Чисельне моделювання поверхневого зміцнення півпростору при імпульсному тепловому навантаженні з урахуванням залежностей непружних характеристик від фазового складу матеріалу

N. D. Yakovenko, I. K. Senchenkov

Анотація


На основі чисельного моделювання розглядається напружено-деформований стан півпростору з мікроструктурними перетвореннями при імпульсному термічному навантаженні. За матеріал вибрано сталь 35ХМА. Для опису нелінійної поведінки матеріалу використано модель течії Боднера–Партома, узагальнену на випадок багатофазового складу матеріалу. Параметри моделі K0 та K1, що відповідають за границю текучості σ02 і тимчасовий опір матеріалу σB, залежать від фазового складу. Задачу розв’язано чисельно методом покрокового неявного інтегрування за часом, ітераційним методом і методом скінченних елементів. Встановлено кількісні та якісні оцінки напружено-деформованого стану і зміцнення матеріалу при врахуванні залежностей непружних характеристик від фазового складу матеріалу.

 

Зразок для цитування: Н. Д. Яковенко, І. К. Cенченков, “Чисельне моделювання поверхневого зміцнення півпростору при імпульсному тепловому навантаженні з урахуванням залежностей непружних характеристик від фазового складу матеріалу,” Мат. методи та фіз.-мех. поля, 63, No. 4, 128–138 (2020), https://doi.org/10.15407/mmpmf2020.63.4.128-138

Translation: N. D. Yakovenko, І. K. Senchenkov, “Numerical simulation of the surface hardening of a half space under pulsed thermal loading with regard for the dependences of inelastic characteristics on the phase composition of the material,” J. Math. Sci., 273, No. 6, 1039–1050 (2023), https://doi.org/10.1007/s10958-023-06563-2


Ключові слова


модель течії, мікроструктурні перетворення, метод скінченних елементів, ізотропне зміцнення, імпульсне теплове навантаження

Посилання


N. I. Bezukhov, V. L. Bazhanov, I. I. Goldenblat, N. A. Nikolaenko, A. M. Sinyukov, Calculations of Strength, Stability and Vibrations at High Temperatures [in Russian], Mashinostroenie, Moscow (1965).

Ya. O. Zhuk, “Considering microstructural transformations in a material in the problem of thermal impulsive irradiation of the halfspace,” in: I. O. Lukovskyi, H. S. Kit, R. M. Kushnir (eds), Mathematical Problems of Mechanics of Nonhomogeneous Structures [in Ukrainian], Inst. Appl. Probl. Mech. Matem., Lviv (2014), pp. 343–345.

Y. A. Zhuk, I. K. Senchenkov, V. I. Kozlov, G. A. Tabieva, “Axisymmetric dynamic problem of coupled thermoviscoplasticity,” Prikl. Mekh., 37, No. 10, 83–89 (2001); English translation: Int. Appl. Mech., 37, No. 10, 1311–1317 (2001), https://doi.org/10.1023/A:1013976219144

A. A. Popov, L. E. Popova, Isothermal and Thermokinetic Diagrams of Phase Decomposition of Supercooled Austenite (Thermist’s Handbook) [in Russian], Mashgiz, Moscow (1961).

I. K. Senchenkov, N. D. Oksenchuk, “Modeling of a nonisothermal flow with regard for the dependence of plastic properties on the microstructure of a material,” Mat. Met. Fiz.-Mekh. Polya, 55, No. 1, 138–144 (2012); English translation: J. Math. Sci., 190, No. 6, 796–803 (2013), https://doi.org/10.1007/s10958-013-1289-6

S. F. Yuryev, Specific Volumes of Phases in Martensite Transformation of Austenite [in Russian], Metallurgizdat, Moscow (1950).

H. Alberg, D. Berglun, “Comparison of plastic, viscoplastic, and creep models when modeling welding and stress relief heat treatment,” Comput. Meth. Appl. Mech. Eng., 192, No. 49-50, 5189–5208 (2003), https:://doi.org/10.1016/j.cma.2003.07.010

S. R. Bodner, Y. Partom, “Constitutive equations for elastic-viscoplastic strain-hardening material,” Trans. ASME. J. Appl. Mech., 42, No. 2, 385–389 (1975), https://doi.org/10.1115/1.3423586

H. Chen, J. W. Kysar, Y. L. Yao, “Characterization of plastic deformation induced by microscale laser shock peening,” Trans. ASME. J. Appl. Mech., 71, No. 5, 713–723 (2004), https://doi.org/10.1115/1.1782914

Liang Lan, Ruyi Xin, Xinyuan Jin, Shuang Gao, Bo He,Yonghua Rong, Na Min, “Effects of laser shock peening on microstructure and properties of Ti–6Al–4V titanium alloy fabricated via selective laser melting,” Materials (Basel), 13, No. 15, Art. 3261 (2020), https://doi.org/10.3390/ma13153261

I. Nikitin, B. Scholtes, H. J. Maier, I. Altenberger, “High temperature fatigue behavior and residual stress stability of laser shock peened and deep rolled austenitic steel AISI 304,” Scripta Mater., 50, No. 10, 1345–1350 (2004), https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2004.02.012

S. Prabhakaran, S. Kalainathan, “Compound technology of manufacturing and multiple laser peening on microstructure and fatigue life of dual-phase spring steel,” Mater. Sci. Eng. A, 674, 634–645 (2016), https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.08.031

A. K. Rai, R. Biswal, R. K. Gupta, R. Singh, S. K. Rai, K. Ranganathan, P. Ganesh, R. Kaul, K. S. Bindra, “Study on the effect of multiple laser shock peening on residual stress and microstructural changes in modified 9Cr-1Mo (P91) steel,” Surface & Coatings Technology, 358, 125–135 (2019), https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.11.027

E. Sternberg, J. G. Chakravorty, “On inertia effects in a transient thermoelastic problem,” Trans. ASME. J. Appl. Mech., 26, No. 4, 503–508 (1959), https://doi.org/10.1115/1.4012106

Y. A. Zhuk, M. Kashtalyan, “Influence of microstructural transformation on quasistatic and dynamic thermomechanical response of thermally loaded disk,” Math. Model. Comput., 1, No. 2, 284–293 (2014).


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 3.0 License.