МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ КРУЧЕНИИ СТЕРЖНЕЙ И ТРУБОК ИЗ СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 23 > №3 / 2017 / Страницы: 344-359 doi.org/10.25590/mkmk.ras.2017.23.03.344_359.04

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ КРУЧЕНИИ СТЕРЖНЕЙ И ТРУБОК ИЗ СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ

Аннотация:

Работа посвящена моделированию явления ориентированного превращения при кручении трубок и стержней из сплава с памятью формы (СПФ). Получено аналитическое и численное решение рассматриваемых задач. Моделирование выполнено в рамках модели нелинейного деформирования СПФ при фазовых и структурных превращениях в однократно связанной термомеханической постановке. При решении принята гипотеза плоских сечений для полных деформаций. Процесс охлаждения считается достаточно медленным, так что распределение температуры по толщине стержня или трубки считается однородным. В рамках задачи об ориентированном превращении для тонкостенной трубки, рассмотрены различные варианты функции модели, отвечающей за вклад в фазовую деформации процессов зарождения и развития мартенситных элементов. В качестве параметра процесса ориентированного превращения выступает объемная доля мартенситной фазы для тонкостенных трубок, а для стержней сплошного круглого поперечного сечения и толстостенных трубок из СПФ – температура. Рассмотрение задачи ведется в рамках трех этапов. На первом происходит прямое мартенситное превращение под действием постоянного крутящего момента. На втором этапе происходит упругая разгрузка. Отмечается, что на момент начала разгрузки как напряженно-деформированное, так и фазовое состояния являются неоднородными. После полной разгрузки наблюдаются фазово-структурные и упругие деформации, которые по отдельности не подчиняются гипотезе Сен-Венана. В результате процесс разгрузки моделируется численно. После разгрузки, с учетом напряженного состояния определяется, будет ли фазовый переход продолжаться сразу или потребуется дополнительное охлаждение образца из СПФ. На третьем этапе происходит охлаждение образца до полного окончания прямого мартенситного превращения. В ходе работы получены зависимости безразмерной крутки от параметра фазового состава и безразмерного параметра температуры для различных значений безразмерного крутящего момента, под действием которого протекал первый этап ориентированного превращения. Приведены эпюры безразмерных напряжений по сечению стержня для различных этапов охлаждения.

Ключевые слова:

8