Влияние анизотропии поверхностного пластического упрочнения на формирование остаточных напряжений в цилиндрических деталях с надрезами полукруглого профиля

Исследуется влияние анизотропии поверхностного пластического упрочнения на формирование остаточных напряжений в сплошных цилиндрических образцах и образцах с полукруглым надрезом. В качестве исходной информации используется одна и/или две экспериментально определенные компоненты остаточных напряжений в упрочненном слое гладкого образца. Изложена расчетная методика остальных диагональных компонент тензоров остаточных напряжений и пластических деформаций, недиагональные компоненты не рассматриваются. Предложен численный метод расчета остаточных напряжений в концентраторе напряжений цилиндрического образца после опережающего поверхностного пластического деформирования. Задача сведена к краевой задаче фиктивной термоупругости, где начальные (пластические) деформации моделируются температурными деформациями. Решение построено с использованием метода конечных элементов. Детально исследовано влияние радиуса надреза и параметра анизотропии упрочнения на характер и величину распределения остаточных напряжений по глубине слоя в наименьшем сечении цилиндрических образцов из сплава ЭИ961 и стали 45. Установлено, что при малых радиусах надреза, меньших толщины упрочненного слоя, величина осевой компоненты остаточных напряжений (по модулю) в концентраторе больше, чем в гладком образце. Выполнена экспериментальная проверка разработанного метода для гладких образцов и установлено соответствие расчетных и экспериментальных данных о распределении осевых и окружных остаточных напряжений по глубине упрочненного слоя. Для образцов с концентраторами построенные численные решения сравниваются с известными решениями других авторов.