Численный анализ термонапряженного состояния затвердевающего непрерывного слитка

Авторы: Высоцкий С.А.
Опубликовано в выпуске: #6(101)/2025
DOI:
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Ключевые слова: непрерывная разливка, нестационарная теплопроводность, режимы охлаждения, термонапряженное состояние, температурные деформации, упругие деформации, деформации ползучести, поврежденность материала
Опубликовано: 10.12.2025

Выполнен численный анализ температурного и термонапряженного состояния слитка в процессе непрерывной разливки. Построено численное решение нестационарного уравнения теплопроводности с использованием метода конечных разностей, что позволило детально проанализировать распределение температурных полей в непрерывно разливаемых слитках. Данные расчеты легли в основу моделирования термонапряженного состояния материала, учитывающего взаимосвязь температурных, упругих деформаций и деформаций ползучести. Особое внимание уделено оценке накопления повреждений в процессе охлаждения. Построены и проанализированы диаграммы поврежденности, демонстрирующие влияние режимов охлаждения на развитие внутренних дефектов. Полученные результаты способствуют оптимизации технологических параметров при охлаждении слитков в процессе непрерывной разливки, улучшению эксплуатационных характеристик непрерывнолитых заготовок и предотвращению возникновения критических дефектов.

Литература

[1] Самойлович Ю.А. и др. Тепловые процессы при непрерывном литье стали. Москва, Металлургия, 1982, т. 18, 152 с.

[2] Борисов В.Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка. Москва, Металлургия, 1987, 222 с.

[3] Емельянов В.А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок. Москва, Металлургия, 1988, 143 c.

[4] Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. В 2 ч. Ч. 2. Москва, Высшая школа, 1982, 304 с.

[5] Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Разностные методы решения задач теплопроводности. Томск, ТПУ, 2007, 172 с.

[6] Breslavsky D., Tatarinova O. Creep and irradiation effects in reactor vessel internals. IUTAM symposium creep in structures. Cham, Springer Nature Switzerland, 2023, с. 83–104.

[7] Owen D.R.J. Finite elements in plasticity: theory and practice. Pineridge Press Limited, 1980, 594 p.

[8] Зарубин С.В. Критерий высокотемпературного хрупкого разрушения и оптимизация геометрической оси МНЛЗ. Конструирование, расчет и исследование МНЛЗ криволинейного типа: сб. науч. тр. Свердловск, НИИтяж-маш, 1989, с. 86–98.

[9] Данилов В.Л., Зарубин С.В. Численное моделирование движения фронта разрушения в затвердевающем теле. Известия РАН. Механика твердого тела, 1994, № 1, с. 80–85.

[10] Abali B.E. Phase-field damage modeling in generalized mechanics by using a mixed finite element method (FEM). IUTAM Symposium Creep in Structures, Cham, Springer Nature Switzerland, 2023, pp. 1–18.

[11] Сапунов В.Т. Прогнозирование ползучести и длительной прочности жаропрочных сталей и сплавов ЯЭУ. Москва, НИЯУ МИФИ, 2015, 136 с.

[12] Бровман М.Я. Экспериментальное исследование ползучести при высоких температурах. Проблемы прочности, 1979, № 8, с. 77–79.