Numerical and experimental research of pure bending of beams made of the titanium ABVT-20 alloy with different properties for tension and compression under creep conditions


Cite item

Full Text

Abstract

Solution of the problem of pure bending of a beam of rectangular cross section taking into account the difference of properties tension and compression under creep is considered. Program algorithm of mathematical simulation of the stress redistribution process along the height of a beam with allowance for damage accumulation is constructed and implemented. Modeling of creep processes of softening material is based on equations of the kinetic theory of creep and damage. In this paper, Runge-Kutta-Merson numerical integration algorithm for creep damage analysis is presented. The simulation results are compared with the experimental data of pure bending of rectangular section beams from the titanium ABVT-20 alloy under the action of an alternating moment and a prolonged exposure to temperature of 750 °C. A satisfactory agreement between the simulation results and the experimental data was obtained, taking into account the duration of the temperature aging in the creep law.

About the authors

Svetlana V Iyavoynen

Lavrentyev Institute of Hydrodynamics of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: svetaiyavoynen@gmail.com
Postgraduate Student; Junior Researcher; Lab. of Static Strength 15, Lavrentyev av., Novosibirsk, 630090, Russian Federation

Aleksey Yu Larichkin

Lavrentyev Institute of Hydrodynamics of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: larichking@gmail.com
Cand. Phys. & Math. Sci.; Researcher; Lab. of Static Strength 15, Lavrentyev av., Novosibirsk, 630090, Russian Federation

Vadim E Kolodezev

Lavrentyev Institute of Hydrodynamics of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: kolodezev.vadim@yandex.ru
Cand. Tech. Sci.; Incorporated Engineer; Lab. of Static Strength 15, Lavrentyev av., Novosibirsk, 630090, Russian Federation

References

  1. Ribeiro F. C., Marinho E. P., Inforzato D. J., Costa P. R., Batalha G. F. Creep age forming: a short review of fundaments and applications // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 2010. vol. 43, no. 1. pp. 353-361, Available at http://jamme.acmsse.h2.pl/papers_vol43_1/43139.pdf (August 24, 2018).
  2. Beal J. D., Boyer R., Sanders D. Forming of titanium and titanium Alloys / ASM Handbook. vol. 14B, Metalworking: Sheet Forming. ASM International, 2006. pp. 656-669.
  3. Yang Y., Zhan L., Ma Q. et al. Effect of pre-deformation on Creep age forming of AA2219 plate: Springback, microstructures and mechanical properties // J. Mater. Process Technology, 2016. vol. 229. pp. 697-702. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2015.10.030.
  4. Lam A. C. L., Shi Z., Yang H. et al. Creep-age forming AA2219 plates with different stiffener designs and pre-form age conditions: Experimental and finite element studies // J. Mater. Process Technology, 2015. vol. 219. pp. 155-163. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.12.012.
  5. Yang Y., Zhan L., Shen R. et al. Effect of pre-deformation on creep age forming of 2219 aluminum alloy: Experimental and constitutive modelling // Mater. Sci. Eng. A, 2017. vol. 683. pp. 227-235. doi: 10.1016/j.msea.2016.12.024.
  6. Олейников А. И., Бормотин К. С. Моделирование формообразования крыловых панелей в режиме ползучести с деформационным старением в решениях обратных задач // Ученые записки КнАГТУ, 2015. № II-1(22). С. 346-365.
  7. Коробейников С. Н., Олейников А. И., Горев Б. В., Бормотин К. С. Математическое моделирование процессов ползучести металлических изделий из материалов, имеющих разные свойства при растяжении и сжатии // Вычислительные методы и программирование: Новые вычислительные технологии, 2008. Т. 9, № 1. С. 346-365.
  8. Локощенко А. М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. 504 с.
  9. Кайбышев О. А. Сверхпластичность промышленных сплавов. М.: Металлургия, 1984. 264 с.
  10. Сафиуллин Р. В. Сверхпластическая формовка и сварка давлением многослойных полых конструкций. Часть II. Опыт ИПСМ РАН // Письма о материалах, 2012. Т. 2, № 1. С. 36-39.
  11. Радченко В. П., Саушкин М. Н. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях. М.: Машиностроение-1, 2005. 226 с.
  12. Локощенко А. М., Агахи К. А., Фомин Л. В. Изгиб балки при ползучести с учетом поврежденности и разносопротивляемости материала // Машиностроение и инженерное образование, 2012. № 3(32). С. 29-35.
  13. Колодезев В. Е., Горев Б. В., Ларичкин A. Ю., Шевцова Л. И. Чистый изгиб балки из сплава АБВТ-20 в режиме ползучести при знакопеременном нагружении // Технология машиностроения, 2017. № 2(176). С. 11-16.
  14. Соснин О. В., Горев Б. В., Никитенко А. Ф. Энергетический вариант теории ползучести. Новосибирск: ИГиЛ СО АН СССР, 1986. 95 с.
  15. Никитенко А. Ф. Ползучесть и длительная прочность металлических материалов. Новосибирск: Новосиб. гос. архит.-строит. ун-т, 1997. 278 с.
  16. Горев Б. В., Любашевская И. В., Панамарев В. А., Иявойнен С. В. Описание процесса ползучести и разрушения современных конструкционных материалов с использованием кинетических уравнений в энергетической форме // ПМТФ, 2014. Т. 55, № 6. С. 132-144.
  17. Горев Б. В. К расчету на неустановившуюся ползучесть изгибаемого бруса из материала с разными характеристиками на растяжение и сжатие / Динамика сплошной среды: сб. науч. тр., Вып. 14. Новосибирск: АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т гидродинамики, 1973. С. 44-51.
  18. Кузнецов Е. Б., Леонов С. С. Чистый изгиб балки из разномодульного материала в условиях ползучести // Вестн. ЮУрГУ. Сер. Матем. моделирование и программирование, 2013. Т. 6, № 4. С. 26-38.
  19. Соснин О. В. О ползучести материалов с разными характеристиками на растяжение и сжатие // ПМТФ, 1970. № 5. С. 136-139.
  20. Merson R. H. An operational method for the study of integration processes / Proc. Symp. Data Processing, Weapons Res. Establ. Salisbury. Salisbury, 1957. pp. 110-125 ; Pospelov V. V. Kutta-Merson method: Encyclopedia of Mathematics, 2014, Available at http://www.encyclopediaofmath.org/index.php?title=Kutta-Merson_method&oldid=33669 (August 24, 2018).
  21. Pao Y. C. Engineering analysis. Interactive methods and programs with FORTRAN, QuickBASIC, MATLAB, and Mathematica. Boca Raton, FL: CRC Press, 1998. 360 pp.
  22. Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 2014. 752 с.
  23. Горев Б. В., Клопотов И. Д. К описанию процесса ползучести и длительной прочности по уравнениям с одним скалярным параметром повреждаемости // ПМТФ, 1994. № 5. С. 92-102.
  24. Цвелодуб И. Ю. К построению определяющих уравнений ползучести ортотропных материалов с различными свойствами при растяжении и сжатии // ПМТФ, 2012. № 6. С. 98-101.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2018 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».