Об испытании сплошных цилиндрических образцов при растяжении с кручением

Получена: 18 апреля 2018; Исправлена: 05 июля 2018; Принята: 23 июля 2018
Цитирование: Р.М. Кашаев. Об испытании сплошных цилиндрических образцов при растяжении с кручением. Письма о материалах. 2018. Т.8. №3. С.346-352
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-3-346-352

Аннотация

Соотношение регистрируемых в эксперименте силовых параметров (осевого усилия и крутящего момента) и заданных кинематических параметров (скорости растяжения и скорости кручения), коэффициента скоростной чувствительности материала и угла сближения между векторами напряжения и скорости деформаций на поверхности образца при сложном нагружении.Особенностью реологического поведения металлов и сплавов при высокой температуре является их повышенная чувствительность к скорости деформирования. Предлагается метод исследования связи напряжений со скоростями деформаций на основании испытаний сплошных цилиндрических образцов, деформируемых растяжением с кручением в условиях непропорционального деформирования. Рассматривается плоская траектория деформаций вида двухзвенной ломаной. Процесс деформирования задается двумя компонентами тензора скоростей деформаций (осевой и сдвиговой) в виде функций времени. В каждый момент времени регистрируются соответствующие им осевое усилие и крутящий момент. Получено уравнение связи регистрируемых в эксперименте силовых параметров (осевого усилия и крутящего момента), заданных кинематических параметров (скорости растяжения и скорости кручения), коэффициентов деформационного и скоростного упрочнения материала и угла сближения между векторами напряжения и скорости деформаций на поверхности образца при непропорциональном деформировании. Рассмотрены частные случаи траекторий деформаций вида двухзвенной ломанной, когда второе звено является одноосным растяжением, чистым кручением или растяжением с одновременным кручением. Для точек, расположенных на цилиндрической поверхности образца приведены формулы для вычисления вектора напряжений и его компонентов, а также угла сближения (ориентации вектора напряжений по отношению к вектору скоростей деформаций) из экспериментальных зависимостей осевого усилия и крутящего момента от времени при заданных значениях скоростей растяжения и кручения. Показано, что предлагаемая методика является обобщением экспериментальной методики построения диаграммы сдвига по данным испытаний на кручение материала, чувствительного к скорости и степени деформации, в основе которой лежит формула Филдса-Бэкофена. Предлагаемая методика была использована при обработке экспериментальных данных, полученных при испытании титанового сплава Ti-6Al-4V при непропорциональном деформировании в условиях сверхпластичности. При обработке данных учитывалась податливость системы «образец-испытательная машина».

Ссылки (20)

1. A. A. Ilyushin. Plasticity. Fundamentals of general mathematical theory. Moscow, The USSR AS (1963) 272 p. (in Russian) [А. А. Ильюшин. Пластичность. Основы общей математической теории. Москва, АН СССР (1963) 272 с.].
2. V. G. Zubchaninov. Foundations of theory of elasticity and plasticity. Moscow, High School (1999) 368 p. (in Russian) [В. Г. Зубчанинов. Основы теории упругости и пластичности. Москва, Высш. Школа (1999) 368 с.].
3. V. S. Bondar, V. V. Danshin. Plasticity. Proportional and non-proportional loading. Moscow, FIZMATLIT (2008) 176 p. (in Russian) [В. С. Бондарь, В. В. Даншин. Пластичность. Пропорциональные и непропорциональные нагружения. Москва, ФИЗМАТЛИТ (2008) 176 с.].
4. B. D. Annin, V. M. Jigalkin. Behavior of materials under conditions of complex loading. Novosibirsk, SO RAS (1999) 342 p. (in Russian) [Б. Д. Аннин, В. М. Жигалкин. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. Новосибирск, СО РАН (1999) 342 с.].
5. R. A. Vasin. In: Plastichnost i razrushenie tverdyih tel. Moscow, Nauka (1988) Ob eksperimental'nom issledovanii… P. 40 - 57. (in Russian) [Р. А. Васин. В кн.: Пластичн. и разрушение тверд. тел. Москва, Наука (1988). Об экспериментальном исследовании функционалов пластичности в теории упругопла-стических процессов. С. 40 - 57.].
6. R. A. Vasin, A. N. Nikitochkin, P. M. Ogibalov. Mechanics of Polymers. 4, 739 (1973). (in Russian) [Р. А. Васин, А. Н. Никифоров, П. М. Огибалов. Механика полимеров. 4, 739 (1973).].
7. R. A. Vasin, A. N. Nikitochkin, P. M. Ogibalov. Mechanics of Polymers. 2, 224 (1975). (in Russian) [Р. А. Васин, А. Н. Никифоров, П. М. Огибалов. Механика полимеров. 2, 224 (1975).].
8. A. V. Muravlev. In: Proceedings of VIII International scientific workshop "Problemy prochnosti, plastichnosti i ustoichivosti v mehanike deformiruemogo tverdogo tela". Tver (2015) P. 25. (in Russian) [А. В. Муравлёв. Материалы VIII Международного научного симпозиума "Проблемы прочности, пластичности и устойчивости в механике деформируемого твердого тела". Тверь (2015) С. 25.].
9. K. Zhang, M. K. Khraisheh, A. E. Bayoumi, C. H. Hamilton, H. M. Zbib. Proceeding ICSAM-94. (1994) P. 583 - 588.
10. Y. Ohashi, M. Tokuda. J. Mech. Phys. Solids 21, 241 (1973).
11. M. Tokuda, Y. Inagaki, H. Yoshida. JSME International Journal. A. 37(2), 117 (1993).
12. V. G. Zubchaninov, N. L. Ohlopkov. Strench of Materials. 4, 19 (1996). (in Russian) [В. Г. Зубчанинов, Н. Л. Охлопков. Проблемы прочности. 4, 19 (1996).].
13. V. G. Zubchaninov, V. I. Gultiaev, A. A. Alekseev, V. V. Garanikov, S. L. Subbotin. Mater. Phys. and Mech. 32, 305 (2017).
14. R. A. Vasin, A. А. Ilyushin, P. A. Mossakovski. Solid Mechanics. 2, 177 (1994). (in Russian) [Р. А. Васин, А. А. Ильюшин, П. А. Моссаковский. Механика твердого тела. 2, 177 (1994).].
15. A. V. Muravlev. In: Vestnik MGU, ser. Mat. Mech. 5, 74 (1996). (in Russian) [А. В. Муравлев. Вест. МГУ, сер. Мат. Мех. 5, 74 (1996).].
16. H. J. McQueen, W. Blum and Q. Zhu. Superplasticity in Advanced Materials, ICSAM-94, Moscow, T. G. Langdon (ed.), Trans. Tech. Pub., Zurich, Switzerland, 1994, P. 193 - 200.
17. F. U. Enikeev. Metals. 4, 66 (1999). (in Russian) [Ф. У. Еникеев. Металлы. 4, 66 (1999).].
18. R. A. Vasin, V. K. Berdin, R. M. Kashaev. Strength of Materials. 6, 509 (2001). [Р. А. Васин, В. К. Бердин, Р. М. Кашаев. Проблемы прочности. 6, 5 (2001).].
19. V. K. Berdin, R. M. Kashaev. Strength of Materials. 1, 15 (2001). [В. К. Бердин, Р. М. Кашаев. Проблемы прочности. 1, 28 (2001).].
20. R. A. Vasin, F. U. Enikeev. Introduction to superplasticity mechanics. Part 1. Ufa, Gilem (1998) 280 p. (in Russian) [Р. А. Васин, Ф. У. Еникеев. Введение в механику сверхпластичности. Ч. 1. Уфа, Гилем (1998) 280 с.].

Другие статьи на эту тему