнением к действующему на предприятиях МАП СССР ОСТУ, а также использованы при выполнении хоздоговора №107-48/89 "Исследование динамических- свойств композиционных материалов на основе высокопрочных сталей" и переданы в НИО Белорусского республиканского НТК- порошковой металлургии.
Методики прочностных расчетов цилиндрических и конических матриц для штамповки взрывом, разработанные в рамках г/б НИР ГІ07-І/90 "Исследование НДС оснастки, оборудования и деформируемых заготовок при импульсном нагружении" применяется в проблем-. ной лаборатории по использованию импульсных источников энергии в промышленности при Харьковском авиационном институте.
Достоверность результатов, получен-
_ 4 -них в диссертационной работе обеспечивается использованием строго обоснованных математических методов и подтверждается тестовой и экспериментальной проверками. Решения базируются на использовании известных уравнений теории упругости. Для оперативного контроля точности и устойчивости решения предусмотрено определение полной, энергии исследуемого тела и сравнение ее с работой, выполненной внешними силами.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзной научно-технической конференции "Использование импульсных источников энергии в промышленности" (Харьков, 1985 г.), на республиканском семинаре "Прочность и формоизменение элементов конструкций при воздействии физико-механических полей" (Киев, 1987 г.), на УШ Всесоюзной научно-технической конференции "Сварка, резка и обработка взрывом металлоконструкций" (Минск, I9S0 г.), на П республиканском семинаре "Прочность и формоизменение конструкций при воздействии динамических физико-механических полей" (Киев, 1990г), на Всесоюзной научно-технической конференции "Импульсная обработка металлов" (Харьков, I9S0 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем р'аботы. Диссертация состоит из введения,'.семи разделов, выводов по работе, списка использованных источников и приложения, изложенных на 182 страницах машинописного текста с 118 рисунками и 10 таблицами.