УЧЕТ НЕОДНОРОДНОСТИ УПРОЧНЕНИЯ СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ В ЗАДАЧЕ О ПРЯМОМ МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СТЕРЖНЕ КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ КРУЧЕНИИ | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 24 > №1 / 2018 / Страницы: 82-92

УЧЕТ НЕОДНОРОДНОСТИ УПРОЧНЕНИЯ СПЛАВА С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ В ЗАДАЧЕ О ПРЯМОМ МАРТЕНСИТНОМ ПРЕВРАЩЕНИИ В СТЕРЖНЕ КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ КРУЧЕНИИ

Аннотация:

Работа посвящена изучению влияния неоднородного упрочнения представительного объема сплава с памятью формы (СПФ) на результаты моделирования явления прямого мартенситного превращения в стержне круглого поперечного сечения из СПФ, протекающего при постоянном крутящем моменте. Рассмотрение задачи ведется в рамках модели нелинейного деформирования СПФ при фазовых и структурных превращениях. При решении задачи справедлива гипотеза плоских сечений для полных деформаций. Распределение температуры по сечению стержня из СПФ в процессе его охлаждения считается однородным. В ходе работы выполнено сравнение получаемых результатов для различных моделей учета доли мартенсита представительного объема СПФ, участвующего в структурном переходе. Процесс развития мартенситных элементов при охлаждении стержня из СПФ в данной работе не рассматривается. Задача решается в однократно связанной термомеханической постановке. Считается, что процесс охлаждения происходит достаточно медленно. Выделение латентного тепла фазового перехода и диссипативные эффекты компенсируются теплообменом с окружающей средой. Рассматриваемая задача сводится к системе дифференциальных уравнений, по-разному формулируемых в различных частях рассматриваемой области, подвижные границы между которыми заранее не известны и находятся в процессе решения задачи. Поэтому данная система не может быть проинтегрирована стандартными методами. Исходя из упругого решения задачи кручения стержней круглого поперечного сечения, максимальный уровень напряжений отмечается на внешней поверхности стержня. Соответственно фазовый переход начнется именно с внешних слоев. В общем случае в процессе охлаждения в сечении стержня из СПФ можно выделить три области. Вблизи внешних слоев фазовый переход уже завершился. Материал находится в мартенситном состоянии и деформируется либо упруго, либо по механизму структурного превращения. Вблизи оси вращения фазовый переход еще не начался. Материал стержня находится в аустенитном фазовом состоянии и деформируется упруго. В промежуточной зоне стержня происходит фазовый, а при выполнении определенных условий и структурный переходы. В качестве параметра процесса используется безразмерный параметр температуры. В ходе решения задачи получены зависимости безразмерной крутки от безразмерного параметра температуры, а также эпюры напряжений по сечению стержня для различных этапов охлаждения.

2