В апреле 2017 г. исполнилось 80 лет Ривнеру Фазыловичу Ганиеву – выдающемуся ученому в области механики и машиноведения.

Р.Ф. Ганиев – академик РАН, научный руководитель Института машиноведения им. А.А. Благонравова, основатель научного направления по нелинейной волновой механике многофазных систем и волновой технологии.

Под его руководством выполнен ряд крупных исследований в области динамики машин и аппаратов, теории нелинейных колебаний, волновых и вибрационных процессов и технологии.

Ключевые слова: Р.Ф. Ганиев; Институт машиноведения имени А.А. Благонравова РАН; динамика машин; нелинейная волновая механика; волновая технология; теория нелинейных колебаний

Полный текст (PDF)

Антон Сергеевич Должиков¹, аспирант кафедры «Низкие температуры», e-mail: DolzhikovAS@mpei.ru

 

 Владимир Иванович Могорычный¹, кандидат технических наук, доцент кафедры «Низкие температуры», e-mail: MogorychnyVI@mpei.ru

 

  ¹ Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»

Работа посвящена исследованию процесса кипения многокомпонентных рабочих тел, используемых в холодильной и криогенной технике. Представлены описание методики определения коэффициента теплоотдачи при кипении зеотропных смесей в горизонтальном обогреваемом канале и конструкция экспериментального стенда, позволяющего производить подобные измерения. Данный стенд сконструирован на базе холодильной установки, работающей по дроссельному циклу Джоуля – Томсона, и позволяет измерять коэффициент теплоотдачи с точностью 15 %.  Приведено сравнение расчетных значений коэффициента теплоотдачи, полученных с использованием гомогенной модели, с существующими экспериментальными данными. В некоторых опытах наблюдается хорошее совпадение, а в некоторых нет, что говорит о необходимости накопления большего количества экспериментальных данных и на основе их анализа введения соответствующих поправок в гомогенную модель.

Ключевые слова: низкая температура, кипение, теплообмен, смеси, многокомпонентное рабочее тело, двухфазный поток, дроссельная система

Список литературы

 1. Лунин А.И., Могорычный В.И., Коваленко В.Н. Применение многокомпонентных рабочих тел в низкотемпературной технике. М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - 100 с.

 2. Боярский М.Ю., Лунин А.И., Могорычный В.И. Характеристики криогенных систем при работе на смесях. М.: Изд-во МЭИ, 1990. - 87 с.

 3. Боярский М.Ю. Основы расчета фазовых равновесий в многокомпонентных системах. М.: Изд-во МЭИ, 1984. - 87 с.  

 4. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем. М.: Изд-во МЭИ, 2007. - 384 c.

 5. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 416 с.

 6. Кириллин В.А. Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 496 с.

 7. Баттерворс Д., Хьюитт Г. Теплопередача в двухфазном потоке. М.: Энергия, 1980. - 328 с.

 8. Nellis G., Hughes C., Pfotenhauer J. Heat transfer coefficient measurements for mixed gas working fluids at cryogenic temperatures // Cryogenics. 2005. Vol. 45. P. 546-556.

 9. Baek S., Lee C., Jeong S. Investigation of two-phase heat transfer coefficients of argon-freon cryogenic mixed refrigerants // Cryogenics. 2014. Vol. 64. P. 29-39.

 10. Greco A., Vanoli G.P. Flow boiling heat transfer with HFC mixtures in a smooth horizontal tube // Experimental Thermal and Fluid Science. 2005. Vol. 29. P. 189-208.

 11. Hsieh Y.Y., Lin T.F. Saturated flow boiling heat transfer and pressure drop of refrigerant R-410A in a vertical plate heat exchanger // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45. P. 1033-1044.

 12. Barraza R., Nellis G. Measured and predicted heat transfer coefficients for boiling zeotropic mixed refrigerants in horizontal tubes // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 97. P. 683-695.

Полный текст (PDF)

Руслан Валерьевич Гучинский¹, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории численного моделирования деформирования и разрушения материалов и конструкций, e-mail: ruslan239@mail.ru

Сергей Владимирович Петинов^{2, 1} , доктор технических наук, профессор кафедры сопротивления материалов; заведующий лабораторией численного моделирования деформирования и разрушения материалов и конструкций, e-mail: sergei.petinov@gmail.com

  1 Институт проблем машиноведения РАН

 2 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Предложен подход к моделированию процесса усталости от начала нагружения до наступления критического состояния элемента конструкции с использованием комбинированного критерия разрушения. При использовании подхода стадии развития разрушения рассматриваются в качестве единого процесса накопления повреждений и разрушения под действием силового поля у вершины трещины. Представленная методика основана на последовательном вычислении повреждений в узлах конечно-элементной модели, лежащих на пути распространения трещины. Повреждения, соответствующие двум механизмам разрушения, определяются по деформационному критерию Коффина-Мэнсона и уравнению Пэриса в рамках линейной модели. Учитываются повреждения, накопленные перед вершиной трещины в перемещающейся области пластических деформаций. Подход позволяет моделировать процесс разрушения при развитой пластической деформации у начального концентратора напряжений, а также у вершины подрастающей трещины. Для расчета элементов конструкций по предложенной методике достаточно располагать данными испытаний стандартных образцов - параметрами обобщенной циклической кривой и деформационного критерия разрушения. Применение подхода демонстрируется на примере формирования и развития трещины усталости от концентратора напряжений в пластине из стали 09Г2. Показано, что результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными.

 

Ключевые слова: метод конечных элементов, трещина, усталость, разрушение, деформационный критерий, комбинированный критерий, накопление повреждений

Список литературы

1. Hobbacher A. Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components. International Institute of Welding, IIW-Doc. (XIII-2151r1-07/XV-1254r1-07) (2007). - Cambridge: Abington Publishing, 2007. - 143 p.

2. Petinov S.V., Guchinsky R.V. Fatigue Assessment of Ship Superstructure at Expansion Joint // Transactions of the Royal Institution of Naval Architects. Part A: International Journal of Maritime Engineering. 2013. Vol. 155. No. A4. P. A201-209.

3. May M., Hallett S.R. An advanced model for initiation and propagation of damage under fatigue loading. Part I: Model formulation // Composite Structures. 2011. Vol. 93. No. 9. P. 2340-2349.

4. Paris P.C., Erdogan F. A Critical Review of Crack Propagation Laws // J. Bas. Eng. Trans. ASME. 1963. Vol. 85. P. 528-534.

5. Ding F., Feng M., Jiang Y. Modeling of fatigue crack growth from a notch // Int. J. Plasticity. 2007. Vol. 23. P. 1167-1188.

6. Sehitoglu H. Fatigue Life Prediction of Notched Members Based on Local Strain and Elastic-Plastic Fracture Mechanics Concepts // Eng. Fract. Mech. 1983. Vol. 18. No. 3. P. 609-621.

7. Allery M.B., Birkbeck G. Effect of notch root radius on the initiation and propagation of fatigue cracks // Eng. Fract. Mech. 1972. Vol. 4. P. 325-331.

8. Boljanovic S., Maksimovic S., Belic I. Total Fatigue Life of Structural Components // Proc. of the 2nd WSEAS Int. Conf. on Applied and Theoretical Mechanics. Venice, Italy, 2006. P. 1-6. 

9. Rudolph J., Schmitt C., Weis E. Fatigue lifetime assessment procedures for welded pressure vessel components // Int. J. Pres. Ves. Pip. 2002. Vol. 79. No. 2. P. 103-112.

10. Hayakawa K., Nakamura T., Tanaka S. Analysis of Fatigue Crack Initiation and Propagation in Cold Forging Tools by Local Approach of Fracture // Materials Transactions. 2004. Vol. 45. No. 2. P. 461-468.

11. Dowling N.E. Notched member fatigue life prediction combining crack initiation // Fat. Eng. Mater. Struct. 1979. Vol. 2. P. 129-138.

12. Panasyuk V.V., Ostash O.P., Kostyk E.M. Fatigue crack initiation at stress raisers // Mater. Sci. 1985. Vol. 21. No. 6. P. 507-513.

13. Kewein X., Jiwen H. Prediction on notched fatigue limits for crack initiation and propagation // Eng. Fract. Mech. 1992. Vol. 41. No. 3. P. 405-410.

14. Shang D.-G., Yao W.-X., Wang D.-J. A new approach to the determination of fatigue crack initiation size // Int. J. Fatigue. 1998. Vol. 20. No. 9. P. 683-687.

15. Navarro C., Garcia M., Dominguez J. A procedure for estimating the total life in fretting fatigue // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. 2003. Vol. 26. No. 5. P. 459-468.

16. Makkonen M. Predicting the total fatigue life in metals // Int. J. Fatigue. 2009. Vol. 31. P. 1163-1175.

17. Cameron A.D., Smith R.A. Fatigue life prediction for notched members // Int. J. Pres. Ves. Pip. 1982. Vol. 10. P. 205-217.

18. Martin W.S., Wirsching P. Fatigue Crack Initiation-Propagation Reliability Model // J. Mater. Civ. Eng. 1991. Vol. 3. No. 1. P. 1-18.

19. Petinov S.V., Letova T.I., Guchinsky R.V. Modeling of fatigue process by combining the crack initiation and growth // Proc. of XLII Int. Summer School-Conf. APM 2014. St.Petersburg, 2014. P. 133-139.

20. Ebi G., Neumann P. Closure Behavior of Small Cracks // Steel Research. 1990. Vol. 61. No. 10. P. 498-503.

21. Miller K.J. The Two Thresholds of Fatigue Behavior // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. 1993. Vol. 16. No. 9. P. 931-939.

22. Гучинский Р.В., Петинов С.В. Численное моделирование распространения полуэллиптической трещины усталости на основании оценки накопления повреждений // Вычислительная механика сплошных сред. 2015. Т. 8. № 4. С. 376-385.

23. Petinov S.V. Fatigue Analysis of Ship Structures. - New-York: Backbone Publishing Co., Fair Lawn, 2003. - 263 p.

24. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. - 272 c.

25. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: в 2-х тт. / под ред. Ю. Мураками. М.: Мир, 1990. Т. 2. - 568 с.

Полный текст (PDF)

Дмитрий Александрович МАСЛОВ¹,  аспирант кафедры высшей математики, e-mail: dm_93@live.ru

1 Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт»

В работе рассматривается волновой твердотельный гироскоп с цилиндрическим резонатором и электростатическими датчиками управления. На основе нелинейной математической модели, полученной в результате осреднения выведенных уравнений динамики резонатора, разработана методика идентификации параметров гироскопа. Определяемые параметры включают в себя разночастотность, разнодобротность, параметры внешнего вынуждающего воздействия на резонатор и коэффициент нелинейности. Данные параметры необходимы для контроля качества и совершенствования технологии изготовления гироскопа, а также для компенсации его дрейфа. Учёт нелинейности колебаний резонатора позволяет проводить испытания при больших амплитудах колебаний, когда отношение сигнала к шуму достаточно высокое, что способствует повышению точности определения параметров. Предложенная методика повышает точность определения параметров гироскопа за счёт учёта влияния нелинейности на амплитуду вынуждающих сил. 

Ключевые слова: волновой твердотельный гироскоп, цилиндрический резонатор, нелинейные колебания, идентификация параметров

Список литературы

1. Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1. С. 3–17. 

2. Миниатюрные волновые твердотельные гироскопы для малых космических аппаратов / 
М.А. Басараб, Б.С. Лунин, В.А. Матвеев, А.В. Фомичев, Е.А. Чуманкин, А.В. Юрин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2014. № 4. С. 80−96.

3. Бесплатформенная инерциальная навигационная система на базе твердотельного волнового гироскопа / Г.И. Джанджгава, К.А. Бахонин, Г.М. Виноградов, А.В. Требухов // Гироскопия и навигация. 2008. № 1. С. 22–33.

4. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Волновой твердотельный гироскоп. М.: Наука, 1985. − 125 с.

5. Журавлев В.Ф. Задача идентификации погрешностей обобщенного маятника Фуко // 
Известия РАН. Механика твердого тела. 2000. № 5. С. 186–192.

6. Жбанов Ю.К., Журавлев В.Ф. О балансировке волнового твердотельного гироскопа // 
Известия РАН. Механика твердого тела. 1998. № 4. С. 4−16.

7. Матвеев В.А., Липатников В.И., Алехин А.В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. – 167 c.

8. A Novel Vibration Mode Testing Method for Cylindrical Resonators Based on Microphones / 
Y. Zhang, Y. Wu, X. Wu, X. Xi, J. Wang // Sensors. 2015. No 15. P. 1954–1963; doi:10.3390/s150101954.

9. Monolithic cylindrical fused silica resonators with high Q factors / Y. Pan, D. Wang, Y. Yanyan Wang, J. Liu, S. Wu, T. Qu, K. Yang, H. Luo // Sensors. 2016. No 16. P. 1185–1198.

10. Static Balancing of Metal Resonators of Cylindrical Resonator Gyroscopes / M.A. Basarab, V.A. Matveev, B.S. Lunin, E.A. Chumankin // Gyroscopy and Navigation. 2014. Vol. 5. No 4. 
P. 213–218.

11. Algorithms and Technologies for Surface Balancing of Hemispherical and Cylindrical Resonator Gyroscopes / M.A. Basarab, V.A. Matveev, B.S. Lunin, E.A. Chumankin // Proceedings of the 22nd Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. ICINS 2015. 2015. No 15. P. 383–386.

12. Жанруа А., Буве А., Ремиллье Ж. Волновой твердотельный гироскоп и его применение в морском приборостроении // Гироскопия и навигация. 2013. № 4. C. 24−34.

13. Меркурьев И.В., Подалков В.В. Динамика 
микромеханического и волнового твердо­тель­ного гироскопов. М.: Физматлит, 2009. – 
228 с.

14. Гавриленко А.Б., Меркурьев И.В., Подалков В.В. Экспериментальные методы оп­ределения параметров вязкоупругой ани­- 
зотропии резонатора волнового твердо­тель­­ного гироскопа // Вестник МЭИ. 2010. № 5. C. 13−19.

15. Маслов А.А., Маслов Д.А., Меркурьев И.В. Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа с учетом нелинейности колебаний резонатора // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2014. № 5. C. 18−23.

16. Пат. 2544308 Российская Федерация. Способ определения параметров волнового твердотельного гироскопа / Маслов А.А., Маслов Д.А., Меркурьев И.В.; опубл. 20.03.15. Бюл. № 14.

17. Журавлев В.Ф. Управляемый маятник Фуко как модель одного класса свободных гироскопов // Известия АН. МТТ. 1997. № 6. C. 27−35.

18. Maslov A.A., Maslov D.A., Merkuryev I.V. Nonlinear Effects in Dynamics of Cylindrical Resonator of Wave Solid-State Gyro with Electrostatic Control System. // Gyroscopy and Navigation. 2015. Vol. 6. No. 3. P. 224–229.

19. Мартыненко Ю.Г. Аналитическая динамика электромеханических систем. М.: Изд-во МЭИ, 1984. − 64 с.

20. Найфэ А.Х. Методы возмущений. М.: Мир, 1976. − 454 с.

Полный текст (PDF)

Валентин Викторович ТЕРАУД¹, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, е-mail: ldrnww@gmail.com

1 НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова 

В работе проанализированы экспериментальные значения некоторых параметров, полученных при испытании плоских образцов в условиях высокотемпературной ползучести: времен деформирования материала до разрушения, длин образцов при разрушении и др. Особое внимание уделяется временам появления в образце шейки, полученным с использованием различных критериев. Показано, что зависимость времени локализации от времени до разрушения имеет линейный характер практически при всех значениях параметров. Приведены результаты статистической обработки данных, построены распределения этих величин в интервале плюс-минус три сигма. Основная часть всех выборок попадает в интервал от минус сигма до двух сигм. Используются нормальное и логнормальное распределения для описания экспериментальных распределений. Показано, что данные лучше описываются логнормальным распределением.

Ключевые слова: эксперименты, ползучесть, высокая температура, плоский образец, локализация деформаций, шейка, статистика, логнормальное распределение

Список литературы

1. Hora P., Tong L., Reissner J. A prediction method for ductile sheet metal failure in FE-simulation // NUMISHEET’96 Conference. Dearborn, Michigan. USA. 1996. P. 252–256.

2. Michel B., Patrice C. Predictions of necking with analytical criteria and comparisons with experimental // Materials Processing and Design. Modeling, Simulation and Applications. NUMIFORM’07. 2007. Vol. 908. P. 81–86.

3. Wilshire B., Burt H. Long-term creep design data for forged 1Cr–1Mo–0.25V steel // Strength, Fracture and Complexity. 2006. No. 4. 
P. 65–73.

4. Malygin G. Influence of the grain size on the resistance of micro and nanocrystalline metals against the neck like localization of plastic deformation // Physics of the Solid State. 2011. Vol. 53. No. 2. P. 363–368.

5. Веклич Н.А. Теоретико-вероятностное моделирование процесса ползучести образцов при одноосном растяжении // Проблемы прочности. 2013. № 2. С. 80–90.

6. Дояр И.А., Пошивалов В.П. Вариант вероятностной оценки времени до разрушения при ползучести // Техническая механика. 2013. № 2. С. 99–108.

7. Кривенюк В.В., Усков Е.И., Будинский В.Р. О взаимосвязи характеристик деформирования и прочности при кратковременном растяжении жаропрочных материалов // Проблемы прочности. 2003. № 5. С. 71–79.

8. Терауд В.В. Экспериментальные критерии образования локализации деформаций ползучести в прямоугольных образцах при высокой температуре // Вестник машиностроения. 2017. № 7 (в печати).

9. Локощенко А.М., Терауд В.В. Исследование методом фоторегистрации локализации деформации в цилиндрических образцах при высокотемпературной ползучести // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 11 (№ 289/2013). С. 43–46.

10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. 10-е изд., стер. М.: «Академия», 2005. – 576 с.

11. Википедия. Логнормальное распределение. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Логнормальное_распределение. Дата обращения 17.03.2017.

12. Горошко А.В., Ройзман В.П. Представление и обработка статистических данных, не подчиняющихся унимодальным законам распределения // Машиностроение и инженерное образование. 2013. № 3. C. 60–66.

13. Кузнецов А.П., Трубий В.А. Исследование разброса кривых ползучести // ПМТФ. 1972. № 5. С. 188–192.

14. Википедия. Правило Стерджеса. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Правило_Стерджеса. Дата обращения 17.03.2017.

15. Кузнецов А.П. Разброс кривых ползучести для сплавов Д16Т и Амг6 // Проблемы прочности. 1976. № 6. С. 86–87.

Полный текст (PDF)

Александр Александрович СТРОЕВ¹, научный сотрудник лаборатории сварки и пайки отделения инновационных реакторных материалов и технологий, е-mail: aastroev@mail.ru

Владимир Борисович АРЗАМАСОВ²,  академик АЭН РФ, доктор технических наук, профессор кафедры «Материаловедение»

Виталий Сафронович АНТИПЕНКО³, кандидат технических наук, доцент кафедры физики, e-mail: antipenkovs7@mail.ru 

1 АО «ГНЦ РФ-ФЭИ»

2 Московский политехнический университет

3 Московский государственный университет путей сообщения императора Николая II (МГУПС (МИИТ)) 

В работе представлены результаты изучения жаропрочности и термоэмиссионных свойств вольфрамовых катодов плавильных плазмотронов, легированных различными присадками. На основе классических положений теории активированного катода Лэнгмюра предложена модель структурных изменений электродов в процессе их работы. Рассмотрены поверхностные явления, протекающие в процессе работы катодов плавильных плазмотронов. Проведен анализ диффузии и испарения легирующих добавок в процессе длительной работы электродов. Установлены закономерности твердофазного взаимодействия между основой и легирующими добавками и время обеднения матрицы присадками. Изучено влияние деформации сплавов на основе вольфрама на их электросопротивление, пористость и другие свойства, определяющие их рабочие качества, а также влияние деформации на структуру, свойства и распределение легирующих добавок. Определены рекомендуемые степени деформации и содержание легирующих добавок, которые позволяют увеличить срок службы катодов плавильных плазмотронов при их длительной работе в среде аргона.

Ключевые слова: электрод, деформация, диффузия, жаропрочность, электросопротивление, плотность, легирование, термоэмиссия, эрозия

Список литературы

1. Cправочник по конструкционным материалам / Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов и др.: под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 640 с.

2. Тугоплавкие металлы – применение и свойства тугоплавких металлов: Учебник / 
В.С. Челноков, И.В. Блинков, В.Н. Аникин, А.О. Волхонский. М: Изд-во Дом МИСиС, 2011. – 114 с.

3. Портной К.И., Бабич Б.Н. Дисперсноупрочненные материалы. М.: Металлургия, 1974. – 
200 с.

4. Стрельников И.В., Коновалов А.В. Определение оптимальной геометрии вольфрамового электрода при точечной сварке сжатой дугой // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2011. № 6. С. 53–57.

5. Агте К., Вацек И. Вольфрам и молибден. М: Энергия, 1964. – 229 с.

6. Фоменко В.С., Подчерняева И.А. Эмиссионные и адсорбционные свойства веществ и материалов: Справочник / под общ. ред. Г.В. Самсонова. М.: Атомиздат, 1975. – 320 с.

7. Амосов В.М., Карелин Б.А., Кубышкин В.В. Электродные материалы на основе тугоплавких металлов. М.: Металлургия, 1976. – 
224 с.

8. Арзамасов В.Б., Смирнова Э.Е. Принцип жаропрочного легирования и термоэмиссионные свойства сплавов // Металловедение. Термическая и химико-термическая обработка сплавов: сб. науч. тр. под ред. Б.Н. Арзамасова М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. С. 226–231.

9. Ушаков Б.А., Никитин В.Д., Емельянов И.Я. Основы термоэмиссионного преобразования энергии. М.: Атомиздат, 1974. – 288 с. 

10. Основы физических процессов в плазме и плазменных установках / С.К. Жданов, В.А. Курнаев, М.К. Романовский, И.В. Цветков: под ред. В.А. Курнаева. М: МИФИ, 2007. – 368 с.

11. Низкотемпературная плазма. Том 10. Теория и расчет приэлектродных процессов / И.Г. Паневин, В.И. Хвесюк, И.П. Назаренко, А.М. Зимин, В.Н. Аникеев, А.С. Коротеев. Отв. ред. И.Г. Паневин, В.И. Хвесюк. Новосибирск: Наука, Сиб. издат. Фирма, 1992. – 197 с.

12. Бокштейн Б.С., Ярославцев А.Б. Диффузия атомов и ионов в твердых телах. М.: МИСиС, 2005. – 362 с.

13. Гаврюшенко Б.С., Пустогаров А.В. Исследование электродов плазмотронов // Приэлектродные процессы и эрозия электродов: Сб. статей. Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1977. C. 85–122.

14. Пустогаров А.В. Экспериментальные исследования тугоплавких катодов плазмотронов // Экспериментальные исследования плазматронов. Новосибирск: Наука. 1977. С. 315–340.

15. Физическое материаловедение. Том 3. Методы исследования структурно-фазового состояния материалов / Н.В. Волков, В.И. Скрытный, В.П. Филиппов, В.Н. Яльцев: под ред. Б.А. Калина. М.: МИФИ, 2008. – 808 с.

16. Жуков М.Ф., Коротеев А.С., Урюков Б.А. Прикладная динамика термической плазмы. 
Новосибирск: Наука, 1975. – 298 с.

17. Термодинамические свойства неорганических веществ. Справочник / У.Д. Верятин, В.П. Маширев, Н.Г. Рябцев и др.: под общ. ред. А.П. Зефирова. М.: Атомиздат, 1965. – 233 с.

18. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Изд-во Металлургия, 2-е изд., 1970. – 366 с.

19. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: справочное пособие: в 3 т. Физические методы исследования металлов. Т. 1 / Б.С. Бокштейн и др. М: Машиностроение, 1971. – 552 с.

Полный текст (PDF)

Олег Александрович Троицкий¹, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, E-mail:  oatroitsky@rambler.ru

 Михаил Михайлович Хрущов¹, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник,  E-mail: michel_x@mail.ru

Владимир Иванович Сташенко¹, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, E-mail: vis20-11@rambler.ru

Иван Сергеевич Левин², кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник Физического факультета, E-mail: is.levin@physics.msu.ru

 1 Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

2 МГУ им. М.В. Ломоносова

Работа посвящена изучению изменения фазового состава по содержанию мартенситной и аустенитной фаз стали 12Х18Н10Т при воздействии импульсного тока и СВЧ-излучения в условиях пластической деформации образцов. Дана оценка размеров областей когерентного рассеяния аустенитной и мартенситной фаз, образующихся при пластической деформации и интенсивном высокоэнергетическом действии тока и СВЧ-воздействии. Эта оценка свидетельствует о существенном измельчении зерна γ-фазы аустенита. Установлено, что внешние энергетические воздействия ведут к измельчению структуры зерен стали 12Х18Н10Т. Выявлено значительное снижение нагрузок на образцах (до 30 %) в процессе релаксации напряжений при действии тока и СВЧ-излучения с продольной ориентацией вектора напряженности электрического поля относительно оси образца. Полученные результаты свидетельствуют о наличии дополнительного механизма электропластической деформации спинового происхождения в скрещенных полях собственного магнитного поля тока и СВЧ-излучения.

Ключевые слова: импульсный ток, СВЧ-излучение, сталь 12Х18Н10Т, деформация, рентгендифрактометрия

Список литературы

. Троицкий О.А. Электромеханический эффект в металлах // Письма в ЖЭТ. 1969. Т. 10. 
С. 18–22.

2. Физические основы электроимпульсной и электропластической обработок и новые материалы (монография) / Ю.В. Баранов, О.А. Троицкий, Ю.С. Аврамов, А.Д. Шляпин. М.: Изд-во МГИУ, 2001. ‒ 843 с. 

3. Сташенко В.И., Троицкий О.А., Новикова Н.Н. Электропластическое волочение среднеуглеродистой стали // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2009. № 4. С. 69–73. 

4. Сташенко В.И. Получение проволоки из чугуна волочением с применением тока высокой плотности // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2015. № 2. 
С. 140–143.

5. Подвижность дислокаций в монокристаллах цинка под действием импульсного тока / Л.Б. Зуев, В.Е. Громов, И.Ф. Курилова и др. // Докл. АН СССР. 1978. Т. 239. № 1. С. 84‒87. 

6. Электростимулированная пластичность металлов и сплавов / В.Е. Громов, Л.Б. Зуев, Э.В. Козлов, В.Я. Целлермайер. М.: Недра, 1996. ‒ 290 с.

7. Батаронов И.Л. Механизмы электропластичности // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 10. С. 93‒99.

8. Molotskii M., Fleurov V. Рlasticity of ferromagnets near the curie point // Philosophical Magazine. 2003. Vol. 83. No. 12. Р. 1421‒1430.

9. Молоцкий М.И. Возможный механизм магнитопластического эффекта // Физика твердого тела. 1991. Т. 33. № 10. С. 3112–3114.

10. Головин Ю.И., Моргунов Р.Б. Магниторезонансное разупрочнение кристаллов // ЖЭТФ. 1999. Т. 115. № 2. С. 605–624.

11. Троицкий О.А., Сташенко В.И., Савенко В.С. 
Действие СВЧ-излучения на пластическую деформацию нержавеющей стали // Машиностроение и инженерное образование. 2015. № 2. С. 27‒33.

12. Уотсон Г. СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение: пер. с англ. М.: Мир, 1972. ‒ 660 с.

13. Иверонова В.И., Ревкевич Г.П. Теория рассеяния рентгеновских лучей, М.: Изд. МГУ. 1978. ‒ 278 с.

14. Баррет Ч.С., Масальский Т.Б. Структура металлов. Ч. 1–2. М.: Металлургия. 1984. ‒ 686 с.

Полный текст (PDF)

Андрей Владимирович Хохлов¹, к. т. н., старший научный сотрудник лаборатории упругости и пластичности, e-mail: andrey-khokhlov@ya.ru

  ¹ Институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова

В статье продолжено аналитическое исследование нелинейного определяющего соотношения типа Максвелла для реономных материалов: качественных свойств порождаемых им квазистатических кривых, сфер влияния двух его материальных функций, области его применимости, арсенала возможностей и способов идентификации и настройки. Соотношение нацелено на описание комплекса основных реологических эффектов, типичных для структурно стабильных реономных материалов, обладающих нелинейной наследственностью, положительной скоростной чувствительностью и разносопротивляемостью. Выведено общее уравнение семейства диаграмм нагружения с постоянными скоростями, порожденных этим определяющим соотношением. Аналитически изучены качественные свойства диаграмм нагружения в зависимости от материальных функций и скорости нагружения: интервалы монотонности и выпуклости диаграмм, характер их зависимости от скорости нагружения, существование и форма предельных кривых при стремлении скорости нагружения к нулю или бесконечности, условия существования точки перегиба. Проанализированы формулы для мгновенного и длительного модулей, условия их конечности и отличия от нуля. Эти качественные свойства сопоставлены с типичными свойствами экспериментальных диаграмм нагружения классов реономных материалов для выявления комплекса реологических эффектов, которые определяющее соотношение типа Максвелла способно (или не способно) моделировать, а также для определения соответствующих необходимых ограничений на материальные функции и индикаторов области применимости.

Ключевые слова: вязкоупругопластичность, диаграммы деформирования, скорость нагружения, разносопротивляемость, скоростная чувствительность, мгновенный модуль, равновесная диаграмма, кривые релаксации и ползучести, сверхпластичность, полимеры

Список литературы

1. Хохлов А.В. Нелинейные модели вязкоупругости типа Максвелла. Особенности их поведения, скоростная чувствительность и возможность использования для описания ползучести и сверхпластичности материалов. Отчет о НИР № 5193. НИИ механики МГУ им. Ломоносова. 2013. – 108 с.

2. Хохлов А.В. Свойства нелинейной модели вязкоупругопластичности типа Максвелла с двумя материальными функциями // Вестник МГУ. Сер.1. Математика, механика. 2016. № 6. С. 36–41.

3. Хохлов А.В. Нелинейная модель вязкоупругопластичности типа Максвелла: свойства кривых ползучести при ступенчатых нагружениях и условия накопления пластической деформации // Машиностроение и инженерное образование. 2016. № 3. С. 35–48.

4. Хохлов А.В. Кривые длительной прочности нелинейной модели вязкоупругопластичности типа Максвелла и правило суммирования поврежденности при ступенчатых нагружениях // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер. физ.-мат. науки. 2016. № 3. С. 524–543.

5. Хохлов А.В. Нелинейная модель вязкоупругопластичности типа Максвелла: свойства семейства кривых релаксации и ограничения на материальные функции // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Естественные науки». 2017 (в печати)

6. Ильюшин А.А., Огибалов П.М. Некоторое обобщение моделей Фойгта и Максвелла // Механика полимеров. 1966. № 2. С. 190–196.

7. Городцов В.А., Леонов А.И. О кинематике, неравновесной термодинамике и реологических соотношениях в нелинейной теории вязкоупругости // ПММ. 1968. Т. 32. № 1. С. 70–94.

8. Theoretical and experimental investigations of shearing in elastic polymer liquids / A.I. Leonov, E.Ch. Lipkina, E.D. Paskhin, A.N. Prokunin // Rheol. Acta. 1976. Vol. 15. No 7/8. Р. 411–426.

9. Пальмов В.А. Реологические модели в нелинейной механике деформируемых тел // Успехи механики. 1980. Т. 3. № 3. С. 75–115.

10. Прокунин А.Н. О нелинейных определяющих соотношениях максвелловского типа для описания движения полимерных жидкостей // ПММ. 1984. Т. 48. № 6. С. 957–965.

11. Larson R.G. Constitutive Equations for Polymer Melts and Solutions. Butterworth: Boston, 1988. – 364 р

12. Leonov A.I. Analysis of simple constitutive equations for viscoelastic liquids // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 1992. Vol. 42. No 3. P. 323–350.

13. Leonov A.I., Prokunin A.N. Non-linear Phenomena in Flows of Viscoelastic Polymer Fluids. London: Chapman and Hall, 1994. – 475 p.

14. Leonov A.I. Constitutive equations for viscoelastic liquids: Formulation, analysis and comparison with data // Rheology Series. 1999. Vol. 8. P. 519–575.

15. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. – 752 с.

16. Малинин Н.Н. Расчеты на ползучесть элементов машиностроительных конструкций. М.: Машиностроение, 1981. – 221 с.

17. Betten J. Creep Mechanics. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2008. – 367 р.

18. Локощенко А.М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М.: Физматлит, 2016. – 504 с.

19. Takagi H., Dao M., Fujiwara M. Prediction of the Constitutive Equation for Uniaxial Creep of a Power-Law Material through Instrumented Microindentation Testing and Modeling // Materials Transactions. 2014. Vol. 55. No 2. P. 275–284.

20. Бровман М.Я. О деформации ползучести при продольном изгибе балок // Известия РАН. МТТ. 2014. № 4. С. 121–129.

21. Астарита Дж., Маруччи Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. М.: Мир, 1978. – 310 с.

22. Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов. М.: Металлургия, 1984. – 264 с.

23. Васин Р.А., Еникеев Ф.У. Введение в механику сверхпластичности. Уфа: Гилем,1998. – 280 с.

24. Nieh T.G., Wadsworth J., Sherby O.D. Superplasticity in Metals and Ceramics. Cambridge Univ. Press, 1997. – 287 p.

25. Fundamentals and Engineering of Severe Plastic Deformation / V.M. Segal, I.J. Beyerlein, C.N. Tome, V.N. Chuvil’deev, V.I. Kopylov. New York: Nova Science Pub. Inc., 2010. – 542 p.

26. Kremple E., Ho K. Inelastic Compressible and Incompressible, Isotropic, Small Strain Viscoplasticity Theory Based on Overstress (VBO) // Handbook of Materials Behavior Models. N.Y.: Academic Press, 2001. P. 336–348.

27. О ползучести упрочняющихся материалов с разными свойствами на растяжение и сжатие / А.Ф. Никитенко, О.В. Соснин, Н.Г. Торшенов, И.К. Шокало // ПМТФ. 1971. № 2. С.118–122.

28. Lin Y.C., Chen X.-M. A critical review of experimental results and constitutive descriptions for metals and alloys in hot working // Materials and Design. 2011. Vol. 32. Р. 1733–1759.

29. Flow stress equation of AZ31 magnesium alloy sheet during warm tensile deformation / Y.Q. Cheng, H. Zhang, Z.H. Chen, K.F. Xian // J. Mater. Process. Technol. 2008; Vol. 208. Р. 29–34.

30. Cao Y. Determination of the creep exponent of a power-law creep solid using indentation tests // Mech. Time-Depend. Mater. 2007. Vol. 11. P. 159–172.

31. Naumenko K., Altenbach H., Gorash Y. Creep Analysis with a Stress Range Dependent Constitutive Model // Arch. Appl. Mech. 2009. Vol. 79. P. 619–630.

32. Радченко В.П. Об одной структурной реологической модели нелинейно-упругого материала // Прикладная механика. 1990. Т. 26. № 6. С. 67–74.

33. Радченко В.П., Шапиевский Д.В. Анализ нелинейной обобщенной модели Максвелла // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер. физ.-мат. науки. 2005. Вып. 38. С. 55–64.

34. Радченко В.П., Шапиевский Д.В. О дрейфе упругой деформации для нелинейно-упругих материалов вследствие ползучести // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2006. Вып. 43. С. 99–105.

35. Радченко В.П., Шапиевский Д.В. Математическая модель ползучести микронеоднородного нелинейно-упругого материала // ПМТФ. 2008. Т. 49. № 3. С. 157–163.

36. Радченко В.П., Андреева Е.А. О дрейфе и эффекте памяти нелинейно-упругой деформации вследствие ползучести для микронеоднородных материалов в условиях одноосного напряженного состояния // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2009. Вып. 2 (19). С. 72–77.

37. Хохлов А.В. Качественный анализ общих свойств теоретических кривых линейного определяющего соотношения вязкоупру­гости // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2016. № 5. С. 187–245. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/ 840650.html (дата обращения 14.06.2016).

38. Хохлов А.В. Двусторонние оценки для функции релаксации линейной теории наследственности через кривые релаксации при ramp-деформировании и методики ее идентификации // Известия РАН. МТТ. 2017 (в печати).

39. Хохлов А.В. Определяющее соотношение для реологических процессов: свойства теоретических кривых ползучести и моделирование затухания памяти // Известия РАН. МТТ. 2007. № 2. С. 147–166.

40. Хохлов А.В. Определяющее соотношение для реологических процессов c известной историей нагружения. Кривые ползучести и длительной прочности // Известия РАН. МТТ. 2008. № 2. С. 140–160.

41. Хохлов А.В. Кривые обратной ползучести в рамках линейной вязкоупругости и необходимые ограничения на функцию ползучести // Проблемы прочности и пластичности. 2013. Вып. 75. № 4. С. 257–267.

42. Хохлов А.В. Характерные особенности семейств кривых деформирования линейных моделей вязкоупругости // Проблемы прочности и пластичности. 2015. Вып. 77. № 2. С. 139–154.

43. Хохлов А.В. Кривые ползучести и релаксации нелинейного определяющего соотношения Ю.Н. Работнова для вязкоупругопластичных материалов // Проблемы прочности и пластичности. 2016. Вып. 78. № 4. С. 452–466.

44. Конструкционные полимеры / П.М. Огибалов, Н.Н. Малинин, В.П. Нетребко, Б.П. Кишкин. Кн. 1. М.: Изд-во МГУ, 1972. – 322 с.

45. Коларов Д., Балтов А., Бончева Н. Механика пластических сред. М.: Мир, 1979. – 304 с.

46. Колтунов М.А., Майборода В.П., Зубчанинов В.Г. Прочностные расчеты изделий из полимерных материалов. М.: Машиностроение, 1983. – 239 с.

47. Drozdov A.D. Мechanics of viscoelastic solids. N.-Y.: Wiley & Sons, 1998. – 484 p.

48. Brinson H.F., Brinson L.C. Polymer Engineering Science and Viscoelasticity. Springer Science & Business Media, 2008. – 446 p.

49. Christensen R.M. Mechanics of Composite Materials. New York: Dover Publications, 2012. – 384 p.

50. Bergstrom J.S. Mechanics of Solid Polymers. Theory and Computational Modeling. Elsevier, William Andrew: 2015. – 520 р.

51. Krempl E., Khan F. Rate (time)-dependent deformation behavior: an overview of some properties of metals and solid polymers // International Journal of Plasticity. 2003. Vol. 19. P. 1069–1095.

52. McClung A.J.W., Ruggles-Wrenn M.B. The rate (time)-dependent mechanical behavior of the PMR-15 thermoset polymer at elevated temperature // Polymer Testing. 2008. Vol. 27. P. 908–914.

53. Inelastic material behavior of polymers – Experimental characterization, formulation and implementation of a material model / M. Kastner et al. // Mechanics of Materials. 2012. Vol. 52. P. 40–57.

54. Kim J.W., Medvedev G.A., Caruthers J.M. Nonlinear stress relaxation in an epoxy glass and its relationship to deformation induced mobility // Polymer. 2013. Vol. 54. No 15. P. 3949–3960.

55. Viscoelastic constitutive modelling of solid propellant with damage / K.-S. Yun, J.-B. Park, G.-D. Jung, S.-K. Youn // International Jour­nal of Solids and Structures. 2016. Vol. 34. P. 118–127.

56. Kim J.W., Medvedev G.A., Caruthers J.M. The response of a glassy polymer in a loading-unloading deformation: the stress memory experiment // Polymer. 2013. Vol. 54, No 21. P. 5993–6002.

57. Lee W.-S., Lin C.-R. Deformation behavior and microstructural evolution of 7075-T6 aluminum alloy at cryogenic temperatures // Cryogenics. 2016. Vol. 79. P. 26–34.

58. Fung Y.C. Biomechanics. Mechanical Properties of Living Tissues. New York: Springer-Verlag, 1993. – 568 p.

59. Lakes R.S. Viscoelastic Materials. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2009. – 461 p.

60. Diani J., Fayolle B., Gilormini P. A review on the Mullins effect. European Polymer Journal. 2009. Vol. 45. P. 601–612.

61. MacHado G., Chagnon G., Favier D. Analysis of the isotropic models of the Mullins effect based on filled silicone rubber experimental results // Mech. Mater. 2010. Vol. 42. P. 841–851.

62. Fernandes V.A., De Focatiis D.S. The role of deformation history on stress relaxation and stress memory of filled rubber // Polymer Testing. 2014. Vol. 40. P. 124–132.

63. Logarithmic rate based elasto-viscoplastic cyclic constitutive model for soft biological tissues / Y. Zhu, G. Kang, C. Yu, L.H. Poh // 
Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2016. Vol. 61 P. 397–409.

64. Мельшанов А.Ф. Исследование сопротивления упругопластическому деформированию некоторых конструкционных материалов при различных законах нагружения // Известия АН СССР. МТТ. 1977. № 3. С. 89–96.

65. Khan A.S., Farrokh B. Thermo-mechanical response of nylon 101 under uniaxial and multi-axial loadings: Part I, Experimental results over wide ranges of temperatures and strain rates // International Journal of Plasticity. 2006. Vol. 22. P. 1506–1529.

66. Taleb L., Cailletaud G. Cyclic accumulation of the inelastic strain in the 304L SS under stress control at room temperature: Ratcheting or creep? // International Journal of Plasticity. 2011. Vol. 27. No 12. P. 1936–1958.

67. The constitutive responses of Ti-6.6Al-3.3Mo-1.8Zr-0.29Si alloy at high strain rates and elevated temperatures / J. Zhang, Y. Wang, X. Zan, Y. Wang // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol.647. P. 97–104.

68. Трусделл К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред. М.: Мир, 1975. – 592 с.

Полный текст (PDF)