Разработка и численная реализация методов моделирования вязко-упруго-пластичности при циклическом нагружении на основе скалярных параметров поврежденности в материалах с зернистой структурой

В результате выполнения данной работы будут созданы и внедрены в программное обеспечение для расчетов по методу конечных элементов принципиально новые методы оценки напряженно-деформированного состояния трехмерных тел при взаимодействии усталости и ползучести. Предлагается существенно расширить набор взаимосвязанных модельных представлений при численном моделировании статического и циклического нагружения методом конечных элементов. Разработанные модели позволят проводить численные исследования поведения трехмерных тел при статическом и циклическом нагружении с учетом взаимодействия таких эффектов как: изотропное и кинематическое упрочнение материала, накопление повреждений при статическом и циклическом нагружении, а также эффекты многоосности в местах концентрации напряжений при повышенных температурах. Реализованные методы, модели и алгоритмы позволят учесть сложный характер их взаимовлияния, что существенно повысит качество определения характеристик долговечности и расположения зон инициализации критических дефектов, приводящих к выводу из эксплуатации дорогостоящего оборудования. Предлагаемые обобщенные модели будут подкреплены усовершенствованными и авторскими методиками определения заложенных в них параметров, характеристик сопротивления деформированию и механических свойств материалов. Будет предложен новый метод прогнозирования времени и места инициализации макро-повреждений при взаимодействии усталостного нагружения и ползучести в моделируемой зернистой структуре металлических материалов. Критерием начала разрушения будет выступать параметр поврежденности, определенный в рамках нелинейной механики деформирования упруго-вязко-пластичных тел при циклическом нагружении в условиях повышенных температур. Предложенная модель позволит существенно сократить временные затраты и повысить точность численного моделирования состояния материалов при проецировании лабораторных экспериментальных данных на полноразмерные модели элементов конструкций в эксплуатационных условиях нагружения. Предложенные алгоритмы и методы позволят обосновать новые подходы к достижению необходимого качества проектируемых элементов конструкций за счет регулирования исследованных в рамках данной работы и объединенных в единую модель параметров и характеристик сопротивления деформированию.