Численное исследование деформирования пластинчатых образцов-прототипов с управляемым видом напряженного состояния

Зеньков Е.В.

Иркутский национальный исследовательский технический университет; Иркутский государственный университет путей сообщения, Иркутск

Ключевые слова: конструкционная прочность, моделирование, напряженно-деформированное состояние, образец-прототип, метод конечных элементов.

Аннотация. В статье представлен численный расчет напряженно-деформированного состояния (НДС) пластинчатых образцов-прототипов материала для изгибных механических испытаний арки на основе использования метода конечных элементов с применением пре- постпроцессора Femap with NXNastran. При моделировании процессов деформирования образцов-прототипов использованы граничные условия закрепления и нагружения, приближенные к реальным условиям лабораторных испытаний. Выявлено, что изменение геометрических параметров U–образных канавок позволяет воспроизводить в рабочей зоне образцов-прототипов управляемый вид НДС (различное соотношение величин главных напряжений) в процессе их механических испытаний до разрушения. Указанное обстоятельство позволяет на стадии лабораторных исследований использовать эти образцы-прототипы для оценки конструкционной прочности конструкционных материалов на типовых одноприводных испытательных машинах. Получены зависимости характеристик вида и уровня НДС в рабочей зоне образцов-прототипов от их основных геометрических параметров.

Numerical investigation of deformation of plate prototype specimens with a controlled type of stress state

Zenkov E.V.

Irkutsk National Research Technical University; Irkutsk State Transport University, Irkutsk

Keywords: structural strength, modeling, stress-strain state, prototype sample, finite element method.

Abstract. The article presents a numerical calculation of the stress-strain state (SSS) of lamellar prototypes of the material for bending mechanical tests of the arch based on the finite element method using the Femap with NXNastran pre-postprocessor. When modeling the processes of deformation of prototype specimens, the boundary conditions of fastening and loading were used, which are close to the real conditions of laboratory tests. It has been revealed that the change in the geometric parameters of the U-shaped grooves makes it possible to reproduce in the working area of the prototype specimens a controlled type of SSS (different ratio of the principal stresses) during their mechanical tests to failure. This circumstance allows using these prototypes at the stage of laboratory research to assess the structural strength of structural materials on standard single-drive testing machines. The dependences of the characteristics of the type and level of SSS in the working area of prototype samples on their main geometrical parameters are obtained.