Experimental study of elastic-plastic deformation of a cylindrical shell made of steel 45

Abstract

Relevance. The use of shells as thin-walled structures for various industries is very diverse. Spherical shells are widely used in the aircraft industry, circular cylindrical shells are used in the oil and gas industry, and more than 30 analytical forms of shells have been used in the construction industry. All elements of shell structures are undoubtedly subject to various strength calculations. Also, a separate role in the study is occupied by the experimental part, which confirms or refutes the calculated equations, this indicates the undoubted perspective and relevance of modeling the loading of shell structures. The aim of the study is to assess the condition of a thin-walled shell under three-parameter loading by tensile, compression and torsion forces. Methods. Experimental studies on the deformation of shells carried out in laboratory conditions on prototypes made of steel 45 GOST 1050-2013 are presented, and the loading conditions of the sample are modeled, similar to the possible conditions for applying loads to existing structures. Results. Experimental diagrams of deformation of the sample material in various planes are given, the development of deformation of the shell after applying joint efforts of stretching and torsion, as well as compression and torsion to the destruction of the material is estimated. For the relevance of the conducted experiment, a real design has been selected, which, when certain conditions are created, can experience appropriate experimental loads.

Theoretical and experimental modeling of deformation of a cylindrical shell made of 45 steel under complex loading

“…В [26] испытания проводились на автоматизированном испытательном комплексе СН-ЭВМ. В качестве образца для испытания использовалась тонкостенная цилиндрическая оболочка из стали 45 ГОСТ 1050-2013 толщиной 1 мм, радиусом срединной поверхности 15,5 мм и длиной рабочей зоны 110 мм.…”

“…Обработка экспериментальных данных. После нагружения оболочки осевой сжимающей/растягивающей силой и крутящим моментом в трехмерном векторном пространстве годографа вектора деформаций и отклика на нее в форме траектории напряжения, полученной в эксперименте [26], производится локальное сглаживание экспериментальных данных для компонент деформаций ε ij и компонент напряжений σ ij . Для аппроксимирования экспериментальных диаграмм условно примем y i = σ ij либо y i = ε ij (i, j = 1, 2, 3).…”

“…Рассмотрены замкнутые криволинейные траектории постоянной кривизны, реализованные в плоскости Э 1 -Э 3 девиаторного пространства деформаций при воздействии на образец осевой силы и крутящего момента [26].…”

“…В данной работе рассматривается основанное на гипотезе компланарности А.А. Ильюшина моделирование траектории деформации цилиндрической оболочки из стали 45 при сложном нагружении осевой сжимающей/растягивающей силой и крутящим моментом, экспериментальная часть которого подробно рассмотрена в [26].…”

“…Однако при анализе построенных рис. 5 и 6 для выполненного эксперимента[26] стоит отметить, что резкого излома процесса деформирования не наблюдается, это говорит о сохранении устойчивости образца при завершении опыта.Помимо графического анализа по результатам выполненного эксперимента и проверки его соответствия теории упругопластических процессов А.А. Ильюшина, опытные данные показывают значения, определяющие внутренние силы в твердом теле, а также показатели изменения формы и размеров тела для последующего решения задач механики упругопластических деформаций.…”