Чисельне моделювання механічного стану багатопуансонного двоступінчастого апарату високого тиску

Abstract

Розроблено розрахункові схеми та алгоритми для чисельного моделювання методом скінченних елементів механічного стану багатопуансонного двоступінчастого апарату високого тиску (АВТ). Встановлено розподіл компонент тензору напружень, контактних та еквівалентних напружень у елементах першого та другого ступенів АВТ при створенні в контейнері тиску 18 ГПа. Досліджено вплив геометричних параметрів і фізико-механічних властивостей деформованої прокладки та пуансонів другого ступеня, виготовлених із вольфрам-кобальтового твердого сплаву різних марок та полікристалічного нітриду бору, на граничний стан пуансонів другого ступеня та рівень граничних тисків, досяжних в АВТ.

Разработаны расчетные схемы и алгоритмы для численного моделирования методом конечных элементов механического состояния многопуансонного двухступенчатого аппарата высокого давления (АВД). Получено распределение компонент тензора напряжений, контактных и эквивалентных напряжений в элементах первой и второй ступеней АВД при создании в контейнере давления 18 ГПа. Исследовано влияние геометрических параметров и физико-механических свойств деформированной прокладки и пуансонов второй степени, изготовленных из вольфрам-кобальтового твердого сплава различных марок и поликристаллического нитрида бора, на предельное состояние пуансонов второй степени и уровень давлений, достижимых в АВД.

The computational schemes and algorithms for numerical simulation (by FEM) of the mechanical state of the two-stage multi-anvil high pressure apparatus (HPA) were developed. The stress-strain and limit states of the HPA’s elements (at pressure of 18 GPa into the sample) have been studied. Was shown that the geometrical parameters and elastic properties of the gasket material, as well as the strength properties of the anvils, have a significant influence on the limit state of high pressure stage’s anvils. The levels of maximum achievable pressure in HPA depending on anvil material (brands of tungsten carbide, polycrystalline boron nitride) have been calculated.