К вопросу о месте образования шейки при растяжении цилиндрических образцов

А.В. Осинцев1, А.С. Плотников1, Е.М. Морозов1, Е.Ю. Лубкова1
1Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское шоссе 31, Москва, Россия, 115409
Аннотация
Проведено численное моделирование процесса образования шейки при растяжении цилиндрического образца с учётом упрощённых упругопластических свойств материала и больших деформаций. Для экспериментальной проверки расчетных данных было проведено испытание образца на растяжение с регистрацией деформаций на поверхности образца в реальном масштабе времени методом корреляции цифровых изображений.Проведено численное моделирование процесса образования шейки при растяжении цилиндрического образца с учётом упрощённых упругопластических свойств материала и больших деформаций. Результаты сопоставлены с имеющейся публикацией аналогичного моделирования в другом расчётном коде. Проиллюстрированы закономерности локализации и развития шейки, зависимость положения шейки от упругопластических свойств материала, в частности — модуля упрочнения. Проведены испытания цилиндрических образцов различного типоразмера на одноосное растяжение. Показано, что в образцах одного типоразмера, изготовленных из одного материала, шейка локализуется преимущественно в одном и том же месте. Диаграммы деформирования материалов, полученные в результате испытаний, переведены в диаграммы истинных напряжений и истинных деформаций. Данные диаграммы были использованы в качестве модели упругопластического поведения материалов при проведении моделирования процесса образования шейки при растяжении на моделях, повторяющих экспериментальные образцы. В результате моделирования получено качественное совпадение результатов испытаний с результатами численного моделирования. При численном моделировании процесса образования шейки в некоторых случаях наблюдалось образование двух симметрично расположенных шеек в одной модели. Для проверки этого факта было проведено испытание образца на растяжение с регистрацией деформаций на поверхности образца в реальном масштабе времени методом корреляции цифровых изображений. Установлено, что после стадии равномерных деформаций образуются две симметрично расположенные области концентрации поперечных деформаций, одна из которых в процессе дальнейшего растяжения расформировывается, а на месте второй образовывается шейка, приводящая в конечном итоге к разрыву.
Получена: 23 апреля 2017   Исправлена: 15 июня 2017   Принята: 27 июня 2017
Просмотры: 25   Загрузки: 10
Ссылки
1.
G. D. Del, S. S. Oding. Prikladnaya mekhanika. 11(18), 86 – 91 (1982). (in Russian) [Г. Д. Дель, С. С. Одинг. Прикладная механика. 11(18), 86 – 91 (1982)].
2.
J. B. Friedman. Mechanical properties of metals / In two parts. Part 2. Mechanical tests. Structural strength. M., Mechanical Engineering. 1974. 369. (in Russian) [Я. Б. Фридман. Механические свойства металлов / В двух частях. Часть 2. Механические испытания. Конструкционная прочность. М., Машиностроение. 1974. 369с.]
3.
N. N. Davidenkov, N. I. Spiridonova. Zavodskaya laboratoriya. 6, 583 – 593 (1945).
4.
A. M. Zhukov. Engineering collection. 2(5), 34 – 51 (1949). (in Russian) [А. М. Жуков. Инженерный сборник. 2(5), 34 – 51 (1949)].
5.
V. G. Kuteikin. Zavodskaya laboratoriya. 9, 53 – 55 (2002).
6.
D. V. Berezhnoi, V. N. Paimushin. Prikladnaya matematika i mekhanika. 4, 635 – 659 (2011).
7.
V. V. Novozhilov. The theory of elasticity. L., Sudpromgiz. 1958. 370 p. (in Russian) [В. В. Новожилов. Теория упругости. Л., Судпромгиз. 1958. 370 с.]
8.
Release 16.2 Documentation for ANSYS [electronic document] / ANSYS Inc. Electronic data and software (104019 files: 10660130531 bytes).
9.
NAFEMS search engineering analysis and simulation — FEA, Finite Element Analysis, CFD, Computational Fluid Dynamics, and Simulation. NAFEMS Ltd., Hamilton, United Kingdom. (2016).
10.
M. A. Sutton, J. J. Orteu, H. W. Schreier. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: basic concepts, theory and applications. Springer. P.321. (2009).