A Study of residual stress formation after elastoplastic deformation of pipe walls, made from disperse-hardened aluminum alloy, as a result of external pressure | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 72. DOI: 10.17223/19988621/72/9

A Study of residual stress formation after elastoplastic deformation of pipe walls, made from disperse-hardened aluminum alloy, as a result of external pressure

The formation of residual stresses after elastic-plastic deformation of pipe walls as a result of external pressure is studied using the approach based on a combination of methods of the physical theory of plasticity and mechanics of a deformable solid. As a result of the research, it is found that at the same value of the applied pressure, the thickness of the area subjected to plastic deformation is less for the alloys reinforced with large particles than for those reinforced with small particles. The values of the circumferential and axial residual stresses exceed the value of the radial residual stresses by more than an order of magnitude. Therefore, in the first approximation, the radial residual stresses can be neglected.

Download file

Counter downloads: 64

Keywords

dispersion-hardened materials, nanoscale particles, plastic deformation, mathematical model, strain hardening, unloading, residual stresses

Authors

Name	Organization	E-mail
Matvienko Oleg V.	Tomsk State University of Architecture and Building ; Tomsk State University	matvolegv@mail.ru
Daneyko Olga I.	Tomsk State University of Architecture and Building ; Tomsk State University	olya_dan@mail.ru
Kovalevskaya Tat’yana A.	Tomsk State University of Architecture and Building ; Tomsk State University	takov47@mail.ru

Всего: 3

References

Мэтьюз Ф.,Ролингс Р. Композитные материалы. М.: Техносфера, 2004. 408 с.

Карабасов Ю.С. Новые материалы / под науч. ред. Ю.С. Карабасова. М.: МИССИС, 2002. 736 с.

Arnhold V., Hummert K. New Materials by Mechanical Alloying Techniques / ed. By E. Arzt, L. Schultz. Oberursel: DGM Informationsgeselischaft Verlag, 1989. P. 263.

Matvienko O., Daneyko O., Kovalevskaya T. Mathematical modeling of nanodispersed hardening of FCC materials // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2018. V. 31. No. 12. P. 1297-1304. DOI: 10.1007/s40195-018-0754-0.

Луц А.Р., Галочкина И.А. Алюминиевые композиционные сплавы - сплавы будущего / сост. А.Р. Луц, И.А. Галочкина. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. 82 с.

Vorozhtsov S., Zhukov I., Promakhov V., Naydenkin E., Khrustalyov A., Vorozhtsov A. The influence of ScF3 nanoparticles on the physical and mechanical properties of new metal matrix composites based on A356 aluminum alloy // JOM. 2016. V. 68. No. 12. P. 3101-3106. DOI: 10.1007/s11837-016-2141-5.

Weber J.H., Schelleng R.D. Dispersion-Strengthened Aluminum Alloys / ed. By Y.-W. Kim, W.M. Griffith. Warrendale: TMS, 1988. P. 468.

Orowan E. // Proceedings of Symposium on Internal Stresses in Metals and Alloys. Institute of Metals. London, 1948. P. 451-454.

Stewart A.T., Martin J.W. Dislocation-particle interactions in plastically deformed two-phase aluminium crystals // Acta Materialia. 1975. V. 23. P. 1-7. DOI: 10.1016/0001-6160(75)90062-0.

Matvienko O., Daneyko O., Kovalevskaya T. Mathematical modeling of plastic deformation of a tube from dispersion-hardened aluminum alloy in an inhomogeneous temperature field // Crystals. 2020. V. 10. P. 1103-1-1103-18. DOI: 10.3390/cryst10121103.

Wang G., Wang Q., Easton M.A., Dargusch M.S., Qian M., Eskin D.G., Stjohn D.H. Role of ultrasonic treatment, inoculation and solute in the grain refinement of commercial purity aluminium // Scientific Reports. 2017. V. 7. Article number 9729. DOI: 10.1038/s41598-017-10354-6.

Valiev R.Z., Estrin Y., Horita Z., Langdon T.G., Zehetbauer M.J., Zhu Y. Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation: Ten years later // JOM. 2016. V. 68. No. 4. P. 1216-1226. DOI: 10.1007/s11837-016-1820-6.

Vorozhtsov S., Minkov L., Khrustalyov A., Dammer V., Zhukov I., Promakhov V., Vorozhtsov A., Khmeleva M. Ex situ introduction and distribution of nonmetallic particles in aluminum melt: modeling and experiment // JOM. 2017. V. 69. No. 12. P. 2653-2657. DOI: 10.1007/s11837-017-2594-1.

Ворожцов А.Б., Платов В.В., Козулин А.А., Хрусталев А.П., Мишин И.П., Жуков И.А. Исследование влияния частиц TIB2 на структуру, деформационное поведение и свойства алюминиевого сплава 1550 // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика 2020. № 67. С. 102-116. DOI: 10.17223/19988621/67/10.

Ashby M.F., Johnson K. Materials and Design, the Art and Science of Materials Selection in Product Design. Oxford: Butterworth Heinemann, 2002. 390 p.

Gould D., Hirsch P.B., Humphreys F.J. The Bauschinger effect, work-hardening and recovery in dispersion-hardened copper crystals // The Philosophical Magazine: A Journal of Theoretical Experimental and Applied Physics. 1974. V. 30. No. 6. P. 1353-1377. DOI: 10.1080/ 14786437408207287.

Hymphreys F.J., Martin J.W. The effect of dispersed phases upon dislocation distributions in plastically deformed copper crystals // Philosophical Magazine. 1967. V. 16. No. 143. P. 927-957. DOI: 10.1080/14786436708229685.

Kropfl O., Vohringer E. Creep behavior of dispersion-hardened aluminum materials // Mechanics of Time-Dependent Materials. 1999. V. 3. P. 1-13. DOI: 10.1023/A:1009875316242.

Кулаева Н.А., Данейко О.И., Ковалевская Т.А., Старенченко В.А. Влияние масштабных характеристик упрочняющей фазы со сверхструктурой L12 на эволюцию дислокационных диполей в процессе пластической деформации // Вестник Тамбовского университета. Серия: естественные и технические науки. 2016. Т. 21. № 3. С. 1089-1092. DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1089-1092.

Ковалевская Т.А., Колупаева С.Н., Данейко О.И., Кулаева Н.А., Семенов М.Е. Влияние масштабных характеристик упрочняющей фазы на эволюцию дефектной подсистемы в гетерофазных материалах с ГЦК матрицей // Материаловедение. 2011. № 8. С. 6-11.

Stacey A., Webster G.A. Determination of residual stress distributions in autofrettaged tubing // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 1998. V. 31. No. 3. P. 205-220. DOI: 10.1016/0308-0161(88)90003-8.

Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. 231 с.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Остаточные напряжения в трубе из сплава, упрочненного некогерентными наночастицами после разгрузки из упругопластического состояния // Изв. вузов. Физика. 2018. Т. 61. № 4. С. 113-124.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Влияние размеров упрочняющих наночастиц на остаточные напряжения в трубе из дисперсно-упрочнённого сплава // Изв. вузов. Физика. 2018. Т. 61. № 5. С. 140-150.

Matvienko O., Daneyko O, Kovalevskaya T. Mathematical modeling of nanodispersed hardening of FCC materials // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2018. V. 31. No. 12. P. 1297-1304. DOI: 10.1007/s40195-018-0754-0.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Исследование влияния распределения температуры на напряжённо-деформированное состояние стенок трубы из дисперсноупрочнённого сплава // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2020. Т. 17. № 3. С. 330-337. DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.03.008.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Исследование пластической деформации толстостенной трубы из сплава, упрочненного некогерентными наночастицами // Изв. вузов. Физика. 2017. Т. 60. № 2. С. 35-45.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Напряженно-деформируемое состояние нагруженной трубы из сплава, упрочненного некогерентными наночастицами // Изв. вузов. Физика. 2017. Т. 60. № 4. С. 7-13.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Исследование формирования дислокационной структуры нагруженной равномерным внутренним давлением трубы из сплава, упрочненного некогерентными наночастицами // Изв. вузов. Физика. 2017. Т. 60. № 7. С. 133-141.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Упругопластическая деформация трубы из дисперсно-упрочненного алюминия под действием внешнего давления // Изв. вузов. Физика. 2018. Т. 61. № 8. С. 138-145.

Матвиенко О.В., Данейко О.И, Ковалевская Т.А. Упругопластическая деформация трубы из дисперсно-упрочненного алюминия под действием внешнего и внутреннего давления // Изв. вузов. Физика. 2019. Т. 62. № 4. С. 144-151.

Матвиенко О.В., Данейко О.И, Ковалевская Т.А. Напряженное состояние стенок трубы из дисперсно-упрочненного алюминия под действием внешнего и внутреннего давления // Изв. вузов. Физика. 2019. Т. 62. № 10. С. 50-57.

Matvienko O., Daneyko O., Kovalevskaya T. Mathematical modeling of plastic deformation of a tube fromdispersion-hardened aluminum alloy // MATEC Web of conferences. 2018. V. 243. P. 00008-1-00008-6. DOI: 10.1051/matecconf/201824300008.

Матвиенко О.В., Данейко О.И., Ковалевская Т.А. Напряженное состояние стенок составной трубы из дисперсно-упрочненного алюминия под действием внутреннего давления // Изв. вузов. Физика. 2020. Т. 63. № 5. С. 64-73.

Данейко О.И., Ковалевская Т.А., Матвиенко О.В. Влияние наноразмерных некогерентных частиц на прочностную термическую стабильность лёгких сплавов на основе алюминия // Изв. вузов. Физика. 2018. Т. 61. № 7(727). С. 40-46.

Timoshenko S.P., Goodier J.N. Theory of Elasticity. New York: Mcgraw Hill, 2010. 567 p.

Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение. 1975.