Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/32435

Назва: Investigations of a thermomechanical processes in products subjected to annealing and operating conditions after annealing: theory, calculations
Інші назви: Дослідження термомеханічних процесів у виробах при відпалі та в експлуатаційних умовах після відпалу: теорія, розрахунки
Автори: Михайлишин, Віра Сергіївна
Mykhailyshyn, Vira
Приналежність: Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, Львів, Україна
Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics, National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, Ukraine
Бібліографічний опис: Mykhailyshyn V. Investigations of a thermomechanical processes in products subjected to annealing and operating conditions after annealing: theory, calculations / Vira Mykhailyshyn // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2020. — Vol 97. — No 1. — P. 14–28.
Bibliographic description: Mykhailyshyn V. (2020) Investigations of a thermomechanical processes in products subjected to annealing and operating conditions after annealing: theory, calculations. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 97, no 1, pp. 14-28.
Є частиною видання: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 1 (97), 2020
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 1 (97), 2020
Журнал/збірник: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Випуск/№ : 1
Том: 97
Дата публікації: 28-кві-2020
Дата подання: 12-лют-2020
Дата внесення: 17-вер-2020
Видавництво: ТНТУ
TNTU
Місце видання, проведення: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2020.01.014
УДК: 539.3
Теми: відпалювання
охолодження
термомеханічні умови
залишкові напруження
релаксація
пластичне деформування
термочутливість
зміцнення
метод скінченних елементів
диск
annealing
cooling
thermomechanical conditions
residual stresses
relaxation
plastic deforming
thermosensitivity
hardening
finite element method
disk
Кількість сторінок: 15
Діапазон сторінок: 14-28
Початкова сторінка: 14
Кінцева сторінка: 28
Короткий огляд (реферат): Дана робота орієнтована на послідовне вирішення двох проблем: а) оцінювання перерозподілу напружень у результаті охолодження при високотемпературному відпалі, метою якого є релаксація технологічно набутих залишкових напружень; б) оцінювання напружень, спричинених експлуатаційними умовами у відпалених виробах та конструктивних вузлах. Запропоновано підхід до прогнозування напружень, викликаних відповідними технологічними умовами відпалювання та експлуатаційними тепловими і (або) механічними умовами після відпалювання. Теоретичною основою цього підходу є теорія нестаціонарної теплопровідності й теорія пластичного неізотермічного течіння. Розв’язування сформульованих задач математичної фізики базується на методі скінченних елементів (FEM) та розробленому програмному забезпеченні. Програмне забезпечення орієнтоване на розв’язування двовимірних задач і дозволяє досліджувати еволюцію термомеханічних станів в однорідних і кусково- однорідних, у загальному випадку термочутливих зміцнюваних у процесі деформування ізотропних тілах та елементах конструкцій канонічної й неканонічної форми під впливом теплових та (або) механічних факторів. Специфікою цих задач є наявність початкових напружень. Відомі програмні системи FEM не працюють з початковими напруженнями й тому не дозволяють розв’язувати окреслене коло задач. Важливість досліджень у цьому напрямку пов’язана з обмеженістю теоретичних підходів і, як наслідок, недостатньо вивченими термомеханічними явищами. Розроблене програмне забезпечення алгоритмічно узагальнено на випадок існування початкових напружень, якщо деформування розглядуваних об’єктів описується геометрично лінійною теорією. Як приклад, проаналізовано перерозподіл у процесі відпалювання попередньо набутих зварних залишкових напружень у тонкому диску з коаксіальним коловим отвором та наступний вплив прикладеного до отвору тиску. Обґрунтовано характер розподілу та рівень напружень у диску на стадії охолодження при відпалюванні після проходження стадій нагрівання та витримування. Ці напруження є початковими для вивчення механічних процесів, спричинених наступним впливом прикладеного до отвору статичного навантаження. Встановлено закономірності формування напружень у розглядуваних послідовно реалізованих умовах для ідеального матеріалу й трьох модельних наближень його зміцнюючих властивостей.
An approach to investigation of the thermomechanical processes in solids during cooling under high-temperature annealing and following after annealing thermomechanical conditions is proposed. The annealing is oriented on the relaxation of the residual stresses. This approach is based on the non-stationary thermal conductivity problem, on the problem about a thermoelastoplastic stress and strain state of the thermal sensitive hardenable solids in the deforming process and also on the software based on the finite element method (FEM). As an example the evolution of the residual stress state in disk subjected to annealing and following influence of the static loading applied to the disk hole is analyzed. The hole in disk is coaxial and circular. The residual stresses are specific after coupling by butt welding of two ring disks.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/32435
ISSN: 2522-4433
Власник авторського права: © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2020
URL-посилання пов’язаного матеріалу: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.01.041
https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.02.051
https://doi.org/10.1007/s11223-011-9277-x
https://doi.org/10.1007/BF02365755
https://doi.org/10.1590/1516-1439.308114
https://doi.org/10.4149/km_2018_4_245
https://doi.org/10.1090/qam/104405
https://doi.org/10.1016/0045-7949(81)90117-6
Перелік літератури: 1. Винокуров В. А. Отпуск сварных конструкций для снижения напряжений. М.: Машиностроение, 1973. 213 с.
2. Касаткин Б. С., Прохоренко В. М., Чертов И. М. Напряжения и деформации при сварке. К.: Вища школа, 1987. 246 с.
3. Недосека А. Я. Основы расчета и диагностики сварных конструкций. Изд-во «Индпром», 1998. 640 с.
4. Kovalchuk Ya., Shynhera N., Chornomaz N. Stress-strain state of a bottom chord of a welded roof truss. Scientific Journal of the TNTU. 2019. Vol. 93. No. 1. Р. 41–46. https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.01.041
5. Dubyk Ya., Seliverstova I. The local stress state of the pipeline with axial and angular weld misalignment. Scientific Journal of the TNTU. 2019. Vol. 94. No. 2. Р. 51–57. https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.02.051
6. Alberg H. Material Modelling for Simulation of Heat Treatment: Licentiate thesis. Luleå University of Technology, 2003. 22 p.
7. Єфіменко М. Г., Радзівілова Н. О. Металознавство і термічна обробка зварних з’єднань: підручник. Харків: 2003. 488 с.
8. Yasnii P. V., Pyndus Yu. I., Glad'o V. B., Okipnyi I. B., Shul'gan I. V. Scientific and technical section FEM prediction of the influence of warm prestressing on fracture toughness of heat-resistant steel. Strength of Materials. 2011. Vol. 43. No. 2. Р. 113–121. https://doi.org/10.1007/s11223-011-9277-x
9. Підгурський І. М., Окіпний І. Б., Сташків М. Я., Кенс І. В. Порівняльний аналіз КІН та кінетики форми поверхневих півеліптичних тріщин в однорідному полі напружень та в зоні концентраторів: Proceedings of the V International Conference «In-Service Damage of Materials, its Diagnostics and Prediction», Ternopil, September 19–20, 2017. Ternopil: TNTU, 2017. С. 111–113.
10. Гачкевич О., Михайлишин В., Равська-Скотнічна А. Числова методика розв’язування задач термомеханіки тіл у разі охолодження в процесі високотемпературного відпалювання. Вісник Львів. ун-ту. Сер. прикл. матем. та інформ. 2007. Вип. 12. С. 78–92.
11. Будз С. Ф., Дробенко Б. Д., Михайлишин В. С. Компьютерное моделирование термоупругопластического поведения механических систем. Львов: Ин-т прикл. проблем механики и математики АН Украины, 1992. 60 с. (Препринт АН Украины, Ин-т прикл. проблем механики и математики, 34–89).
12. Михайлишин В. С. Ітераційні процедури в задачах неізотермічної пружнопластичності з ізотропно- кінематичним зміцненням. Фіз.-хім. механіка матеріалів. 1999. Т. 35. № 4. С. 10 –112. (Mykhailyshyn V. S. Iterative Procedures for Problems of Nonisothermal Elastoplasticity with Isotropic Kinematic Hardening. Materials Science. 1999. Vol. 35. No. 4. Р. 561–571). https://doi.org/10.1007/BF02365755
13. Emre H. E., Kacar R. Effect of Post Weld Heat Treatment Process on Microstructure and Properties of Friction Welded Dissimilar Drill Pipe. Materials Research. 2015. 18 (3). Р. 503–508. https://doi.org/10.1590/1516-1439.308114
14. Liu P., Sun S., Xu S., Cao M., Feng K. Influence of holding time of annealing treatment on microstructure and properties of TIG welded joint for P91 heat-resistant steel tube. Kovove Mater. 2018. 56. Р. 245–252. https://doi.org/10.4149/km_2018_4_245
15. Федосов О. В., Карпович О. В., Перерва В. О. Застосування електронного променя для відпалу зварних з’єднань титанового сплаву ВТ23. Авиационно-космическая техника и технология. 2015. Т. 123. № 6. С. 52–57.
16. Лобанов Л. М., Єрмолаєв Г. В., Квасницький В. В., Махненко О. В., Єгоров Г. В., Лабарткава А. В. Напруження та деформації при зварюванні і паянні: підручник / за заг. ред. Л. М. Лобанова. Миколаїв: НУК, 2016. 246 с.
17. Коваленко А. Д. Термоупругость. К.: Вища школа, 1975. 216 с.
18. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности. М.: Мир, 1987. 542 с.
19. Сахаров А. С., Альтенбах И. Метод конечных элементов в механике твердых тел. Киев: Вища школа, 1982. 480 с.
20. Морозов Е. М., Никишков Г. П., Черныш Т. А. Неизотермическая модель упругопластического тела с комбинированным законом упрочнения и ее применение для МКЭ-расчета тел с трещинами. В кн.: Аналитические и численные методы решения краевых задач пластичности и вязкоупругости. Свердловск: АН СССР, Уральск. научн. центр, 1986. С. 87–94.
21. Гачкевич О. Р., Михайлишин В. С. Математичне моделювання і дослідження напруженого стану тіл у процесі охолодження при високотемпературному відпалі. Мат. методи та фіз.-мех. поля. 2004. Т.47. № 3. С. 186–198.
22. Ziegler H. A modification of Prager’s hardening rule. Quart. Appl. Math. 1959. Vol. 17. Р. 55–65. https://doi.org/10.1090/qam/104405
23. Allen D. H., Haisler W. E. A theory for analysis of thermoplastic materials. Comput. & Struct. 1981. Vol. 13. No. 1. Р. 129–135. https://doi.org/10.1016/0045-7949(81)90117-6
24. Теплотехнический справочник / под ред. В. Н. Юренева, П.Д. Лебедева: В 2 т. Т. 2. М.: Энергия, 1976. 897 с.
References: 1. Vinokurov V. A. Otpusk svarnykh konstruktsij dlya cnizheniya napryazhenij. Moskva, Mashynostroyeniye, 1973. 213 p. [In Russian].
2. Kasatkin B. S., Prokhorenko V. M., Chertov I. M. Napryazheniya i deformatsii pri svarke. Kyiv, Vyshcha shkola, 1987. 246 p. [In Russian].
3. Nyedosyeka A. Ya. Osnovy raschyota i diagnostiki svarnykh konstruktsij. Izdatel’stvo “Indprom”, 1998. 640 p. [In Russian].
4. Kovalchuk Ya., Shynhera N., Chornomaz N. Stress-strain state of a bottom chord of a welded roof truss. Scientific Journal of TNTU. 2019. Vol. 93. No. 1. P. 41–46. https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.01.041
5. Dubyk Ya., Seliverstova I. The local stress state of the pipeline with axial and angular weld misalignment. Scientific Journal of TNTU. 2019. Vol. 94. No. 2. P. 51–57. https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.02.051
6. Alberg H. Material Modelling for Simulation of Heat Treatment: Licentiate thesis. Luleå University of Technology, 2003. 22 p.
7. Yefimenko M. H., Radzivilova N. O. Metaloznavstvo i termichna obrobka zvarnykh zyednan’: pidruchnyk. Kharkiv, 2003. 488 p. [In Ukrainian].
8. Yasnii P. V., Pyndus Yu. I., Glad'o V. B., Okipnyi I. B., Shul'gan I. V. Scientific and technical section FEM prediction of the influence of warm prestressing on fracture toughness of heat-resistant steel. Strength of Materials. 2011. Vol. 43. No. 2. P. 113–121. https://doi.org/10.1007/s11223-011-9277-x
9. Pidhurs’kyj I. M., Okipnyj I. B., Stashkiv M. Ya., Kens I. V. Porivnyal’nyj analiz KIN ta kinetyky formy poverkhnevykh piveliptychnykh trishchyn v odnoridnomu poli napruzhen’ ta v zoni koncentratoriv. Proceedings of the V International Conference “In-Service Damage of Materials, its Diagnostics and Prediction” (Ternopil, September 19–20, 2017.). Ternopil: TNTU, 2017. Р. 111–113. [In Ukrainian].
10. Hachkevych O., Mykhailyshyn V., Ravs’ka-Skotnichna A. Chyslova metodyka rozvyazuvannya zadach termomekhaniky til u razi okholodzhennya v protsesi vysokotemperaturnoho vidpalyuvannya. Visnyk L’vivs’koho universytetu. Seriya prykladna matematyka ta informatyka. 2007. Issue 12. Р. 78–92. [In Ukrainian].
11. Budz S. F., Drobenko B. D., Mykhailyshyn V. S. Kompyuternoye modelirovaniye termouprugo- plasticheskogo povedeniya mekhanicheskich sistem. Lvov: In-t prikl. problyem myekhaniki i matyematiki AN Ukrainy, 1992. 60 p. (Preprint AN Ukrainy, In-t prikl. problyem myekhaniki i matyematiki, 34–89). [In Russian].
12. Mykhailyshyn V. S. Iteratsijni procedury v zadachakh neizotermichnoyi pruzhnoplastychnosti z izotropno- kinematychnym zmitsnennyam. Fizyko-khimichna mekhanika materialiv. 1999. Vol. 35. No. 4. Р. 102–112. [In Ukraunian]. (Mykhailyshyn V. S. Iterative Procedures for Problems of Nonisothermal Elastoplasticity with Isotropic Kinematic Hardening. Materials Science. 1999. Vol. 35. No 4. P. 561–571). https://doi.org/10.1007/BF02365755
13. Emre H. E., Kacar R. Effect of Post Weld Heat Treatment Process on Microstructure and Properties of Friction Welded Dissimilar Drill Pipe. Materials Research. 2015. Vol. 18. No. 3. P. 503–508. https://doi.org/10.1590/1516-1439.308114
14. Liu P., Sun S., Xu S., Cao M., Feng K. Influence of holding time of annealing treatment on microstructure and properties of TIG welded joint for P91 heat-resistant steel tube. Kovove Mater. 2018. Vol. 56. P. 245–252. https://doi.org/10.4149/km_2018_4_245
15. Fedosov O. V. Zastosuvannya elektronnoho promenya dlya vidpalu zvarnykh zyednan’ tytanovoho splavu VT23. Aviatsionno-kosmicheskaya tyekhnika i tyekhnologiya. 2015 Vol. 123. No 6. P. 52–57. [In Ukrainian].
16. Lobanov L. M. (ed.), Yermolayev H. V., Kvasnyts’kyj V. V., Makhnenko O. V., Yehorov H. V., Labartkava A. V. Napruzhennya ta deformatsiyi pry zvaryuvanni i payanni: pidruchnyk. Mykolayiv: NUK, 2016. 246 p. [In Ukrainian].
17. Kovalenko A. D. Tyermouprugost’. Kyiv: Vyshcha shkola, 1975. 216 p. [In Russian].
18. Vasidzu K. Variatsionnye metody v teorii uprugosti i plastichnosti. Moskva: Mir, 1987. 542 p. [In Russian].
19. Sakharov A. S., Al’tenbakh I. Metod konyechnykh elementov v mekhanike tvyordykh tel. Kyiv: Vyshcha shkola, 1982. 480 p. [In Russian].
20. Morozov Ye. M., Nikishkov G. P., Chernysh T. A. Neizotermicheskaya model’ uprugoplasticheskogo tela i yeyo primyenyeniye dlya MKE-raschyota tel s treshchinami. Analiticheskiye i chislennyye metody resheniya krayevykh zadach plastichnosti i vyazkouprugosti. Svyerdlovsk: AN SSSR, Ural’sk. nauchn. tsentr, 1986. Р. 87–94. [In Russian].
21. Hachkevych O. R., Mykhailyshyn V. S. Matematychne modelyuvannya i doslidzhennya napruzhenoho stanu til v protsesi okholodzhennya pry vysokotemperaturnomu vidpali. Matematychni metody ta fizyko- mekhanichni polya. 2004. Vol. 47. No. 3, p. P. 186–198. [In Ukrainian].
22. Ziegler H. A modification of Prager’s hardening rule. Quart. Appl. Math. 1959. Vol. 17. P. 55–65. https://doi.org/10.1090/qam/104405
23. Allen D. H., Haisler W. E. A theory for analysis of thermoplastic materials. Comput. & Struct. 1981. Vol. 13. No. 1. P. 129–135. https://doi.org/10.1016/0045-7949(81)90117-6
24. Tyeplotyekhnichyeskij spravochnik / ed. V. N. Yuryenyev, P. D. Lyebyedyev. In 2 vol. Vol. 2. Moskva: Energiya, 1976. 897 p. [In Russian].
Тип вмісту: Article
Розташовується у зібраннях:Вісник ТНТУ, 2020, № 1 (97)



Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.