Введение к работе
-3-
Актуальность работы. В современном машиностроении и строительстве при создании новой техники предъявляются высокие требования к точности расчетов на прочность и деформируемость элементов конструкций и деталей машин с целью обеспечения их надежности, долговечности, снижения материалоемкости при эксплуатации и др. Современные конструкции работают в сложных условиях их деформирования и нагружения, для которых закономерности упругопластического поведения материалов еще недостаточно изучены. В решении этой проблемы ведущую фундаментальную роль играет теория процессов пластического деформирования, наиболее полно учитывающая не только скалярные, но и векторные свойства материалов. Поэтому разработка математических моделей сложного неупругого деформирования материалов является одной из фундаментальных проблем современной механики деформируемого твердого тела и ее инженерных приложений.
От решения этой проблемы зависит решение таких важных прикладных задач, как уточнение расчетов на прочность и деформируемость в технологических процессах обработки металлов давлением, повышение прочности и устойчивости тонкостенных оболочечных конструкций в авиации, космонавтике, при проектировании наводных и подводных аппаратов и многое другое. Разрушению материалов и конструкций, определению их предельных состояний неизбежно предшествуют процессы их сложного упругопластического деформирования. В связи с этим исследование закономерностей процессов упругопластического деформирования материалов и конструкций, экспериментальное обоснование их достоверности является актуальной задачей современной механики деформируемого твердого тела.
Значительный вклад в решение данной проблемы внесли А. А. Ильюшин, В. С. Ленский, Р. А. Васин, А. С. Кравчук, Д. Д. Ивлев, В. Г. Зубчанинов, В. С. Бондарь, Н. Л. Охлопков, Д. В. Георгиевский, А. А. Трещев и др.
Целью диссертационной работы является:
построение математических моделей процессов упругопластического деформирования материалов на основе теории процессов пластического деформирования материалов при сложном нагружении А. А. Ильюшина;
исследование процессов сложного упругопластического деформирования материалов на автоматизированном расчетно-экспериментальном комплексе СН-ЭВМ с целью проверки физической достоверности результатов аналитических и численных решений на основе предложенных математических моделей расчета реализуемых процессов;
разработка алгоритмов и программного обеспечения для численного и графического отображения рассматриваемых процессов;
разработка программного обеспечения обработки экспериментальных данных исследования закономерностей изменения векторных и скалярных свойств материалов при простых и сложных процессах их нагружения и деформирования.
На защиту выносится:
новые определяющие соотношения математических моделей упругопласти-ческого деформирования материалов;
результаты экспериментальных исследований процессов упругопластиче-ского деформирования материалов, полученные на автоматизированном испытательном комплексе СН-ЭВМ и программное обеспечение по их обработке;
результаты численного решения предложенных уравнений новых математических моделей процессов упругопластического деформирования.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработаны новые математические модели процессов сложного упруго-пластического деформирования материалов в рамках теории процессов А. А. Ильюшина;
разработаны алгоритмы и программное обеспечение по решению предложенных уравнений математических моделей, обработке экспериментальных данных и их численному и графическому отображению;
предложены новые универсальные аппроксимации функционалов упруго-пластического деформирования материалов для активных и пассивных процессов;
показано, что предложенные математические модели процессов упругопластического деформирования материалов в целом достоверно описывают закономерности упругопластических процессов на широком классе плоских и пространственных траекторий сложного деформирования.
Практическое значение работы. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволяют рекомендовать использовать математические модели в научных исследованиях и при практических инженерных расчетах процессов сложного упругопластического деформирования.
Внедрение результатов. Полученные в работе результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном и научном процессе при подготовке магистрантов техники и технологии по программе «Теория
-5-и проектирование зданий и сооружений» и подготовке аспирантов по специальности 01.02.04 — «Механика деформируемого твердого тела» в Тверском государственном техническом университете.
Апробация работы. Результаты работы по теме диссертации обсуждались и докладывались на постоянно действующем межвузовском научном семинаре при кафедре «Сопротивление материалов, теория упругости и пластичности» Тверского государственного технического университета (Тверь, 2002-2010 гг.); ежегодном региональном межвузовском научном семинаре «Тверские научные чтения в области механики деформируемого твердого тела» (Тверь, 2005-2010 гг.); на международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы строительства» (Тула, 2002-2006 гг.); на XX международной конференции по теории оболочек и пластин (Нижний Новгород, 2002 г.); на международной школе-семинаре «Современные проблемы механики и прикладной математики» (Воронеж, 2003 г.); на международном коллоквиуме «Евромех-458» в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова (Москва, 2004 г.); на международной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики» (Тула, 2003 г.); на VI международном симпозиуме «Современные проблемы прочности» (В. Новгород, 2003 г.); на школе-семинаре по современным проблемам термовязкопластичности в Московском государственном техническом университете «МАМИ» (Москва, 2007, 2009 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата. Среди них 5 статей опубликованы в журналах, рекомендуемых ВАК для диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах, состоит из введения, шести глав, 81 рисунков, результатов и выводов, списка литературы, включающего 127 наименований.
Похожие диссертации на Моделирование процессов сложного упругопластического деформирования материалов
