TY - JOUR

T1 - Моделирование изгиба пластины из сплава с памятью формы с учетом влияния скрытой теплоты превращения и теплообмена с окружающей средой

AU - Вуколов, Егор Александрович

AU - Волков, Александр Евгеньевич

AU - Евард, Маргарита Евгеньевна

AU - Беляев, Федор Степанович

N1 - Вуколов Е.А., Волков А.Е., Евард М.Е., Беляев Ф.С. Моделирование изгиба пластины из сплава с памятью формы с учетом влияния скрытой теплоты превращения и теплообмена с окружающей средой // Механика композиционных материалов и конструкций, 2024, Т.30, №2, С.198-221.

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Решена полностью связная краевая задача об изгибе пластины из сплава с памятью формы в условиях теплообмена с окружающей средой и диффузии тепла вдоль толщины пластины, а также с учетом влияния скрытой теплоты мартенситного превращения. Задача включает в себя решение уравнений механического равновесия, теплопроводности и определяющих соотношений для деформации сплава с памятью формы, реализованных микроструктурной моделью. Данная модель учитывает упругую, температурную и фазовую деформации материала, последняя – связанная с протекающими в нем фазовыми переходами. Выполнен расчет поля температур в пластине, испытывающей прямое мартенситное превращение при ее охлаждении с поверхности. Найдены распределения температуры по толщине пластины для ряда последовательных моментов времени, соответствующих различным значениям температуры окружающей среды. В частности, найдены зависимости от времени температуры на поверхности и в центре пластины. Показано, что без учета выделения скрытой теплоты превращения получаются значительные погрешности в расчете времени, необходимого для завершения прямого превращения. Выполнено моделирование быстрого изгиба пластины при температуре sM (начала прямого мартенситного превращения) и последующей выдержке при постоянном изгибающем моменте в условиях постоянной температуры окружающей среды. Показано, что нейтральный слой, в котором напряжения равны нулю, не находится в середине поперечного сечения, а смещен в сторону сжатых слоев из-за асимметрии свойств рассматриваемого сплава по отношению к растяжению-сжатию. В результате теплопередачи происходит снижение температуры во внутренних слоях пластины, сопровождаемое прямым фазовым превращением и накоплением деформации во времени. Это явление можно формально трактовать как ползучесть. При выдержке в условиях фиксированного прогиба происходит релаксация напряжений во времени. Данные эффекты следует учитывать при проектировании функциональных устройств с рабочим телом из сплава с памятью формы.

AB - Решена полностью связная краевая задача об изгибе пластины из сплава с памятью формы в условиях теплообмена с окружающей средой и диффузии тепла вдоль толщины пластины, а также с учетом влияния скрытой теплоты мартенситного превращения. Задача включает в себя решение уравнений механического равновесия, теплопроводности и определяющих соотношений для деформации сплава с памятью формы, реализованных микроструктурной моделью. Данная модель учитывает упругую, температурную и фазовую деформации материала, последняя – связанная с протекающими в нем фазовыми переходами. Выполнен расчет поля температур в пластине, испытывающей прямое мартенситное превращение при ее охлаждении с поверхности. Найдены распределения температуры по толщине пластины для ряда последовательных моментов времени, соответствующих различным значениям температуры окружающей среды. В частности, найдены зависимости от времени температуры на поверхности и в центре пластины. Показано, что без учета выделения скрытой теплоты превращения получаются значительные погрешности в расчете времени, необходимого для завершения прямого превращения. Выполнено моделирование быстрого изгиба пластины при температуре sM (начала прямого мартенситного превращения) и последующей выдержке при постоянном изгибающем моменте в условиях постоянной температуры окружающей среды. Показано, что нейтральный слой, в котором напряжения равны нулю, не находится в середине поперечного сечения, а смещен в сторону сжатых слоев из-за асимметрии свойств рассматриваемого сплава по отношению к растяжению-сжатию. В результате теплопередачи происходит снижение температуры во внутренних слоях пластины, сопровождаемое прямым фазовым превращением и накоплением деформации во времени. Это явление можно формально трактовать как ползучесть. При выдержке в условиях фиксированного прогиба происходит релаксация напряжений во времени. Данные эффекты следует учитывать при проектировании функциональных устройств с рабочим телом из сплава с памятью формы.

KW - сплавы с памятью формы

KW - краевая задача

KW - изгиб

KW - моделирование

KW - микроструктурная модель

KW - скрытая теплота превращения

KW - теплообмен

U2 - 10.33113/mkmk.ras.2024.30.02.05

DO - 10.33113/mkmk.ras.2024.30.02.05

M3 - статья

VL - 30

SP - 198

EP - 221

JO - Механика композиционных материалов и конструкций

JF - Механика композиционных материалов и конструкций

SN - 1029-6670

IS - 2

ER -