Введение
Глава 1. Экспериментальное исследование и теоретические модели расчета баланса энергии при неупругом деформировании и разрушении металлов 16
1.1 Экспериментальное исследование баланса энергии в процессе неупругого деформирования металлов .17
1.2 Теоретические подходы к описанию баланса энергии в процессе неупругого деформирования металлов 26
1.2.1 Макрофеноменологические модели упругопластического деформирования металлов, позволяющие рассчитывать баланс энергии 26
1.2.2 Определение баланса энергии в металле при неупругом деформировании на основе дислокационных моделей 31
1.2.3 Комбинированный подход к определению баланса энергии в процессе неупругого деформирования гетерогенных материалов .36
1.2.4 Некоторые модели расчета баланса энергии при циклическом деформировании металлов .37
1.3 Энергетические соотношения для описания скорости роста усталостной трещины в металле 43
1.4 Накопленная энергия как критерий разрушения материалов .47
Выводы .50
Глава 2. Термомеханическая модель упруго-пластической среды с дефектами .53
2.1 Общие соотношения термодинамики 55
2.2 Общие принципы построения определяющих соотношений с внутренними переменными для описания упруго-пластической среды .56
2.3 Общие принципы построения определяющих соотношений упруго пластической среды с помощью нескольких диссипативных функций 59
2.3.1 Определяющие соотношения для материалов с механическим поведением, слабо зависящим от скорости деформирования .60
2.3.2 Определяющие соотношения для материалов с механическим поведением, зависящим от скорости деформирования
2.4 Определяющие соотношения упруго-пластического деформирования металлов, построенные с помощью линейной термодинамики необратимых процессов 62
2.5 Модификация определяющих соотношений для описания упруго-пластического деформирования металлов с учетом двух диссипативных функций 66
2.6 Анализ предложенных определяющих соотношений .73
2.6.1 Определение производства энтропии в процессе неупругого деформирования образца из армко-железа .73
2.6.2 Оценка структурно-чувствительного параметра при одноосном растяжения образца из армко-железа 80
Выводы .82
Глава 3. Методы численного моделирования баланса энергии при деформировании и разрушении
3.1 Алгоритм реализации в пакете Simulia Abaqus термомеханической модели для описания упруго-пластического деформирования и разрушения металлов .85
3.1.1 Построение модели поведения материала с использованием технологии UMAT (User Material) 85
3.1.2 Построение критерия разрушения материала на основе функции UDMGINI (User Damage Initiation) 89
3.2 Моделирование поведения трещин в металлах с помощью расширенного метода конечных элементов (XFEM) 91
3.2.1 Основные соотношения расширенного метода конечных элементов .92
3.2.2 Моделирование процесса распространения трещины когезионным методом .92
3.2.3 Метод функции уровня 93
3.3 Расчет параметров линейной механики разрушения .94
3.3.1 Прямой метод расчета J-интеграла для плоских задач .95
3.3.2 Прямой метод расчета J-интеграла для трехмерных задач .97
3.3.3 Расчет J-интеграла методом податливости .99
3.3.4 Пример расчета J-интеграла для образца с боковой трещиной 101
Выводы 103
Глава 4. Численное моделирование диссипации и накопления энергии при деформировании и разрушении металлов
Введение .105
4.1 Моделирование напряженно-деформированного состояния при квазистатическом деформировании металлов 106
4.1.1 Постановка задачи о расчете напряженно-деформированного состояния при квазистатическом деформировании с учетом эволюции дефектов .106
4.1.2 Примеры расчета напряженно-деформированного состояния для стали 03Х18Н11, стали 08Х18Н10, титана ОТ4-0 109
4.2 Моделирование баланса энергии при квазистатическом растяжении металлов .114
4.2.1 Постановка задачи расчета баланса энергии в металлах при квазистатическом деформировании 115
4.2.2 Примеры расчета баланса энергии в процессе деформирования стали 03Х18Н11, 08Х18Н10, титана ОТ4-0 .115
4.3 Моделирование процесса разрушения металлов 122
4.3.1 Моделирование процесса зарождения трещины в стали 08Х18Н10 .123
4.3.2 Моделирование скорости роста усталостной трещины в титановом сплаве ОТ4-0 .127
4.3.3 Моделирование пути распространения трещины при кручении цилиндрического образца и разрушения опоры подшипника из стали 08Х18Н10 .133
Выводы .136
Заключение .138
Список литературы .
