Эффект перераспределения напряжений в толстостенной сфере из сплава с памятью формы при прямом фазовом превращении под действием постоянного давления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Решены связанные задачи об изменении напряженно-деформированного и фазового состояния в толстостенной сферической оболочке из сплава с памятью формы, материал которой претерпевает прямое термоупругое фазовое превращение, связанное с уменьшением температуры, равномерно распределенной по всему объему материала, под действием постоянных внутреннего или внешнего давления. Обнаружены эффекты существенного перенапряжения примыкающих к внутренней границе слоев тела и существенной разгрузки примыкающих к внешней границе слоев, связанные с движением по материалу фронта завершения фазового перехода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Мовчан

Институт прикладной механики РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: movchan47@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Шарунов

Московский авиационный институт

Email: aleksej-sharunov@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Лихачев В.А., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П. Эффект памяти формы. Л.: Изд.-во ЛГУ, 1987. 216 с.
  2. Lexcellent С. Shape-Memory Alloys Handbook. ISTE Ltd.&Wiley&Sons Inc., 2013. 379 р.
  3. Lagoudas D. S. Shape Memory Alloys Modeling and Engineering Applications. Springer, 2008. 435 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-47685-8.
  4. Курдюмов Г.В., Хандрос Л. Г. О термоупругом равновесии при мартенситном превращении // Докл. АН СССР. 1949. Т. 66. Вып. 2. С. 211–215.
  5. Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 752 с.
  6. Работнов Ю. Н. Элементы наследственной механики твердых тел. М.: Наука, 1977. 384 с.
  7. Работнов Ю.Н., Паперник Л. Х., Степанычев Е. И. Приложение нелинейной теории наследственности к описанию временных эффектов в полимерных материалах // Механика полимеров. 1971. № 1. С. 74–87.
  8. Дергунов Н.Н., Паперник Л. Х., Работнов Ю. Н. Анализ поведения графита на основе нелинейной наследственной теории // ПМТФ. 1971. № 2. С. 76–82.
  9. Rabotnov Yu. N. Suvorova J. V. The non-linear hereditary-type stress-strain relations for metals // Int. J. Solids&Struct. 1978. V. 14. № 3. P. 173–185.
  10. Материалы с эффектом памяти формы. Т. 2 / Под ред. Лихачева В. А. СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1998. 374 с.
  11. Лихачев В.А., Малинин В. Г. Структурно-аналитическая теория прочности. СПб.: Наука, 1993. 471 с.
  12. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука. 1988. 712 с.
  13. Волков А.Е., Кухарева А. С. Расчет напряженно-деформированного состояния в цилиндре из TiNi при охлаждении под нагрузкой и разгрузке // Изв. РАН. Сер. физич. 2008. Т. 72. № 9. C. 1337–1340.
  14. Волков А.Е., Кухарева А. С. Расчет напряженно-деформированного состояния в бесконечном цилиндре из сплава с памятью формы при охлаждении и нагреве с различными скоростями // Мех. композ. матер. и констр. 2009. Т. 15. № 1. С. 128–136.
  15. Волков А. Е. Микроструктурное моделирование деформации сплавов при повторяющихся мартенситных превращениях // Изв. РАН. Сер. физич. 2002. Т. 66. № 9. С. 1290–1297.
  16. Мовчан А. А. Исследование эффектов связности в задачах изгиба балок из сплава с памятью формы // ПМТФ. 1998. Т. 39. № 1. С. 164–173.
  17. Мовчан А. А. Кручение призматических стержней из сплавов с памятью формы // Изв. РАН. МТТ. 2000. № 6. С. 143–154.
  18. Мовчан А. А. Выбор аппроксимации диаграммы перехода и модели исчезновения кристаллов мартенсита для сплавов с памятью формы // ПМТФ. 1995. Т. 36. № 2. С. 173–181.
  19. Raniecki B., Tanaka K., Ziolkowski A. Testing and modeling of NiTi SMA at complex stress state // Material Sci. Res. Int. Special Tech. Pub. 2001. V. 2. P. 327–334.
  20. Lexcellent C., Vivet A., Bouvet C., Calloch S., Blanc P. Experimental and numerical determinations of the initial surface of phase transformation under biaxial loading in some polycrystalline shape-memory alloys // J. Mech.&Phys. Solids. 2002. V. 50. P. 2717–2735.
  21. Volkov A.E., Emelyanova E. V., Evard M. E., Volkova N. A. An explanation of phase deformation tension–compression asymmetry of TiNi by means of microstructural modeling // J. Alloys&Comp. 2013. V. 577. P. 127–130.
  22. Ломакин Е.В., Работнов Ю. Н. Соотношения теории упругости для изотропного разномодульного тела // Изв. АН СССР. МТТ. 1978. № 6. С. 29–34.
  23. Cisse C., Zaki W., Zineb T. B. A review of constitutive models and modeling techniques for shape memory alloys // Int. J. Plasticity. 2016. V. 76. P. 244–284.
  24. Gu X., Zhang W., Zaki W., Moumni Z. An extended thermomechanically coupled 3D rate-dependent model for pseudoelastic SMAs under cyclic loading// Smart Mater. Struct. 2017. V. 26. Art. No. 095047.
  25. Tikhomirova K. Computation of phase and structural deformations in shape memory alloys. One-dimensional model // Materials Today: Proc. 2017. № 4. P. 4626–4630.
  26. Тихомирова К. А. Феноменологическое моделирование фазовых и структурных деформаций в сплавах с памятью формы. Одномерный случай // Выч. мех. сплошных сред. 2018. Т. 11. № 1. С. 36–50.
  27. Мовчан А.А., Мовчан И. А., Сильченко Л. Г. Микромеханическая модель нелинейного деформирования сплавов с памятью формы при фазовых и структурных превращениях // Изв. РАН. МТТ. 2010. № 3. С. 118–130.
  28. Хачин В.Н., Пушин В. Г., Кондратьев В. В. Никелид титана: структура и свойства. М.: Наука, 1992. 160 с.
  29. Мовчан А.А., Казарина С. А., Сильченко А. Л. Экспериментальная идентификация модели нелинейного деформирования сплавов с памятью формы при фазовых и структурных превращениях // Деформ. и разруш. матер. 2018. № 12. С. 2–11.
  30. Nushtaev D. V., Zhavoronok S. I. Dynamics of martensite phase transitions in shape memory beams under buckling and postbuckling conditions // IFAC Papers OnLine. 2018. V. 51. № .2. P. 873–878.
  31. Nushtaev D.V., Zhavoronok S. I. Abnormal buckling of thin-walled bodies with shape memory effects under thermally induced phase transitions // Adv. Struct. Mater. 2019. V. 110. P. 493–524.
  32. Zhavoronok S. I. On the coupled model of the thermoelastic behavior of a shape memory alloy in intrinsic variables and some statement of buckling problems of shape memory elements // AIP Conf. Proc. Ser. “Int. Conf. Comput. Meths. in Sci.&Engng. 2020”. 2021. P. 120004. https://doi.org/10.1063/5.0047900
  33. Movchan A. A. Method of analytical inverting of nonlinear constitutive relations of the combined model of phase and structural deformation of shape memory alloys // AIP Conf. Proc. 2022. V. 2611. Iss. 1. Art. No. 100005. https://doi.org/10.1063/5.0120427
  34. Мовчан А. А. Феноменологическая модель изменения фазово-структурных деформаций в сплавах с памятью формы // Изв. РАН. МТТ. 2020. № 4. С. 140–151.
  35. Banderia E., Savi M., Monteiro P. Jr. Finite element analysis of shape memory alloy adaptive trusses with geometrical nonlinearities // Arch. Appl. Mech. 2006. V. 7. P. 133–144.
  36. Alipour A., Kadkhodaei M., Ghaei A. Finite element simulation of shape memory alloy wires using a user material subroutine: Parametric study on heating rate, conductivity, and heat convection // J. Intell. Mater. Syst.&Struct. 2015. V. 26. № 5. P. 1–19.
  37. Золочевский А.А., Беккер А. А. Введение в ABAQUS. Харьков: 2011. 49 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1

Скачать (90KB)
Метаданные
3. Рис. 2

Скачать (403KB)
Метаданные
4. Рис. 3

Скачать (99KB)
Метаданные
5. Рис. 4

Скачать (89KB)
Метаданные
6. Рис. 5

Скачать (98KB)
Метаданные
7. Рис. 6

Скачать (110KB)
Метаданные
8. Рис. 7

Скачать (92KB)
Метаданные
9. Рис. 8

Скачать (73KB)
Метаданные
10. Рис. 9

Скачать (80KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024