Автоволновая механика пластичности металлов
Автор: Зуев Л.Б., Баранникова С.А.
Статья в выпуске: 1, 2019 года.
Бесплатный доступ
Предложена модель развития локализованного пластического течения твердых тел, основанная на представлениях о взаимодействии носителей пластичности и сигналов акустической эмиссии, возникающих при развитии элементарных актов пластичности. Экспериментально показано, что локализация пластического течения является общим признаком всех деформационных процессов и может наблюдаться на всем протяжении процесса от предела текучести до формирования шейки. Специфические картины макроскопической локализации деформации - паттерны локализованного пластического течения - являются автоволнами, которые генерируются в деформируемой среде за счет упорядочения ее дефектной структуры. Паттерны локализованной пластичности коррелируют со стадиями деформационного упрочнения, выявляемыми при механических испытаниях металлов и сплавов. Предложена и проанализирована двухкомпонентная модель развития локализованной деформации, учитывающая взаимодействие упругой и пластической компонент деформации. В рамках этой модели описана генерация автоволн локализованной пластической деформации в ряде материалов. Установлены общие закономерности развития локализованного пластического течения на разных стадиях деформационного упрочнения. Введен упругопластический инвариант деформации, устанавливающий взаимосвязь между упругими и пластическими свойствами материалов. Показано, что основные свойства деформируемых сред являются следствиями такого инварианта. В частности, следствиями из упругопластического инварианта деформации являются: зависимость скорости распространения автоволн локализованной пластической деформации от коэффициента деформационного упрочнения, дисперсионное уравнение для автоволн, масштабный эффект локализации пластической деформации, зависимость автоволновых параметров от размера зерна, уравнение автоволны локализованной деформации, коэффициент деформационного упрочнения, уравнение дислокационной динамики Тейлора-Орована, соотношение Холла-Петча, зависимость плотности подвижных дислокаций от деформации.
Упругость, пластичность, деформация, структура, дислокации, автоволны, ультразвук, самоорганизация
Короткий адрес: https://sciup.org/146281917
IDR: 146281917 | УДК: 548.736.12 | DOI: 10.15593/perm.mech/2019.1.05
Autowave mechanics of metal plasticity
The model is proposed for the development of a localized plastic flow in solids. It is based on the representation of an interaction between plasticity carriers and acoustic emission signals in the course of elementary plasticity acts. It is shown that the plastic flow localization is a common feature of all deformation processes and can be observed throughout the process. Specific localization pictures, i.e. patterns of the localized plastic flow, are autowaves that are generated in a deformed medium by ordering its defect structure. Localized plasticity patterns correlate with the work hardening stages revealed in mechanical tests. A two-component model of the development of the localized deformation was proposed and analyzed to take into account the interaction of the elastic and plastic deformation components. This model describes the generation of localized plasticity autowaves in a number of materials. General regularities of the development of the localized plastic flow at different stages of work hardening are found. An elastic-plastic strain invariant is introduced to relate the elastic and plastic properties of materials. It is shown that basic properties of deformed media result from this invariant. Among consequences of the elastic-plastic strain invariant are the dependence of the velocity of the localized deformation of autowaves on the work hardening coefficient, the dispersion equation for autowaves, the scale effect of deformation localization, the dependence of autowave parameters on the grain size, the equation of the localized deformation autowave, the work hardening coefficient, the Taylor-Orowan equation of dislocation dynamics, the Hall-Petch relation, and the dependence of the mobile dislocation density on the strain.
Список литературы Автоволновая механика пластичности металлов
- Pelleg J. Mechanical Properties of Materials. - Dordrecht: Springer, 2013. - 634 p.
- Messerschmidt U. Dislocation Dynamics during Plastic Deformation. - Berlin: Springer, 2010. - 503 p.
- Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А. Физика макролокализации пластического течения. - Новосибирск: Наука, 2008. - 327 с.
- Зуев Л.Б. Автоволновая пластичность. Локализация и коллективные моды. - М.: Физматлит, 2018. - 207 с.
- Seeger A., Frank W. Structure formation by dissipative processes in crystals with high defect densities // Non-Linear Phenomena in Materials Science. Eds. L.P. Kubin and G. Martin. - New York: Trans Tech Publications, 1987. - P. 125-138.
