III Всероссийская конференция
"Деформирование и разрушение структурно-
неоднородных сред и конструкций",
посвященная 100-летию со дня рождения
академика Ю.Н. Работнова

Полоник М.В.   Галимзянова К.Н.  

Моделирование снижения уровня остаточных напряжений в твердых телах на стадии выдержки при температурном воздействии

Докладчик: Полоник М.В.

В результате деформирования, неравномерного нагрева, охлаждения или каких-либо структурных превращений в твердых телах возникают остаточные напряжения. Существует необходимость в разработке и применении различных способов, приводящих к снятию таких напряжений, так как их наложение  на вновь приложенную внешнюю нагрузку, может привести к таким большим суммарным напряжениям, которые вызывают нежелательные изменения формы (коробление) или даже разрушение. Примером такого способа может служить технологический процесс отжига, заключающегося в равномерном медленном нагревании до определенной температуры, выдержке и последующем, медленном, охлаждении. Такой процесс в работе моделируем в рамках линейной теории упругопластического тела, на примере бесконечного полого цилиндра с накопленными в процессе одномерного деформирования остаточными напряжениями. С помощью интерполяционной функции, построенной по экспериментальным данным при различных температурах, задаем изменение предела текучести материала. Учтено, что, моделирование процесса  по типу «нагрев–охлаждение», ведет к накоплению в деформируемой упругопластической среде остаточных напряжений, а не к их снятию. Более того, при этом, возникают нежелательные эффекты, связанные с зарождением области с растягивающимися напряжениями – область повторного пластического течения.  Данный результат объясняется тем, что после стадии нагрева не была учтена стадия выдержки при некоторой постоянной температуре, характерной для каждого материала. Поэтому в работе моделирование снижения уровня остаточных напряжений в твердых телах осуществляется с учетом такой необходимости. Поскольку для материалов, находящихся под длительным влиянием неизменной температуры, характерно проявление свойств ползучести, стадию выдержки моделируем с учетом этих свойств. Ползучесть, приводящую к накоплению необратимых деформаций, описываем с помощью степенного закона Нортона. Проведенный расчет показал, что уже на стадии выдержки происходит релаксация напряжений, при охлаждении до комнатной температуры ранее указанных отрицательных эффектов не возникает, уровень остаточных напряжений существенно снижается. Таким образом,  именно учет ползучести на стадии выдержки позволяет получить результат, имеющий место в технологической практике.