Расчетно-экспериментальное определение параметров модели упрочнения материалов Купера — Саймондса для металлических балок
Авторы: Шмелёв А.В., Омелюсик А.В., Ивченко В.И., Хитриков С.В.
Опубликовано в выпуске: #5(113)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-5-2077
Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
Предложена методика расчетно-экспериментального определения параметров модели материала Купера — Саймондса стальных балочных конструкций при ударных нагрузках на основе метода конечных элементов. Натурный эксперимент выполнен на разработанной и изготовленной установке, реализующей динамическое ударное нагружение металлических балок по схеме трехточечного изгиба. Приведены результаты практической апробации предлагаемой методики на примере определения параметров модели Купера — Саймондса для балок из стали 20. Отличие расчетных от экспериментальных значений остаточного прогиба балки не превысило 5 %. Компьютерное моделирование эксперимента проводилось в программном комплексе ANSYS LS-DYNA. Приведенные методические подходы предлагается использовать при расчетной оценке прочности силовой структуры пассажирских транспортных средств на соответствие требованиям Правил ООН № 66.
Литература
[1] Волошенко-Климовицкий Ю.Я. Динамический предел текучести. Москва, Наука, 1965, 179 с.
[2] Vincze-Pap S., Csiszár A. Applied Virtual Technology (VT) on Bus Superstructure Roll-Over Tests. In: Jármai K., Farkas J. (eds) Design, Fabrication and Economy of Metal Structures. Springer, Berlin, Heidelberg, 2013, pp. 551–560. https://doi.org/10.1007/978-3-642-36691-8_83
[3] Правила ЕЭК ООН №66 (02) / Пересмотр 1. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения крупногабаритных пассажирских транспортных средств в отношении прочности их силовой структуры. Минск, БелГИСС, 2006, 74 с.
[4] Правила ЕЭК ООН № 29 (02) / Пересмотр 2. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты лиц, находящихся в кабине грузового транспортного средства. Минск, БелГИСС, 2015, 29 с.
[5] Elitok K., Guler M.A., Bayram B., Stelzmann U. An Investigation on the Roll-Over Crashworthiness of an Intercity Coach, Influence of Seat Structure and Passenger Weight. 9th International LS-DYNA Conference. Dearborn, Michigan USA, 2006, pp. 17–30.
[6] Рогов П.С. Разработка методики обеспечения пассивной безопасности кузовов автобусов в условиях опрокидывания при проектировании. Дис. … канд. тех. наук. Нижний Новгород, 2015, 189 с.
[7] Вашурин А.С. Разработка методики и оценка пассивной безопасности кузовов из многослойных панелей вахтовых автобусов. Дис. … канд. тех. наук. Нижний Новгород, 2014, 260 с.
[8] Pavlata P. Virtual Simulations of Bus Approval Tests according to European Standards. MSC. Software 2005 Virtual Product Development Conference, 2005.
[9] Kaptanoğlu M., Kucuk O. Rollover crashworthiness of a multipurpose coach. 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi — OTEKON 2014. Bursa, Turkey, 26–27 May, 2014. URL: https://www.hexagonstudio.com.tr/wp-content/uploads/2019/03/rollover_crashworthiness_of_a_multipurpose_coach.pdf/ (дата обращения 10.08.2019).
[10] Садырин А.И. Компьютерные модели динамического разрушения конструкционных материалов. Нижний Новгород, Нижегородский госуниверситет, 2010, 35 с.
[11] John O. LS-DYNA theory manual, 2006. URL: http://ftp.ecn.purdue.edu (дата обращения 10.08.2018).
[12] Нихамкин М.Ш., Воронов Л.В., Любчик О.Л., Гладкий И.Л. Экспериментальная верификация моделей деформационного поведения и высокоскоростного разрушения титанового сплава ВТ6. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2011, т. 13, № 4 (4), с. 991–997.
[13] Al Salahi A.A., Othman R. Constitutive Equations of Yield Stress Sensitivity to Strain Rate of Metals: A Comparative Study. Journal of Engineering, 2016, vol. 2016, pp. 1–7. DOI: 10.1155/2016/3279047
[14] Hernandez C., Maranon A., Ashcroft I.A., Casas-Rodriguez J.P. A computational determination of the Cowper-Symonds parameters from a single Taylor test. Applied Mathematical Modelling, 2013, vol. 37, pp. 4698–4708.
[15] Škrlec A., Klemenc J. Estimating the Strain-Rate-Dependent Parameters of the Cowper-Symonds and Johnson-Cook Material Models using Taguchi Arrays. Strojniški vestnik — Journal of Mechanical Engineering, 2016, vol. 4 (62), pp. 220–230.
[16] Marangoni A.L., Massaroppi Junior E. Cowper-Symonds parameters estimation for ABS material using design of experiments with finite element simulation. Polimeros, 2017, vol. 3 (27), pp. 220–224.
[17] Hashemi S.K., Bradford M.A. The strain-rate effects on the numerical simulation of steel beams under blast loads. WIT Transactions on the Built Environment, 2014, vol. 141, pp. 311–321.
[18] Омелюсик А.В., Шмелев А.В., Кононов А.Г., Рубцов А.В. Определение параметров полилинейной модели материала и моделирование пластического деформирования балочных конструкций машин. Механика машин, механизмов и материалов, 2017, № 2, с. 19–27.
[19] Шмелев А.В., Омелюсик А.В., Ивченко В.И., Хитриков С.В. Компьютерное моделирование процессов деформирования металлических балок при динамическом ударном нагружении. Сборник научных трудов: Актуальные вопросы машиноведения, 2020, вып. 9, с. 111–116.