Наведено огляд результату виконаних експериментальних досліджень з проблеми високотемпературних процесів повзучості, довготривалої міцності та багатоциклової втоми. Акценти зроблено на методах обробки результату експериментів, обгрунтуванні та побудові єдиних діаграм деформування та руйнування, створенні системи ідентифікуючих експериментів. Виявлено та систематизовано нові механічні ефекти, пов'язані з дією високих температур і вібрацій.

Приведены результаты исследований по разработке моделей одночастотных нелинейных колебаний и диссипативного разогрева неупругих пьезоэлектрических пространственных тел. Рассмотрены вопросы построения теорий амплитудных определяющих уравнений с обоснованием концепции амплитудно-зависимых комплексных модулей, постановки на их основе связанных задач термомеханики. Представлены методы решения нелинейных краевых задач, проанализированы эффекты, порождаемые диссипацией энергии, взаимодействие электромеханических и тепловых полей, физическая нелинейность и зависимость свойств пассивных и активных (пьезоэлектрических) материалов от температуры. Изложена интегральная оценка энергопреобразования и диссипации в объеме пьезоэлектрических тел.

Індекс рубрикатора НБУВ: В372.314.4 + В251.320.65

Рубрики:

Задачі температурні < Теорія повзучості і релаксації напружень >

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано методику наближеної конкретизації функціоналів рівнянь термов'язкопластичності, що описують процеси складного навантаження ізотропних матеріалів по довільних плоских траєкторіях. Враховано запізнення векторних і скалярних властивостей матеріалу. Використано результати базових експериментів на побудову миттєвих діаграм деформування та діаграм повзучості. За запропонованою методикою розраховано конкретний процес деформування по заданому процесу навантаження. Результати розрахунку добре узгоджуються з експериментальними даними.

У межах зв'язаної задачі термомеханіки розвинено спрощений підхід до дослідження коливань і дисипативного розігріву металічних елементів конструкцій під час гармонічного навантаження в області мікро- та макронепружного деформування. Механічну поведінку матеріалу описано за допомогою комплексних модулів, які залежать від інтенсивності амплітуд деформацій і визначаються в області як мікро-, так і макронепружного деформування. На прикладі задачі про резонансні коливання та вібророзігрів тришарової балки досліджено амплітудно-частотні характеристики польових величин і поведінку температури розігріву в інтервалі навантажень, який містить області мікро- та макронепружності.

Розглянуто задачу про радіальні коливання та дисипативний розігрів кільцевої поляризованої по товщині п'єзокерамічної пластинки з неоднорідно електродованими площинами, які навантажені гармонічним електричним збудженням. В'язкопружна поведінка п'єзокераміки описується концепцією комплексних величин. У разі квазістатичного гармонічного навантаження побудовано аналітичний розв'язок задачі. Динамічна нелінійна задача зв'язаної термов'язкопружності з урахуванням температурної залежності властивостей п'єзокераміки розв'язується за допомогою методу крокового інтегрування в часі з використанням числових методів дискретної ортогоналізації та кінцевих різниць. На основі числових розрахунків для п'єзокераміки ЦТСтБС-2 проведено аналіз впливу неоднорідного покриття електродами зовнішніх площин пластинки на напружено-деформований стан, власну частоту й амплітудно- і температурно-частотні характеристики.

Изложен метод последовательных приближений по траекториям нагружения для определения термовязкоупругопластического напряженно-деформированного состояния слоистых оболочек в процессах сложного осесимметричного нагружения. Использованы определяющие уравнения деформационного типа, которое описывают процессы нагружения по произвольным плоским траекториям. Приведен числовой пример.

Досліджено плавлення ультратонкої плівки мастила під час тертя між атомарно плоскими поверхнями з урахуванням флуктуацій їх температури, які описуються процесом Орнштейна - Улєнбєка. Розглянуто поведінку найбільш імовірного значення пружних зсувних напружень, що виникають у мастилі, та побудовано фазові діаграми як у випадку переходу другого роду - плавлення аморфного мастила, так і першого роду - плавлення кристалічного мастила. Показано, що для першого випадку флуктуації температури поверхонь тертя призводять до характерної для переходу першого роду появи області переривчастого тертя, яка поділяє області сухого та рідинного тертя. У другому випадку виникають два стаціонарні стани, що відповідають значенням пружних зсувних напружень, у разі яких реалізується метастабільне та стійке рідинне тертя. Збільшення часу кореляції флуктуацій температури поверхонь тертя призводить до зростання її значення, необхідного для реалізації рідинного тертя.

На підставі числового моделювання вивчено коливання і вібророзігрів прямокутної призми з циліндричним включенням у разі гармонічного навантаження. Досліджено вплив жорсткості включення та силового і кінематичного типу навантаження на кінетику, просторовий розподіл температури і критичні параметри термічної нестійкості.

На основі скінченно-елементної методики запропоновано алгоритм розрахунку термов'язкопружнопластичного напружено-деформованого стану об'ємних тіл за складного термосилового навантаження. Вважається, що довільний елемент тіла деформується по прямолінійній траєкторії або траєкторії малої кривизни. Тривимірний напружено-деформований стан елементів тіла визначається з використанням ітераційного методу додаткових деформацій. Для апробації запропонованої методики проведено розрахунки тривимірного в'язкопружного напружено-деформованого стану порожнистого циліндра та термопластичного стану диска.

На базе термомеханической теории вязкоупругости типа Кельвина - Фойгта с использованием метода усреднения по толщине построена термовязкоупругая модель тонкого промежуточного слоя и получены обобщённые термомеханические условия сопряжения типа Винклера для твёрдых тел в динамическом режиме при неидеальном тепловом контакте. Показано, что эти условия представляют собой обобщенную классическую модель, а также получены формулы, удобные для практического применения. Путем предельного перехода при дополнительных допущениях об упругих модулях промежуточного слоя выведены различные классические условия термомеханического контакта, а также их обобщения.

Ключ. слова: multicomponent continua, constitutive equations, mechano-ther-mo-diffusion, electric field, viscoelasticity
Індекс рубрикатора НБУВ: В251.331 + В251.320.65

Рубрики:

Теорія в'язкопружності

Задачі температурні < Теорія повзучості і релаксації напружень >

Шифр НБУВ: Ж72935 Пошук видання у каталогах НБУВ 

На модельній задачі про нестаціонарний нагрів суцільного пружного циліндра з тонким приповерхневим шаром розглянуто два підходи до розв'язування крайових задач дифузії тепла чи речовини з нестаціонарними граничними умовами. З використанням розвиненого для таких задач методу власних функцій одержано розв'язок у вигляді розвинення в узагальнений ряд Фур'є за власними функціями некласичної задачі Штурма - Ліувілля зі спектральним параметром за граничних умов. Згідно з іншим підходом зроблено заміну нестаціонарної граничної умови класичною умовою першого роду та вихідну задачу зведено до відшукання розв'язку інтегро-диференціального рівняння з інтегральним ядром типу Вольтерра, яке розв'язується за допомогою числового методу. Виконано порівняльний аналіз одержаних розв'язків.

Изложена методика определения осесимметричного геометрически нелинейного термовязкоупругопластического состояния слоистых оболочек вращения с учетом повреждаемости материала. Методика основана на геометрически нелинейных соотношениях теории тонких оболочек, учитывающих деформации поперечного сдвига. В качестве уравнений состояния использованы соотношения термовязкопластичности, описывающие деформирование элемента тела по траекториям малой кривизны. Входящее в кинетические уравнения повреждаемости и ползучести эквивалентное напряжение определено критерием длительной прочности, учитывающим влияние вида напряженного состояния. Методика проиллюстрирована численными результатами.

Викладено методику визначення вісесиметричного термов'язкопружнопластичного стану гнучких оболонок із урахуванням пошкоджуваності матеріалу. Методика базується на геометрично нелінійних співвідношеннях теорії тонких оболонок, що враховують деформації поперечного зсуву. Як рівняння стану використано співвідношення термов'язкопластичності, що описують деформування елемента тіла по траєкторіях малої кривизни. Еквівалентне напруження, що входить до кінетичних рівнянь пошкоджуванності та повзучості, визначено критерієм довготривалої міцності, який враховує вплив виду напруженого стану. Як приклад розглянуто термов'язкопружнопластичне деформування гнучкої гофрованої оболонки та визначено час до ії руйнування.

Рассмотрена проблема поверхностной потери устойчивости в слоистом покрытии при совместном действии следящих поверхностных нагрузок и стационарного температурного поля. Материал слоев и основания считается линейно упругим, трансверсально-изотропным. Между отдельными элементами слоистой среды предполагается выполнение условий абсолютно жесткого силового и идеального теплового контактов.

Экспериментально исследовано рассеяние энергии в металлах при пластическом деформировании и разработке термодинамической модели для изучения накопления наклепа при пластическом деформировании и разрушении. Предложенная модель основана на статистическом описании коллективных свойств мезоскопических дефектов и на разделении пластической деформации на две части (диссипативную и общую). Общая пластическая деформация рассмотрена как независимая термодинамическая переменная, что позволило определить термодинамический потенциал системы. Полученные определяющие соотношения применены для численного моделирования результатов испытаний на растяжение и циклических испытаний. Численные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Розроблено моделі та числово-аналітичні методи розв'язання задач про стаціонарні полігармонічні коливання та дисипативний розігрів в'язкопружних тіл за дії на них рухомих поверхневих навантажень. За умов припущення, що властивості матеріалу не залежать від температури, спряжена лінійна задача термов'язкопружності розділяється на дві окремі задачі - задачу механіки та задачу теплопровідності з відомим джерелом тепла, що визначається дисипативною функцією. В цьому випадку одержано аналітичні розв'язки плоских квазістаціонарних задач для циліндра та шару, а також динамічних задач для тонкостінних елементів (стрижня, пластини, циліндричної панелі, замкнутої циліндричної оболонки). Особливу увагу приділено полігармонічному деформуванню, викликаному коченням циліндра по жорсткій основі. З урахуванням залежності властивостей матеріалу від температури розв'язано плоскі задачі про теплову нестійкість циліндра та шару. Досліджено вплив геометричних характеристик тіл, ширини області навантаження, швидкості руху навантаження, теплових граничних умов та інших даних на термомеханічну поведінку вказаних в'язкопружних тіл.

Экспериментально исследована ориентационная зависимость скорости неустановившейся высокотемпературной ползучести монокристаллов NaCl и KCl при неоднородном распределении напряжений. Обнаруженная анизотропия высокотемпературной ползучести монокристаллов при изгибе объяснена совместным анализом распределения напряжений при деформации изгибом, количеством возможных дислокаций, обеспечивающих деформацию, величиной приведенных сдвиговых напряжений, вызывающих скольжение дислокаций, и дислокационными структурами монокристаллов после ползучести. Показано, что при затрудненном скольжении дислокаций в системе легкого скольжения активизируется новая система скольжения, начиная с некоторой температуры.

На базі нового підходу досліджено вплив змішаних механічних граничних умов на ефективність активного демпфірування вимушених резонансних коливань термов'язкопружних ортотропних пластин. Задачу розв'язано за допомогою методу Бубнова - Гальоркіна. Одержано формули для різниці потенціалів, яку потрібно підвести до актуатора для демпфірування першої моди коливань. Показано, що механічні граничні умови, дисипативні властивості матеріалів і розміри сенсорів та актуаторів суттєво впливають на ефективність активного демпфірування коливань пластин.