Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634558)
Контекстум
.

Теория и практика решения неодномерных задач упруго-пластического деформирования. Задача о напряженно-деформированном состоянии в тонкой пластине с включением (110,00 руб.)

0   0
АвторыГоцев Дмитрий Викторович, Ковалев Алексей Викторович, Яковлев Александр Юрьевич, Русина Елена Юрьевна
ИздательствоИздательский дом ВГУ
Страниц26
ID635678
АннотацияЦелью методической разработки является содействие студентам в углубленном изучении современных методов решения неодномерной упруго-пластической задачи, являющейся сложным и наименее изученным разделом математической теории пластичности.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов 3—4 курсов факультета ПММ при изучении спецкурса «Метод возмущений в задачах деформирования упруго-пластических сред», выполнении курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций, а также для самостоятельной работы студентов.
Теория и практика решения неодномерных задач упруго-пластического деформирования. Задача о напряженно-деформированном состоянии в тонкой пластине с включением / Д.В. Гоцев, А.В. Ковалев, А.Ю. Яковлев, Е.Ю. Русина .— Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2016 .— 26 с. — 26 с. — URL: https://rucont.ru/efd/635678 (дата обращения: 19.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА РЕШЕНИЯ НЕОДНОМЕРНЫХ ЗАДАЧ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ. <...> ЗАДАЧА О НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ В ТОНКОЙ ПЛАСТИНЕ С ВКЛЮЧЕНИЕМ Учебно-методическое пособие Воронеж Издательский дом ВГУ 2016 Утверждено научно-методическим советом факультета ПММ 15 мая 2016 г., протокол № 9 Составители: Д.В. Гоцев, А.В. Ковалев, А.Ю. Яковлев, Е.Ю. Русина Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре МиКМ факультета ПММ Воронежского государственного университета. <...> Рекомендуется для студентов 3—4 курсов факультета ПММ при изучении спецкурса «Метод возмущений в задачах деформирования упругопластических сред», выполнении курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций, а также для самостоятельной работы студентов. <...> Общая постановка упруго-пластических задач Определяющие соотношения, граничные условия, условия сопряжения теории упруго-пластического тела …………………. <...> Решение упруго-пластической задачи о пластине, содержащей включение ……………………………………………………. <...> Среди причин, затрудняющих поиск точного решения, можно указать, например, нелинейные уравнения движения, переменные коэффициенты и нелинейные граничные условия на известной или неизвестной границах сложной формы. <...> Одним из таких подходов является метод малого параметра или метод возмущений, позволяющий находить решение, близкое к уже известному точному. <...> При этом возмущению можно подвергать как форму тела, так и граничные условия. <...> Метод возмущений нашел широкое применение в различных разделах механики, физики, математики, а именно таких, как небесная механика, теория колебаний, устойчивость движения. <...> Относительно недавно этот метод стал использоваться для решения краевых задач деформируемых тел со сложными физико-механическими свойствами <...>
Теория_и_практика_решения_неодномерных_задач_упруго-пластического_деформирования._Задача_о_напряженно-деформированном_состоянии_в_тонкой_пластине_с_включением.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА РЕШЕНИЯ НЕОДНОМЕРНЫХ ЗАДАЧ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ. ЗАДАЧА О НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ В ТОНКОЙ ПЛАСТИНЕ С ВКЛЮЧЕНИЕМ Учебно-методическое пособие Воронеж Издательский дом ВГУ 2016
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение ……………………………………………………………………. 4 2. Общая постановка упруго-пластических задач Определяющие соотношения, граничные условия, условия сопряжения теории упруго-пластического тела ………………….. 5 3. Определяющие соотношения теории идеальной пластичности. Линеаризированные соотношения ………………………………………… 7 4. Решение упруго-пластической задачи о пластине, содержащей включение ……………………………………………………. 7 4.1. Нулевое приближение …………………………………………… 10 4.2. Первое приближение …………………………………………….. 14 5. Библиографический список ……………………………………………… 25 3
Стр.3
мещения * i 6.2. Граничные условия на части поверхности тела, где заданы переu , имеют вид: u u .* i  задать условия сопряжения: i (2.8) 6.3. На границе раздела упругой и пластических областей требуется ijn  0 , ui  .0 j (2.9) Здесь и далее знак [ ] будет означать скачок соответствующей величины, т.е. разность значений представленных в скобках выражений, соответствующих упругой и пластической областям. Как обычно, по дважды повторяющимся индексам предполагается суммирование от 1 до 3, если не оговорено противное. Нижний индекс, стоящий после запятой, указывает на дифференцирование по координате, соответствующей этому индексу. Уравнения (2.1)—(2.9) представляют замкнутую систему уравнений, описывающих напряженно-деформированное состояние упруго-пластического тела. В цилиндрической системе координат уравнение равновесия в напряжениях (при отсутствии внешних массовых сил) запишутся следующим образом rθ rr θ zr    1 τσ σ rr θ τ z   1 rz r rr θ zr    τσ τ z τ где  ,  ,  , ρθ  e , e z e , e  z  z Соотношения Коши, связывающие компоненты тензора деформаций , z линдрической системе координат имеют вид r r  , e 1 u  r   u rr  r , er2r r r  u rz 11 u r  r   τ ,  ,  — компоненты тензора напряжений. , e z , e z и вектора перемещений u e  u rθθ θzrθ2τ   τστ θz   rr θ zr   1 rz , u e,u z z   z  , z  . e  2z r  1 uu   rz Соотношения закона Гука, отражающие связь между напряжениями и упругими деформациями (в случае несжимаемого материала) для цилиндрической системы координат  S2Ge, S2Ge zz e  S2Ge S2Ge zzzz  e   где G — модуль сдвига, S , S жений, e , e e e , e e , e z e , e ez , e , , z  S , S 6 e , S2Ge e e , S2Ge e , , ez — компоненты тензора деформаций. (2.12) , S z , S z — девиатор тензора напряe 11 u 2r z  r ,    u (2.11) , u , u z  0 ,  0 ,  0 , (2.10) , u z , u z в ци
Стр.6
3. Определяющие соотношения теории идеальной пластичности. Линеаризированные соотношения раскладываются в ряды по степени малого параметра  [6]:   При решении задач методом малого параметра    p e ij, е ,e , ,... ij Например,   ij ij n 0   n0              n (n) ij (0) ij (1) ij 2 (2) ij Величинами n-го порядка, здесь и ниже, называются выражения, отмеченные вверху индексом (n). Процедуру разложения всех исходных функций по параметру  будем называть линеаризацией функций. 1 ) F(r)   n 0   nF(r)(n),( , где F(r) — некая функция, зависящая от параметра r. Термин «линеаризация», отражает то, что при n  1 F представляют (n) собой линейные функции величин n-го порядка, а при n = 0 функция )0( F обычно нелинейная. Дальнейшее рассмотрение будем проводить в цилиндрической r, , z , ограничимся при этом плосконапряженным        .  ee0 zz z системе координат случаем. Плосконапряженное состояние реализуется в тонких плоских пластинах, нагруженных в свой плоскости. В этом случае частицы деформируемого тела перемещаются вдоль плоскости, перпендикулярной оcи z, и не зависят от координаты z: zz 4. Решение упруго-пластической задачи о пластине, содержащей включение Исследуем задачи о двухосном растяжении тонкой пластины с отверстием в форме эллипса и о тонкой пластине с отверстием в форме эллипса, в которое с натягом вставлено упругое включение — круглое кольцо. Материал пластины предполагается идеально упруго-пластическим, включение предполагается упругим. Рисунок 1а — без включения, рисунок 1б — с включением. n (n) p(n) e(n) (n) ij  ij ,e ,e , ij ,... , ( 1) .   все функции (3.1) 7
Стр.7
а б Рис. 1 На рисунке 1а обозначено: 1 — граница раздела упругой и пластических областей пластины, 2 — внутренний контур пластины. На рисунке 1б обозначено: 1 — граница раздела упругой и пластических областей пластины, 2 — граница контакта включения и пластины, 3 — внутренний контур включения. Внутренний и внешний контуры включения имеют эллиптическую форму. Пластины на бесконечности растягиваются взаимно перпендикулярными усилиями с интенсивностями P1 и P2, внутренний контур включения нагружен нормальным давлением P0. Рассматривается случай плосконапряженного состояния, т.е. полага       . Для решения задачи введем цилиндрическую ется zz  ee0 zz z систему координат ,, z . Ось 0z направлена вдоль оси круглого кольца, а начало координат выбираем в центре последнего. При этом материал конструкции считается не сжимаемым, однородным, изотропным, но, как отмечалось выше, материалы пластины и вклю8
Стр.8
чения предполагаются различными. При построении математической модели будем исходить из предположения, что пластическая зона в пластине полностью охватывает контур отверстия. Пусть пластическое состояние в пластине соответствует стороне ВС условия пластичности Треска — Сан-Венана (рис. 2). Рис. 2 Задача будет решена после нахождения распределения поля напряжений (компонент тензора напряжений ρ σ , θ нент вектора перемещений ρu , θ σ , ρθ τ ) и перемещений (компоu ) во всей составной конструкции, а также формы упруго-пластической границы в пластине. Для решения поставленной задачи удобно применить приближенноаналитический метод — метод малого параметра или более широко — метод возмущений, смысл которого раскрывался выше. Известно [6], что применение этого метода позволяет получить приближенное решение вблизи уже известного точного решения. Для рассматриваемой задачи с эллиптическими контурами, такой близкой задачей будет задача о пластине с круговыми контурами, представляющая нулевое приближение или невозмущенное состояние в искомом решении. В соответствии со сказанным, ограничившись нулевым и первым приближениями, решение общей задачи будет искаться в виде           ; 0     1      ; 0  ; 1 u u  u ; 0 1 r 1 r , s    s (1) где верхний индекс 1 указывает на первое приближение, а индекс 0 на нулевое приближение, δ — малый параметр, ρ σ , θ σ , σ — компоненты тензоz ра напряжений;  — перемещения вдоль осей соответственно; rs — радиус 9  z 0       );      ; 2 ( 1 0  1    R R , k 0   1 1  (4.1)
Стр.9
упруго-пластической границы в пластины, k и пластины.  — линия контакта включения Рассмотрим отдельно нулевое и первое приближения. 4.1. Нулевое приближение (упруго-пластическое состояние тонкой пластины с круговым отверстием и упруго-пластическое состояние тонкой пластины с круговым отверстием, заполненным с натягом круглым включением — цилиндром) Рассмотрим осесимметричное состояние тонкой пластины с круговым отверстием радиуса  для первой задачи (рис. 3а) и осесимметричное состояние тонкой пластины с круговым отверстием радиуса , содержащим с натягом круглое кольцо с внешним радиусом 1 и внутренним  для второй задачи (рис. 3б). а б Рис. 3 10
Стр.10