Механическое поведение сплава Zr-1 % Nb при высоких скоростях деформации и параметрах трехосности напряженного состояния от 0.33 до 0.5

Получена: 30 апреля 2020; Исправлена: 13 мая 2020; Принята: 26 мая 2020
Цитирование: Н.В. Скрипняк, М.О. Чирков. Механическое поведение сплава Zr-1 % Nb при высоких скоростях деформации и параметрах трехосности напряженного состояния от 0.33 до 0.5. Письма о материалах. 2020. Т.10. №3. С.309-314
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-309-314

Аннотация

The figure shows the true stresses versus the true strains  of the Zr-1% Nb alloy under tension at high strain rates. The inhomogeneous fields of equivalent strains obtained by computer simulation of high velocity tension of specimens  have good agreement with experimental data.Закономерности повреждения и разрушения сплава циркония Zr-1 % Nb при наличии концентраторов напряжений и высоких скоростях деформации важно знать для проектирования ответственных конструкций ядерных реакторов, оболочек тепловыделяющих элементов и напорных труб. В данной работе влияние скорости деформации в диапазоне от 0.1 до 1000 с−1 на сопротивление пластической деформации и характер разрушения сплава Zr-1 %Nb при растяжении было исследовано при комнатной температуре и значениях параметра трехосности напряженного состояния 0.33 < η < 0.5. Испытания проведены с помощью сервогидравлического испытательного стенда Instron VHS 40 / 50-20 на плоских образцах с гладкой рабочей частью и образцах c надрезами. Видеорегистрация процесса растяжения образцов проводилась с помощью камеры Phantom V711 со скоростью 100 000 кадров в секунду. Mетодом корреляции цифровых изображений, полученных при высокоскоростной видеорегистрации процесса растяжения образцов, получены данные о полях деформации и формировании зон локализации при скоростях деформации 102 и 103 с−1. Определены зависимости истинных напряжений и истинных деформаций при испытаниях сплава Zr-1 % Nb со скоростями деформации от 0.1 до 1000 с−1. Получены данные об эволюции во времени полей деформации в их рабочей части образцов. Показано, что динамическое разрушение сплава Zr-1 %Nb является результатом зарождения и роста повреждений в локализованных полосах сдвига. С применением численного моделирования проведен анализ эволюции повреждений и разрушения образцов при высокоскоростном растяжении. Показано, что полосы локализации деформации начинают развиваться в зоне надрезов при меньших значениях макроскопических деформаций. Расположение полос локализации пластической деформации и их пересечение в зоне отрыва определяет ориентацию трещин вблизи зоны концентратора напряжений.

Ссылки (20)

1. J. P. Escobedo, E. K. Cerreta, C. P. Trujillo, D. T. Martinez, R. A. Lebensohn, V. A. Webster, G. T. Gray. Acta Mater. 60 (11), 4379 (2012). Crossref
2. D. Xiao, Y. Li, S. Hu, L. Cai. J. Mater. Sci. Technol. 26 (10), 878 (2010). Crossref
3. A. Saboori, M. Dadkhah, M. Pavese, D. Manfredi, S. Biamino, P. Fino. Mater. Sci. Eng. A. 696, 366 (2017). Crossref
4. S.-J. Sung, J. Pan, P.-S. Lam, D. A. Scarth. Eng. Fract. Mech. 186, 208 (2017). Crossref
5. B. Selvarajou, B. Kondori, A. A. Benzerga, S. P. Joshi. J. Mech. Phys. Solids. 94, 273 (2016). Crossref
6. V. V. Skripnyak, E. G. Skripnyak, V. A. Skripnyak. Metals. 10 (3), 305 (2020). Crossref
7. R. Bobbili, V. Madhun. J. Alloys Comput. 684, 162 (2016). Crossref
8. Y. Bai, X. Teng, T. Wierzbicki. J. Eng. Mater. Technol. 131, 021002 (2009). Crossref
9. J. Blaber, B. Adair, A. Antoniou. Exp. Mech. 55, 1105 (2015). Crossref
10. V. A. Skripnyak, V. V. Skripnyak, E. G. Skripnyak, N. V. Skripnyak. Int. J. Mech. Mater. Design. 16, 215 (2020). Crossref
11. A. Harte, M. Griffiths, M. Preuss. J. Nucl. Mater. 505. 227 (2018). Crossref
12. Y. P. Sharkeev, V. P. Vavilov, V. A. Skripnyak, E. V. Legostaeva, A. Y. Eroshenko, O. A. Belyavskaya, M. V. Kuimova. Mater. Sci. Eng.: A. 784, 139203 (2020). Crossref
13. A. Needleman, V. Tvergaard, E. Bouchaud. J. Appl. Mech. 79, 031015 (2012). Crossref
14. G. T. Gray (Rusty). Annual Rev. Mater. Res. 42 (1), 285 (2012). Crossref
15. D. N. Kazakov, O. E. Kozelkov, A. S. Mayorova, S. N. Malyugina, S. S. Mokrushin, A. V. Pavlenko. EPJ Web of Conferences. 94, 02021 (2015). Crossref
16. L. B. Zuev, S. A. Barannikova, A. M. Zharmukhambetova. J. Phys. Conf. Ser. 1327, 012006 (2019). Crossref
17. H. Dyja, A. Kawałek, K. Ozhmegov. Arch. of Civil and Mech. Eng. 19 (1), 26 (2019). Crossref
18. C. Liu, V. Roddatis, P. Kenesei, R. Maass. Acta Mater. 140, 206 (2017). Crossref
19. R. T. Qu, S. G. Wang, X. D. Wang, Z. Q. Liu, Z. F. Zhang. Scripta Mater. 133, 24 (2017). Crossref
20. T. M. Poletika, V. I. Danilov, G. N. Narimanova, O. V. Gimranova, L. B. Zuev. Tech. Phys. 47, 1125 (2002). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование