Моделирование процессов упругопластического деформирования частей кольца применительно к анализу испытаний материала оболочек твелов

Впервые предложены аналитическая формула для гладкого описания диаграммы растяжения стали ЭК-181 и методика перестройки диаграммы при изменении направления деформирования. На основе этого численно смоделирован процесс распрямления четверти кольцевого образца и его дальнейшего растяжения. Показано, что условный предел текучести материала распрямленного образца на 7,5 % меньше действительного условного предела текучести стали. Показано, что испытание на чистый изгиб консольного образца в виде полуокружности с обработкой диаграммы изгиба (по аналогии с ГОСТ 3565–80 для кручения) дает оценку условного предела текучести, превышающую на 32 % действительный предел текучести. Обоснована возможность численного восстановления диаграммы растяжения по диаграмме чистого изгиба консольно закрепленного полукольцевого образца. Показано, что эта процедура дает значение условного предела текучести стали ЭК-181 с допуском на остаточную деформацию 0,2 %. Проведен анализ методики испытаний колец из оболочек твэлов и предложенного алгоритма для определения условного предела текучести материала кольца. Обращено внимание на произвольность выбора расчетной нагрузки на двухступенчатой диаграмме диаметрального растяжения кольца и отсутствие научного обоснования возможности определения предела текучести на второй части диаграммы. Показано, что эта методика в настоящем виде противоречит стандарту для испытаний на растяжение из-за отсутствия на кольце базы с однородным напряженным состоянием. Поэтому данная методика не рекомендуется для определения значений условного предела текучести при прочностных расчетах.

1. Кипарисов А. Г., Миронов А. А., Михеев Н. Н., Жуков А. Е. Механические испытания материалов. — Н. Новгород: Нижегородский гос. техн. ун-т, 2004. — 81 с.

2. Гольцев В. Ю. Методы механических испытаний и механические свойства материалов. — М.: НИЯУ МИФИ, 2012. — 228 с.

3. Крылов В. Д. Определение предела текучести при изгибе / Вестник ТГУ. 2013. Т. 18. № 4. С. 1937 – 1938.

4. Матюнин В. М., Марченков А. Ю., Волков П. В. Определение условного предела текучести по кинетической диаграмме вдавливания сферического индентора / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 6. С. 57 – 61.

5. Маркочев В. М., Олферьева М. А. Упругопластические состояния и прочность конструкций. — М.: МИФИ, 2001. — 140 с.

6. Маркочев В. М., Тарасов Н. И. Моделирование процессов упругопластического деформирования защитных чехлов оборудования / Атомная энергия. 2016. Т. 121. № 2. С. 85 – 90.

7. Маркочев В. М. Нестационарные поля температур и напряжений в многослойных пластинах. — М.: Изд-во фонда «Сталинград», 2020. — 180 с.

8. Казанцев А. Г., Маркочев В. М., Сугирбеков Б. А. Статистическая оценка определения критической температуры хрупкости металла корпуса реактора ВВЭР-1000 по данным испытаний на ударный изгиб / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 3. С. 47 – 54. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-3-47-54

9. Маркочев В. М. Математическая модель перехода материала из упругого состояния в упругопластическое / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 8. С. 55 – 58. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-8-55-58

10. Панин А. В., Леонтьева-Смирнова М. В., Чернов В. М. и др. Повышение прочностных характеристик стали ЭК-181 на основе многоуровневого подхода физической мезомеханики / Физическая мезомеханика. 2007. Т. 10. № 4. С. 73 – 86.

11. Леонтьева-Смирнова М. В., Измалков И. Н., Валитов И. Р. и др. Определение предела текучести стали ЭК-181 при испытаниях на растяжение кольцевых образцов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 10. С. 56 – 61.

12. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. — 592 c.

13. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. Т. 1. — М.: Изд-во иностранной литературы, 1954. — 647 с.

14. Макаричев Ю. А., Иванников Ю. Н. Методы планирования эксперимента и обработки данных. — Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2016. — 131 с.

15. Сызранцев В. М., Сызранцева К. В., Черная Л. А. Оценка погрешности обработки данных усталостных испытаний методом линейного регрессионного анализа / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 5. С. 50 – 55.