Побудова узагальненої кривої зміцнення для ізотропних пластичних металевих матеріалів

Г. В. Козбур; О. К. Шкодзінський; І. Р. Козбур

doi:10.31471/1993-9965-2020-1(48)-38-46

Автор(и)

Г. В. Козбур Тернопільський національний технічний університет ім.І.Пулюя, м.Тернопіль, вул.Руська, 56
О. К. Шкодзінський Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя; 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56
І. Р. Козбур Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя; 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9965-2020-1(48)-38-46

Ключові слова:

узагальнена деформаційна крива, ділянка зміцнення, критерій текучості, гіпотеза існування єдиної кривої, діаграма розсіювання експериментальних даних, кореляція

Анотація

Одним з основних шляхів підвищення надійності та водночас зменшення матеріалоємності труб під тиском, що використовуються у нафтогазотранспортній системі, є удосконалення теоретично-розрахункового апарату для прогнозування критичних навантажень, що виникають в їх стінках. Базовою для таких досліджень є задача підвищення точності та достовірності розрахунків на етапі визначення механічних характеристик конструкційних матеріалів. Прогнозування граничних напружень і деформацій в матеріалі здійснюють, апроксимуючи дані експериментів деформаційними кривими або граничними поверхнями плинності. Метою роботи є запропонувати універсальний спосіб отримання узагальненої кривої, яка б найкраще узгоджувалась з даними експерименту для кожного конкретного матеріалу. У публікації описано метод отримання однопараметричної моделі узагальненої кривої деформування для пластичних металевих матеріалів. Для отримання значення параметра p як сталої матеріалу потрібно мати результати кількох найпростіших дослідів двоосного розтягу при різних комбінаціях співвідношень головних напружень. Для максимально точної калькуляції сталої матеріалу p необхідно мінімізувати вплив похибок на етапах підготовки, випробовування та обробки результатів. Перевірка моделі для інших матеріалів та підбір додаткових показників валідності дозволить із задовільною точністю описувати узагальнену криву деформування та прогнозувати напружено-деформований стан матеріалу. У комплексі з методиками врахування геометрії конструкцій отриману узагальнену криву можна використовувати для прогнозування значень реальних напружень, що виникають в стінках труб під тиском.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Semenov A. A. Analysis of the strength of shell structures, made from modern materials, according to various strength criteria. Diagnos-tics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2018. Iss. 1. P. 16 – 33. URL: https://doi.org/10.17804/2410-9908.2018.1.016-033

Law M, Bowie G, Fletcher L, Piper J. Burst pressure and failure strain in pipeline. Journal of Pipeline Integrity. 2004. P. 95–113. URL: https://www.researchgate.net/publication/ 283925162_Burst_pressure_and_failure_strain_in_pipeline

Zhang Sh., Wang Q., Zho, W. Implemen-tation of the Tresca yield criterion in finite element analysis of burst capacity of pipelines. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2019. Vol. 172, P. 180-187. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2019.03.037

Bony, M., Alamilla, J. L., Vai, R., Flores, E. Failure pressure in corroded pipelines based on equivalent solutions for undamaged pipe. ASME. J. Pressure Vessel Technol. 2010; 132(5): 051001. URL: https://doi.org/10.1115/1.4001801

Zhu, Xian-Kui, Leis, Brian N. Prediction and Comparison of Burst Pressure for Line Pipes. Proceedings of the 2010 8th Internation-al Pipeline Conference. 2010 8th International Pipeline Conference, Volume 1. Calgary, Alberta, Canada. September 27 – October 1, 2010. P. 873-880. ASME. URL: https://doi.org/10.1115/IPC2010-31581

Xian-Kui Zhu, Brian N. Leis, Average shear stress yield criterion and its application to plastic collapse analysis of pipelines, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2006, Volume 83, Iss. 9, P. 663-671. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2006.06.001. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308016106001281)

Hui-Er X. A linearized and unified yield criterion of metals and its application. Appl Math Mech, 1994. Iss. 15, P. 485–489. URL: https://doi.org/10.1007/BF02451498

Billington E.W. Generalized isotropic yield criterion for incompressible materials. Ac-ta Mechanica. 1988. Iss. 72, P. 1–20. URL: https://doi.org/10.1007/BF01176540

Emmens W.C., Van Den Boogaard A.H. A Yield Criterion Based on Mean Shear Stress. Key Engineering Materials. 2014. P. 611 – 612. URL: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ kem.611-612.3

Pisarenko G. S., Lebedev A. A. Deformi-rovanie i prochnost materialov pri slozhnom napryazhennom sostoyanii. Kiev: Nauk. dumka, 1976 [in Russian].

Lebedev A.A., Kovalchuk B.I., Giginyak F.F., Lamashevskiy V.P. Mehanicheskie svoystva konstruktsionnyih materialov pri slozhnom napryazhennom sostoyanii / Pod red. akademika NAN Ukrainyi A.A.Lebedeva. Kiev: Izdatelskiy dom “In Yure”, 2003. 540 p. [in Russian].

Drucker D.C. and Prager W. Soil mechanics and plastic analysis for limit design. Quart. Appl. Math. 1952. 10, No 2. P. 157–165

Yagn Yu.I. Novyie metodyi rascheta na prochnost. Vestnik inzhenerov i tehnikov, 1931, Vol. 6. P. 122–127. [in Russian]

Raschet na prochnost detaley mashin: Spravochnik / I. A. Birger, B. F. Shorr, G. B. Iosilevich. 4-e izd., pererab. i dop. M.: Mashinostroenie, 1993. 640 p. [in Russian]

Potapova L. B., Yartsev V. P. Statisticheskiy kriteriy tekuchesti tverdyih materialov pri slozhnom napryazhennom sostoyanii. Vestnik TGTU. 2003. No3. [in Russian]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ statisticheskiy-kriteriy-tekuchesti-tverdyh-materialov-pri-slozhnom-napryazhennom-sostoyanii

Oreshko E.I., Erasov V.S., Grinevich D.V., Shershak P.V. Obzor kriteriev prochnosti materialov. Trudyi VIAM. 2019. No 9 (81). [in Russian] URL: http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=1467

YU, M.H., Advances in strength theories for materials under complex stress state in the 20th Century. Appl. Mech. Rev. 2002. 55, 3, P. 169–218. URL: https://doi.org/10.1115/1.1472455

Mehanicheskoe povedenie materialov pri razlichnyih vidah nagruzheniya / V.T.Troschenko, A.A.Lebedev, V.A.Strizhalo i dr. K.: Logos, 2000. 570 p.

Shkodzinsky O., Kozbur G., Kostyshyn S. (2005) Metodyka uzahalnennia diahramy deformuvannia izotropnykh materialiv dlia skladnoho napruzhenoho stanu [The technique of generalizing the diagram of isotropic material deformation in case of complex stressed state]. Scientific Journal of TSTU (Tern.), vol. 10, no 1, PP. 25-30. [in Ukrainian]. URL: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/31408

Hosford, W. F. A Generalized Isotropic Yield Criterion. ASME. J. Appl. Mech. June 1972; Т. 39(2). P. 607–609. URL: https://doi.org/10.1115/1.3422732

Kaminskiy A.A., Bastun V.N. Deforma-tsionnoe uprochnenie i razrushenie metallov pri peremennyih protsessah nagruzheniya. K.: Nauk.dumka, 1985. 168 p. [in Russian]