Eng
Ukr
Rus
Триває друк

2021 №02 (01) DOI of Article
10.37434/tdnk2021.02.02
2021 №02 (03)

Технічна діагностика та неруйнівний контроль 2021 #02
Технічна діагностика і неруйнівний контроль, 2021, №2, стор. 14-19

Скінченно-елементні методи оцінки технічного стану великогабаритних конструкцій зі структурно неоднорідних матеріалів (Огляд)

О.С. Міленін, О.А. Великоіваненко, Г.П. Розинка, Н.І. Півторак
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Проведено критичний аналіз літературних даних про методи чисельного аналізу технічного стану великогабаритних конструкцій зі структурно неоднорідних матеріалів. В рамках умовного розділення цих методів на три класи – макроструктурні, мезоструктурні та мультимасштабні – показано основні переваги та недоліки їх використання для прогнозування процесів, що визначають якість та міцність типових конструкцій зі структурнонеоднорідних металів і композиційних матеріалів. Бібліогр. 42, рис. 2.
Ключові слова: великогабаритні конструкції, неоднорідні матеріали, композиційні матеріали, технічний стан, скінченно-елементне моделювання, зварні з’єднання

Надійшла до редакції 07.05.2021

Список літератури

1. Gitman, I.M. (2006) Representative Volumes and Multi-scale Modelling of Quasi-brittle Materials. Proefschrift. ter verkrijging van de graad van doctor aan de Technische Universiteit Delft.
2. Feng, B., Feng, X., Yan, C. et al. (2020) On the rule of mixtures for bimetal composites without bonding. Journal of Magnesium and Alloys, 8, 4, 1253–1261.
3. Aboudi, J., Arnold, S.M., Bednarcyk, B.A. (2013) Micromechanics of Composite Materials. A Generalized Multiscale Analysis Approach. Oxford: Butterworth-Heinemann.
4. Moss, D.R., Basic, M. (2013) Pressure Vessel Design Manual. Oxford: Butterworth-Heinemann.
5. Kollár, L.P., Springer, G.S. (2003) Mechanics of composite structures. Cambridge University Press.
6. Sayyad, A.S., Ghugal, Y.M. (2017) Bending, buckling and free vibration of laminated composite and sandwich beams: A critical review of literature. Composite Structures, 171, 486–504.
7. (1998) Металлические конструкции. Т.1. Общая часть. Кузнецов В.В. (ред.). Москва, Изд-во АСВ.
8. Shokrieh, M.M., Moshrefzadeh-Sani, H. (2016) On the constant parameters of Halpin-Tsai equation. Polymer, 106, 14–20.
9. Fragoudakis, R. (2019) Strengths and Limitations of Traditional Theoretical Approaches to FRP Laminate Design against Failure. Engineering Failure Analysis. London: IntechOpen Limited.
10. Li S., E. Sitnikova, E. (2020) Representative volume elements and unit cells. Concepts, Theory, Applications and Implementation. Cambridge: Woodhead Publishing.
11. Haynes, R., Cline, J., Shonkwiler, B., Armanio, E. (2016) On plane stress and plane strain in classical lamination theory. Composites Science and Technology, 127, 20–27.
12. Sofiyev, A.H. (2019) Influences of shear deformations and material gradient on the linear parametric instability of laminated orthotropic conical shells. Composite Structures, 225, 111–156.
13. Миленин А.С., Великоиваненко Е.А., Розынка Г.Ф. и др. (2018) Высокопроизводительные методы численных исследований для решения задач экспертизы работоспособности дефектных конструкций. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 1, 27–33.
14. Velikoivanenko, E., Milenin, A., Popov, A. et al. (2019) Methods of numerical forecasting of the working performance of welded structures on computers of hybrid architecture. Cybernetics and Systems Analysis, 55, 1, 117–127.
15. Махненко В.И., Миленин А.С., Семенов А.П. (2007) Математическое моделирование термодеформационных процессов при сваркопайке стыковых соединений типа титан-алюминий. Автоматическая сварка, 11, 5–9.
16. Trinh, M.-C., Jun, H. (2021) A higher-order quadrilateral shell finite element for geometrically nonlinear analysis. European Journal of Mechanics – A/Solids, 89, 104–283.
17. Perić, M., Seleš, K., Tonković, Z., Lovrenić-Jugović, M. (2019) Numerical simulation of welding distortions in large structures with a simplified engineering approach. Open Phys, 17, 719–730.
18. Kharchenko, V.V., Chirkov, A.Yu., Kobel’skii, S.V., Kravchenko, V.I. (2018) Peculiarities of the Fracture Strength Design of the Branch Pipe Zone of the Nuclear Reactor Vessel. Strength of Materials, 50, 517–528.
19. Milenin, A., Velikoivanenko, E., Rozynka, G., Pivtorak, N. (2019) Probabilistic procedure for numerical assessment of corroded pipeline strength and operability. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 171, 60–68.
20. Фудзии Т., Дзако М. (1982) Механика разрушения композиционных материалов. Москва, Мир.
21. Гребенюк С.Н., Мелащенко О.П. (2012) Использование различных критериев прочности для расчёта волокнистых композитов. Збірник наукових праць Харківського університету повітряних сил, 3(32), 134–136.
22. Panin, V.E., Korotaev, A.D., Makarov, P.V., Kuznetsov, V.M. (1998) Physical mesomechanics of materials. Russian Physics Journal, 41(9), 856–884.
23. Haritos, G.K., Hager, J.W., Amos, A.K. et al. (1988) Mesomechanics: the microstructure mechanics connection. Int. J. Solid Structures, 24(11), 1081–1096.
24. Srivastava, V.K., Gabbert, U., Berger, H. (2011) Representative Volume Element Analysis for the Evaluation of Effective Material Properties of Fiber and Particle Loaded Composites with Different Shaped Inclusions. Mechanics of Time-Dependent Materials and Processes in Conventional and Multifunctional Materials, 3, 185–192.
25. Panin, V. (1998) Overview on mesomechanics of plastic deformation and fracture of solids. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 30(1), 1–11.
26. Saksala, T. (2018) Numerical modelling of concrete fracture processes under dynamic loading: Meso-mechanical approach based on embedded discontinuity finite elements. Engineering Fracture Mechanics, 201, 282–297.
27. Kanit, T., Forest, S., Galliet, I. et al. (2003) Determination of the size of the representative volume element for random composites: statistical and numerical approach. International Journal of Solids and Structures, 40, 3647–3679.
28. Ostoja-Starzewski, M. (2006) Material spatial randomness: From statistical to representative volume element. Probabilistic Engineering Mechanics, 21, 112–132.
29. Bargmann, S., Klusemann, B., Markmann, J. et al. (2018) Generation of 3D representative volume elements for heterogeneous materials: A review. Progress in Materials Science, 96, 322–384.
30. Schmauder, S., Mishnaevsky, L.Jr. (2009) Micromechanics and Nanosimulation of Metals and Composites. Berlin: Springer-Verlag.
31. McDowell, D.L. (2008) Viscoplasticity of heterogeneous metallic materials. Materials Science and Engineering R., 62, 67–123.
32. McDowell, D.L. (2007) Simulation-based strategies for microstructuresensitive fatigue modeling. Ibid, 468, 4–14.
33. Wilson, D., Dunne, F.P.E. (2019) A mechanistic modelling methodology for microstructure-sensitive fatigue crack growth. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 124, 827–848.
34. Махненко О.В., Мужиченко А.Ф., Зайффарт П. (2009) Применение математического моделирования при термической правке судостроительных панелей. Автоматическая сварка, 1, 10–16.
35. Махненко О.В., Зайффарт П. (2008) Расчетное прогнозирование общих деформаций сварных балок при лазерной сварке. Там же, 3, 14–20.
36. Махненко О.В., Мужиченко А.Ф., Прудкий И.И. (2013) Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния сварных стрингерных панелей из титанового сплава ВТ20. Там же, 2, 14–20.
37. Великоиваненко Е.А., Миленин А.С., Розынка Г.Ф., Пивторак Н.И. (2016) Численное прогнозирование эффективности усиления дефектных трубопроводов бандажами из композиционных материалов. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 1, 12–18.
38. (2006) Collected Works of J. D. Eshelby: The Mechanics of Defects and Inhomogeneities (Solid Mechanics and Its Applications). Edit: X. Markenscoff, A. Gupta. Springer Netherlands.
39. Dormieux, L., Kondo, D. (2016) Micromechanics of Fracture and Damage. Vol. 1. London, ISTE Ltd.
40. Xiaotao, L., Shan, L. (2021) A micro-crack initiation life simulation method by improving the Tanaka-Mura’s model of slip behavior. International Journal of Fatigue, 145, 106–108.
41. Cioranescu, D., Damlamian, A., Griso, G. (2002) Periodic unfolding and homogenization, C.R. Acad. Sci. Paris. Ser., 1(335), 99–104.
42. McDowell, D.L., Gall, K., Horstemeyer, M.F., Fan J. (2003) Microstructure-based fatigue modeling of cast A356-T6 alloy. Engineering Fracture Mechanics, 70, 49–80.

Реклама в цьому номері: