Влияние опорного наполнителя и структуры оболочковой формы на ее трещиностойкость

В последнее время большое внимание исследователи уделяют вопросу влияния внутренних и внешних факторов на напря­женное состояние оболочковой формы (ОФ). К внутренним факторам следует отнести ее морфологическое строение, виды, связи между контактирующими слоями. К внешним факторам следует отнести все виды силового и температурного воздействий на внешнюю поверхность оболочковой формы. В работе установлено влияние эффекта скольжения контактируемых между собой внутренних слоев на уровень напряженного состояния ОФ. Представлена математическая модель по определению напряженно-деформированного состоя­ния  (НДС) в многослойной ОФ при ее заливке жидким металлом. Оболочковая форма выполнена таким образом, что ее слои могут скользить друг относительно друга с наличием трения. Рассматриваемые вопросы являются продолжением последних работ авторов, в которых дана оценка влияния опорного наполнителя (ОН) и макроструктуры ОФ на ее НДС. При этом слои ОФ имеют одинаковые физико-механические свойства. В работе ставилась задача определить силовое влияние ОН и нагрузки в верхней части ОФ на НДС в ее сечениях. Влияние ОН оценивалось по величине трения между наружными поверхностями ОФ и ОН. Для решения задачи использовалась линейная теория упругости, уравнения теплопроводности, численные методы. На контакте наружной поверхности ОФ с поверхностью ОН решалась контактная задача. Твердая фаза в жидком металле при остывании определялась из уравнения межфазового перехода. Результаты расчетов представлены в виде графиков и эпюр. Отсутствие трения между слоями понижает трещиностойкость многослойной  ОФ.

1. Математическое моделирование процессов получения отливок в керамические оболочковые формы / В.И. Одиноков, Э.А. Дмитриев, А.И. Евстигнеев, А.В. Свиридов. М.: Инновационное машиностроение, 2020. 224 с.

2. Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Евстигнеев А.И., Свиридов А.В., Иванкова Е.П. Моделирование и оптимизация выбора свойств материалов и морфологического строения структуры оболочковых форм по выплавляемым моделям // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 9. С. 742–754. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-9-742-754

3. Одиноков В.И., Евстигнеев А.И., Дмитриев Э.А., Чернышова Д.В., Евстигнеева А.А. Влияние внутреннего фактора на трещиностойкость оболочковой формы по выплавляемым моделям // Известия вузов. Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 2. С. 137–144. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-2-137-144

4. Kulikov G.M. Influence of anisotropy on the stress state of multilayer reinforced shells // Soviet Applied Mechanics. 1987. Vol. 22. No. 12. P. 1166–1170.

5. Zveryaev E.M., Berlinov M.V., Berlinova M.N. The integral method of definition of basic tension condition anisotropic shell // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 11. No. 8. P. 5811–5816.

6. Maximyuk V.A., Storozhuk E.A., Chernyshenko I.S. Stress state of flexible composite shells with reinforced holes // International App­lied Mechanics. 2014. Vol. 50. No. 5. P. 558–565. https://doi.org/10.1007/s10778-014-0654-6

7. Vetrov O.S., Shevchenko V.P. Study of the stress-strain state of orthotropic shells under the action of dynamical impulse loads // Journal of Mathematical Sciences. 2012. Vol. 183. No. 2. P. 231–240. https://doi.org/10.1007/s10958-012-0809-0

8. Vasilenko A.T., Urusova G.P. The stress state of anisotropic co­nic shells with thickness varying in two directions // International Applied Mechanics. 2000. Vol. 35. No. 5. P. 631–638. https://doi.org/10.1007/BF02682077

9. Tovstik P.E., Tovstik T.P. Two-dimensional linear model of elastic shell accounting for general anisotropy of material // Acta Mechanica. 2014. Vol. 225. No. 3. P. 647–661. https://doi.org/10.1007/s00707-013-0986-z

10. Grigorenko Y.M., Vasilenko A.T, Pankratova N.D. Stress state and deformability of composite shells in the three-dimensional statement // Mechanics of Composite Materials. 1985. Vol. 20. No. 4. P. 468–474. https://doi.org/10.1007/BF00609648

11. Vasilenko A.T., Sudavtsova G.K. The stress state of stiffened shallow orthotropic shells // International Applied Mechanics. 2001. Vol. 37. No. 2. P. 251–262. https://doi.org/10.1023/A:1011393724113

12. Nemish Yu.N., Zirka A.I., Chernopiskii D.I. Theoretical and experimental investigations of the stress-strain state of nonthin cylindrical shells with rectangular holes // International Applied Mechanics. 2000. Vol. 36. No. 12. P. 1620–1625.

13. Rogacheva N.N. The effect of surface stresses on the stress-strain state of shells // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2016. Vol. 80. No. 2. P. 173–181. https://doi.org/10.1016/j.jappmathmech.2016.06.011

14. Banichuk N.V., Ivanova S.Yu., Makeev E.V. On the stress state of shells penetrating into a deformable solid // Mechanics of So­lids. 2015. Vol. 50. No. 6. P. 698–703. https://doi.org/10.3103/S0025654415060102

15. Krasovsky V.L., Lykhachova O.V., Bessmertnyi Ya.O. Deformation and stability of thin-walled shallow shells in the case of periodically non-uniform stress-strain state. In: Proc. of the 11th Int. Conference «Shell Structures: Theory and Applications». 2018. Vol. 4. P. 251–254.

16. Storozhuk E.A., Chernyshenko I.S., Kharenko S.B. Elastoplastic deformation of conical shells with two circular holes // International Applied Mechanics. 2012. Vol. 48. No. 3. P. 343–348. https://doi.org/10.1007/s10778-012-0525-y

17. Ivanov V.N., Imomnazarov T.S., Farhan I.T.F., Tiekolo D. Analysis of stress-strain state of multi-wave shell on parabolic trapezoidal plan // Advanced Structured Materials. 2020. Vol. 113. P. 257–262. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20801-1_19

18. Gerasimenko P.V., Khodakovskiy V.A. Numerical algorithm for investigating the stress-strain state of cylindrical shells of railway tanks // Vestnik of the St. Petersburg University: Mathematics. 2019. Vol. 52. No. 2. P. 207–213.

19. Meish V.F., Maiborodina N.V. Stress state of discretely stiffened ellipsoidal shells under a nonstationary normal load // International Applied Mechanics. 2018. Vol. 54. No. 6. P. 675–686. https://doi.org/10.1007/s10778-018-0922-y

20. Marchuk A.V., Gnidash S.V. Analysis of the effect of local loads on thick-walled cylindrical shells with different boundary conditions // International Applied Mechanics. 2016. Vol. 52. No. 4. P. 368–377. https://doi.org/10.1007/s10778-016-0761-7

21. Grigorenko Ya.M., Grigorenko A.Ya., Zakhariichenko L.I. Analysis of influence of the geometrical parameters of elliptic cylindrical shells with variable thickness on their stress-strain state // International Applied Mechanics. 2018. Vol. 54. No. 2. P. 155–162. https://doi.org/10.1007/s10778-018-0867-1

22. Репях С.И. Технологические основы литья по выплавляемым моделям. Днепропетровск: Лира, 2006. 1056 с.

23. Математическое моделирование сложных технологичес­ких процессов / В.И. Одиноков, Б.Г. Каплунов, А.В. Песков, А.В. Баков. М.: Наука, 2008. 176 с.

24. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661389. / В.И. Одиноков, А.Н. Прокудин, А.М. Сергеева, Г.М. Севастьянов. ОДИССЕЙ. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 13.12.2012.