- Код статьи
- S30346428S1026351925010012-1
- DOI
- 10.7868/S3034642825010012
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 1
- Страницы
- 3-32
- Аннотация
- Разработана численно-аналитическая модель структурной механики многонаправленно армированных металлокомпозитов, работающих в условиях кратковременной ползучести. Материалы компонентов металлокомпозиции однородны и изотропны; учитываются их термочувствительность и термоупругопластическое деформирование. Пластическое поведение фаз композиции описывается соотношениями теории течения с изотропным упрочнением. В качестве параметра поврежденности компонентов металлокомпозиции используется их относительная механическая деформация, накопленная в процессе нагружения, – деформационный критерий разрушения при кратковременной ползучести металлов. Для построения указанной математической модели в силу существенной ее физической нелинейности применен алгоритм переменных шагов по времени. Линеаризация определяющих уравнений для компонентов и металлокомпозиции в целом на каждом шаге по времени осуществляется с применением метода, аналогичного методу секущего модуля. На примере безмоментных цилиндрических оболочек продемонстрировано: в силу существенно физической нелинейности моделируемой задачи варьирование структуры армирования в металлокомпозитных конструкциях, работающих в условиях кратковременной ползучести, оказывает существенно большее влияние на их механический отклик, чем при работе в условиях термоупругого деформирования. С повышением температуры эксплуатации металлокомпозитного изделия это влияние резко возрастает. При некоторых, в частности рациональных, структурах армирования материалы металлокомпозиции изделия могут деформироваться, проявляя признаки, присущие ограниченной ползучести. При таких структурах армирования конструкция может эффективно работать и в условиях длительного нагружения, а не только при кратковременной ползучести.
- Ключевые слова
- многонаправленное армирование кратковременная ползучесть термоупругопластическое деформирование термочувствительность металлокомпозиция структурная модель алгоритм шагов по времени
- Дата публикации
- 20.01.2026
- Год выхода
- 2026
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 18
Библиография
- 1. Композиционные материалы. Справочник / Под ред. Д.М. Карпиноса. Киев: Наук. думка, 1985. 592 с.
- 2. Абросимов Н.А., Баженов В.Г. Нелинейные задачи динамики композитных конструкций. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2002. 400 с.
- 3. Соломонов Ю.С., Георгиевский В.П., Недбай А.Я., Андрюшин В.А. Прикладные задачи механики композитных цилиндрических оболочек. М.: Физматлит, 2014. 408 с.
- 4. Gibson R.F. Principles of composite material mechanics / 4rd ed. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2015. 815 p.
- 5. Димитриенко Ю.И. Механика композитных конструкций при высоких температурах. М.: Физматлит, 2018. 448 с.
- 6. Kazanci Z. Dynamic response of composite sandwich plates subjected to time-dependent pressure pulses // Int. J. Non-Linear Mech. 2011. V. 46. № 5. P. 807–817. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2011.03.011
- 7. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1968. 400 с.
- 8. Бондарь В.С. Неупругость. Варианты теории. М.: Физматлит, 2004. 144 с.
- 9. Yonezu A., Yoneda K., Hirakata H., Sakihara M., Minoshima K. A simple method to evaluate anisotropic plastic properties based on dimensionless function of single spherical indentation – Application to SiC whisker-reinforced aluminum alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2010. V. 527. № 29–30. P. 7646–7657. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.08.014
- 10. Panich S., Uthaisangsuk V., Suranuntchai S., Jirathearanat S. Investigation of anisotropic plastic deformation of advanced high strength steel // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 592. P. 207–220. https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.11.010
- 11. He G., Liu Y., Hammi Y., Bammann D.J., Horstemeyer M.F. A combined viscoelasticity-viscoplasticity-anisotropic damage model with evolving internal state variables applied to fiber reinforced polymer composites // Mech. Adv. Mater. Struc. 2021. № 17. P. 1775–1796. https://doi.org/10.1080/15376494.2019.1709673
- 12. Nizolek T.J., Pollock T.M., McMeeking R.M. Kink band and shear band localization in anisotropic perfectly plastic solids // J. Mech. Phys. Solids. 2021. V. 146. P. 104183. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2020.104183
- 13. Качанов Л.М. Теория ползучести. М.: Физматгиз, 1960. 455 с.
- 14. Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть. М.: Физматгиз, 1970. 224 с.
- 15. Betten J. Creep mechanics. Berlin: Springer – Verlag, 2002. 327 p.
- 16. Vakili-Tahami F., Hayhurst D.R., Wong M.T. High-temperature creep rupture of low alloy ferritic steel butt-welded pipes subjected to combined internal pressure and end loading // Philos. Trans. R. Soc. London. Ser. A. 2005. V. 363. P. 2629–2661. https://doi.org/10.1098/rsta.2005.1583
- 17. Yao Hua-Tang, Xuan Fu-Zhen, Wang Zhengdong, Tu Shan-Tung. A review of creep analysis and design under multi-axial stress states // Nucl. Eng. Des. 2007. V. 237. № 18. P. 1969–1986. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2007.02.003
- 18. Локощенко А.М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. 504 с.
- 19. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. Изд. 3-е. М.: ЛЕНАНД, 2019. 752 с.
- 20. Chow C.L., Yang X.J., Chu Edmund. Viscoplastic constitutive modeling of anisotropic damage under nonproportional loading // Trans. ASME. J. Eng. Mater. Technol. 2001. V. 123. № 4. P. 403–408. https://doi.org/10.1115/IMECE2000-1873
- 21. Kulagin D.A., Lokoshchenko A.M. Analysis of the influence of aggressive environment on creep and creep rupture of rod under pure bending // Arch. Appl. Mech. 2005. V. 74. P. 518–525. https://doi.org/10.1007/s00419-004-0368-z
- 22. Naumenko K., Altenbach H. Modelling of creep for structural analysis. Berlin: Springer – Verlag, 2007. 220 p.
- 23. Апетьян В.Э., Быков Д.Л. Определение нелинейных вязкоупругих характеристик наполненных полимерных материалов // Космонавтика и ракетостроение. 2002. № 3 (28). С. 202–214.
- 24. Голуб В.П., Кобзарь Ю.М., Фернати П.П. Нелинейная ползучесть волокнистых однонаправленных композитов при растяжении в направлении армирования // Прикладная механика. 2007. № 5. С. 20–34.
- 25. Куликов Р.Г., Труфанов Н.А. Применение итерационного метода к решению задачи деформирования однонаправленного композиционного материала с нелинейно-вязкоупругим связующим // Вычислительная механика сплошных сред. 2011. Т. 4. № 2. С. 61–71. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2011.4.2.14
- 26. Brassart L., Stainier L., Doghri I., Delannay L. Homogenization of elasto-(visco) plastic composites based on an incremental variational principle // Int. J. Plast. 2012. V. 36. P. 86–112. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2012.03.010
- 27. Янковский А.П. Моделирование установившейся ползучести перекрестно армированных металлокомпозитов с учетом анизотропии фазовых материалов. 1. Случай пространственного армирования // Механика композитных материалов. 2013. Т. 49. № 3. С. 365–380.
- 28. Янковский А.П. Моделирование установившейся ползучести перекрестно армированных металлокомпозитов с учетом анизотропии фазовых материалов. 2. Случай плоского армирования // Механика композитных материалов. 2013. Т. 49. № 4. С. 537–552.
- 29. Янковский А.П. Моделирование неустановившейся ползучести изгибаемых армированных пластин из нелинейно-наследственных материалов // Вычислительная механика сплошных сред. 2018. Т. 11. № 1. С. 92–110. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2018.11.1.8
- 30. Янковский А.П. Моделирование неизотермического вязкоупругопластического поведения гибких армированных пластин // Вычислительная механика сплошных сред. 2020. Т. 13. № 3. С. 350–370. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2020.13.3.28
- 31. Деккер К., Вервер Я. Устойчивость методов Рунге – Кутты для жестких нелинейных дифференциальных уравнений. М.: Мир, 1988. 334 с.
- 32. Хажинский Г.М. Модели деформирования и разрушения металлов. М: Научный мир, 2011. 231 с.
- 33. Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетерс Г.А. Сопротивление жестких полимерных материалов. Рига: Зинатне, 1972. 500 с.
- 34. Безухов Н.И., Бажанов В.Л., Гольденблат И.И., Николаенко Н.А., Синюков А.М. Расчеты на прочность, устойчивость и колебания в условиях высоких температур / Под ред. И.И. Гольденблата. М.: Машиностроение, 1965. 567 с.
- 35. Писаренко Г.С., Можаровский Н.С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. Справочное пособие. Киев: Наук. думка, 1981. 496 с.
- 36. Reddy J.N. Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells: Theory and Analysis. 2nd Ed. N.Y.: CRC Press, 2004. 831 p.
