РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ-14

  • А. А. Рябов Ryabov Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
  • В. И. Романов Romanov Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация
  • Ю. А. Вяткин Vyatkin Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Саровский физико-технический институт, Саров, Российская Федерация
  • М. А. Пухов Pukhov Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Российская Федерация Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Саровский физико-технический институт, Саров, Российская Федерация
  • С. А. Капустин Kapustin Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
  • В. А. Горохов Gorokhov Научно-исследовательский институт механики Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Российская Федерация
Ключевые слова: эксперимент, расчет, ползучесть, диаграмма, конечно-элементная модель, граничные условия, деформации ползучести, скорость деформаций, материальные функции

Аннотация


В настоящее время в РФЯЦ - ВНИИЭФ разрабатывается высокопроизводительный многофункциональный программный комплекс ЛОГОС решения задач прочности и тепломассопереноса для развития суперкомпьютерных технологий наукоемких отраслей промышленности России. Одним из перспективных направлений развития программного комплекса ЛОГОС является разработка модуля ползучести. Представлены результаты экспериментальных и численных исследований ползучести титанового сплава ВТ-14. Разработка и программная реализация алгоритмов математической модели термоползучести выполнена на основе работ С.А. Капустина. Эталонные результаты экспериментальных исследований ползучести на цилиндрических образцах из титанового сплава ВТ-14 получены в лаборатории СарФТИ НИЯУ МИФИ. Использовались стандартные образцы цилиндрической формы, закрепленные по зажимной части с одной стороны и нагруженные постоянным усилием. Управление испытанием и обработка результатов экспериментов производилась с использованием программного комплекса Autograph TrapeziumX. Численные исследования выполнены на основе программных средств ЛОГОС и УПАКС. Приведено описание методов получения параметров материальных функций на базе экспериментальных данных. Выполнен сравнительный анализ численных и экспериментальных результатов ползучести цилиндрического образца, подверженного длительному действию постоянной нагрузки. Исследования ползучести титанового сплава ВТ-14 проводились на универсальной прецизионной испытательной машине Shimadzu AG-X, имеющей два измерительных канала для усилия и перемещения. По результатам экспериментального исследования определены материальные функции модели ползучести.

Литература

1. Malinin N.N. Prikladnaya teoriya plastichnosti i polzuchesti [Applied Theory of Plasticity and Creep]. Moscow. Mashinostroenie Publ. 1975. 400 p. (In Russian).
2. Lokoshenko A.M. Polzuchest i dlitelnaya prochnost metallov [Creep and Durability of Metals]. Moscow. Fizmatlit Publ. 2016. 504 p. (In Russian).
3. Ryabov A.A., Velichko S.V., Volkov A.Y., Volodina N.A., Dyanov D.Y., Korsakova E.I., Kosarim S.S., Kudelkin V.G., Avdeev P.A., Artamonov M.V., Borlyaev V.V. Parallelniy paket programm LEGAK-DK dlya rascheta zadach gidrogazodinamiki i prochnosti na nestrukturirovannikh setkakh v lagranzhevo-eylerovikh peremennikh [Parallel software package LEGAK-DK for calculating the problems of fluid dynamics and strength on unstructured grids in the Lagrangian - Eulerian variables]. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im N.I. Lobachevskogo [Vestnik of Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod]. Nizhny Novgorod. NNGU Publ. 2011. No 4. Iss. 5. P. 2472-2473 (In Russian).
4. Batanin M.A., Botenkova L.G., Egunov B.V., Kapustin S.A., Ryabov A.A., Churilov Yu.A. Vychislitelnyy kompleks issledovaniya nestatsionarnykh termomekhanicheskikh protsessov deformirovaniya i razrusheniya obolochechnykh konstruktsiy [Computational complex for studying nonstationary thermomechanical processes of deformation and destruction of shell structures]. Trudy XVI Mezhdunarodnoy konferentsii po teorii obolochek i plastin [Proceedings of the XVI International Conference on the Theory of Shells and Plates]. Nizhny Novgorod. 1994. Vol. 3. P. 31-37 (In Russian).
5. Kapustin S.A., Churilov Yu.A., Gorokhov V.A. Modelirovanie nelineynogo deformirovaniya i razrusheniya konstruktsiy v usloviyakh mnogofaktornykh vozdeystviy na osnove MKE [Simulation of Nonlinear Deformation and Ffracture of Structures under Conditions of Multifactor Effects Based on FEM]. Nizhny Novgorod. NNGU Publ. 2015. 347 p. (In Russian).
6. Kazakov D.A., Kapustin S.A., Korotkikh Yu.G. Modelirovanie protsessov deformirovaniya i razrusheniya materialov i konstruktsiy [Modeling the Processes of Deformation and Destruction of Materials and Structures]. Nizhny Novgorod. NNGU Publ. 1999. 226 p. (In Russian).
7. Beh O.I., Korotkikh Yu.G. Uravneniya mekhaniki povrezhdennoy sredy dlya tsiklicheskikh neizotermicheskikh protsessov deformirovaniya mate [Equations of mechanics of a damaged medium for cyclic non-isothermal processes of material deformation]. Prikladnye problemy prochnosti i plastichnosti. Metody resheniya [Applied Problems of Strength and Plasticity. Solution Methods]. 1989. P. 28-37 (In Russian).
8. Vyatkin Yu.A., Kapustin S.A., Yarilina I.A. Modelirovanie povedeniya konstrukciy iz materialov, svoystva kotorih zavisyat ot tekushego vida NDS [Modelling of structure behaviour of materials the properties of which depend on SSS]. Problemy prochnosti i plastichnosti [Problems of Strength and Plasticity]. 2002. Vol. 64. P. 125-130 (In Russian).
9. Vyatkin Yu.A., Kapustin S.A., Kulagin Yu.M. Modelirovanie povedeniya raznomodulnih materialov na osnove gipotez razrihleniya vsledstvie sdvigovogo deformirovaniya [Modeling the behavior of multi-modular materials based on the hypothesis of loosening due to shear deformation]. Privolzhskiy nauchniy zhurnal [Privolzsky Scientific Journal]. 2010. No 1(13). NNGASU Publ. 2010. P. 12-18 (In Russian).
10. Kapustin S.A., Churilov Yu.A., Gorokhov V.A. Chislennoe modelirovanie protsessov deformirovaniya i razrusheniya materialov i konstruktsiy v usloviyakh kvazistaticheskikh termosilovykh i termoradiatsionnykh vozdeystviy [Numerical modeling of the processes of deformation and destruction of materials and structures under conditions of quasistatic thermo forces and thermoradiation effects]. Sovremennye problemy resursa materialov i konstruktsiy: Trudy III shkoly-seminara [Current Problems of Resource Materials and Designs. Proceedings of the Third School of Seminar]. Moscow. MAMI. 2009. P. 90-104 (In Russian).
11. Kapustin S.A. Chislenniy analiz vyazkouprugoplasticheskih processov deformirovaniya i razrusheniya konstrukciy pri kvazistaticheskih silovih, teplovih i radiacionnih vozdeystviy [Numerical analysis of elastic-viscoplastic processes of deformation and fracture of structures under quasistatic force, thermal and radiation effects]. Uchenie zapiski Kazanskogo universiteta. Fiziko-matematicheskie nauki [Proceeding of Kazan University. Physics and Mathematics Series]. 2010. Vol. 152. Book 4. P. 146-157 (In Russian).
12. Gorokhov V.A., Egunov V.V., Igumnov L.A., Kazakov D.A., Kapustin S.A. Eksperimentalno-teoreticheskoe izuchenie protsessov deformirovaniya i razrusheniya konstruktsionnykh materialov. [Experimental and theoretical study of the processes of deformation and fracture of structural materials]. Electronnoe uchebno-metodicheskoe posobie [Electronic Teaching Aid]. Nizhny Novgorod. NNGU Publ. 2012. 54 p. (In Russian).
13. Gorokhov V.A., Kazakov D.A., Kapustin S.A., Churilov Yu.A. Modelirovanie polzuchesti zharoprochnykh splavov pri vysokikh temperaturakh i neytronnom obluchenii [Simulation of creep of high-temperature alloys at high temperatures and neutron irradiation]. Aktualnye problemy prochnosti: Sbornik tezisov LVII Mezhdunarodnoy konferentsii. Sevastopol. 24-27 may. 2016 [Collection of Abstracts of the LVII International Conference]. Sevastopol. SevGU. 2016. P. 50 (In Russian).
14. Kapustin S.A., Gorokhov V.A., Vasilyev B.A., Vilenskiy O.Yu., Kaydalov V.B., Osetrov D.L., Margolin B.Z., Gulenko A.G. Sravnitelnyy analiz radiatsionno-termicheskogo formoizmeneniya otrazhateley reaktorov BN-600 i BN-800 po rezultatam chislennogo modelirovaniya [Comparative analysis of the radiation-thermal change of reflectors of the reactors BN-600 and BN-800 according to the results of numerical simulation]. Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin [Journal of Machinery Manufacture and Reliability]. 2011. No 6. P. 99-107 (In Russian).
15. Volkov I.A., Korotkikh Yu.G. Uravneniya sostoyaniya vyazkouprugoplasticheskikh sred s povrezhdeniyami [Equations of State of Viscoelastoplastic Media with Damage]. Moscow. Fizmatlit Publ. 2008. 424 p. (In Russian).
16. Kapustin S.A., Churilov Yu.A., Gorokhov V.A. Metodicheskie osnovy i algoritmy kompyuternogo modelirovaniya protsessov deformirovaniya i razrusheniya materialov i konstruktsiy pri kvazistaticheskikh termosilovykh nagruzheniyakh [Methodical Foundations and Algorithms for Computer Modeling of the Processes of Deformation and Fracture of Materials and Structures under Quasistatic Thermal-force Loading]. Nizhny Novgorod. NNGU Publ. 2014. 111 p. (In Russian).
17. Kapustin S.A., Kazakov D.A., Churilov Yu.A., Galushchenko A.I., Vahterov A.M. Eksperimentalno-teoreticheskoe izuchenie povedeniya izdeliy iz zharoprochnogo splava v usloviyakh vysokotemperaturnoy polzuchesti [Experimental-theoretical study of the behavior of structural parts of heat-resistant alloy under high-temperature creep]. Problemy prochnosti i plastichnosti [Problems of Strength and Plasticity]. 2008. Vol. 70. P. 98-108 (In Russian).
18. Kapustin S.A., Likhacheva S.Yu. Modelirovanie protsessov deformirovaniya i razrusheniya materialov s periodicheski povtoryayushcheysya strukturoy [Modeling the Processes of Deformation and Fracture of Materials with a Periodically Repeating Structure]. Nizhny Novgorod. NNGASU Publ. 2012. 48 p. (In Russian).
19. Gorokhov V.A., Kazakov D.A., Kapustin S.A., Churilov Yu.A. Algoritmy chislennogo modelirovaniya protsessov deformirovaniya i razrusheniya konstruktsiy v ramkakh sootnosheniy mekhaniki povrezhdennoy sredy [Algorithms for numerical simulation of structures deformation and fracture within relations of damaged medium mechanics]. Vestnik PNIPU. Mekhanika [Perm National Research Polytechnic University Mechanics Bulletin]. 2016. No 4. P. 86-105 (In Russian).
20. Metally. Metod ispytaniya na polzuchest. Gosudarstvennyy standart Soyuza SSR. GOST 3248-81 [Metals. Creep Test Method. State Standard of the USSR. GOST 3248-81]. Moscow. Standart Publ. 1988. 9 p. (In Russian).
Опубликован
2018-12-15