Статья посвящена исследованию влияния деформаций ползучести на процесс приспособляемости сосуда под давлением при длительном циклическом нагружении. Основу методологии составляет численный анализ на базе метода конечных элементов с применением верифицированной процедуры построения диаграммы приспособляемости в пространстве нормированных механических и тепловых напряжений. В отличие от классической постановки задачи, предполагающей упруго-идеально-пластическое поведение материала, в статье учитывается кинетика ползучести согласно закону Нортона – Бейли. Параметры определяющего соотношения идентифицируются на основе экспериментальных или нормативных изохронных кривых деформирования с использованием унифицированной идентификационной процедуры. Для оценки предельной накопленной неупругой деформации и ее влияния на положение границы области рэтчетинга применяется аналитический метод упругого ядра. В рамках этого подхода восстановление деформации ползучести выполняется по изохронным кривым материала на основе максимальных напряжений в поперечном сечении. Установлено, что метод упругого ядра обеспечивает удовлетворительное качественное совпадение границ зон диаграммы приспособляемости с результатами прямого численного моделирования, однако количественное определение накопленных неупругих деформаций характеризуется существенными расхождениями. Дополнительно рассмотрено влияние упрочнения материала при циклическом нагружении, моделируемого с помощью механизма изотропно-кинематического упрочнения в рамках классической модели Ишлинского – Новожилова – Шабоша. Показано, что учет смешанного упрочнения в расчетной схеме позволяет расширить область допустимых нагрузок и тем самым повысить ресурс эксплуатационной надежности рассматриваемой конструкции.

This paper investigates the influence of creep deformations on the shakedown behavior of a pressure vessel under long-term cyclic loading. The methodology is based on numerical analysis using the finite element method, with a verified procedure for constructing the shakedown diagram in the space of normalized mechanical and thermal stresses. In contrast to the classical shakedown problem, which assumes elastic-perfectly plastic material behavior, the present study accounts for creep kinetics according to the Norton–Bailey law. The parameters of the constitutive relation are identified from experimental or standard isochronous creep curves using a unified identification procedure. To estimate the maximum accumulated inelastic strain and its effect on the position of the ratcheting boundary, the elastic core method is applied. Within this approach, the creep strain is reconstructed from the isochronous curves based on the maximum stresses in the cross-section. It is found that the elastic core method provides satisfactory qualitative agreement of the shakedown diagram zones with direct numerical simulation, but quantitative determination of accumulated inelastic strains exhibits significant discrepancies. Additionally, the effect of material hardening under cyclic loading is considered, modeled by means of isotropic-kinematic hardening within the framework of the classical Ishlinsky–Novozhilov–Chaboche model. It is shown that incorporating mixed hardening into the computational scheme allows expanding the domain of admissible loads, thereby enhancing the operational reliability of the considered structure.