Численное моделирование и экспериментальное исследование локализации пластической деформации при динамическом нагружении образцов в условиях близких к чистому сдвигу
Автор: Билалов Дмитрий Альфредович, Соковиков Михаил Альбертович, Чудинов Василий Валерьевич, Оборин Владимир Александрович, Баяндин Юрий Витальевич, Терхина Ална Ильинична, Наймарк Олег Борисович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.10, 2017 года.
Бесплатный доступ
Проведено теоретическое и экспериментальное изучение механизмов локализации пластической деформации при динамическом нагружении на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского образцов специальной формы, изготовленных из алюминиевого сплава АМг6 и предназначенных для испытаний в условиях, близких к чистому сдвигу. Механизмы неустойчивости пластического течения связываются с коллективными эффектами в ансамбле микродефектов в пространственно-локализованных областях, “in-situ” визуализация которых проводилась при помощи высокоскоростной инфракрасной камеры CEDIP Silver 450M. Расчёт, соответствующий экспериментальной схеме нагружения, реализован с использованием широкодиапазонных определяющих соотношений, отражающих зависимость механизмов структурной релаксации - проявления коллективного поведения микродефектов - от развития локализованной неустойчивости пластического сдвига. Микроструктурный анализ деформированных образцов заключался в исследовании пространственного скейлинга рельефа (шероховатости) по данным интерферометра-профилометра New View-5010 в областях локализации пластической деформации. Увеличение показателя структурного скейлинга (показателя Хёрста) отражало степень многомасштабного коррелированного поведения дефектов и индуцированной ими шероховатости в областях локализованной пластичности. Инфракрасное сканирование области локализации деформации, численное моделирование и последующая оценка дефектной структуры подтвердили предположение о том, что эффекты температурного разупрочнения не играют решающей роли в процессе локализации пластического сдвига испытуемого материла при рассматриваемых режимах нагружения. Обоснован новый, один из возможных, механизм локализации пластической деформации при динамическом нагружении, обусловленный многомасштабным коллективным поведением мезодефектов - структурно-скейлинговыми переходами, устанавливающий стадийность развития локализованного сдвига.
Численное моделирование, локализация пластического сдвига, микродефекты, динамическое нагружение
Короткий адрес: https://sciup.org/14320830
IDR: 14320830 | DOI: 10.7242/1999-6691/2017.10.1.9
Список литературы Численное моделирование и экспериментальное исследование локализации пластической деформации при динамическом нагружении образцов в условиях близких к чистому сдвигу
- Giovanola J.H. Adiabatic shear banding under pure shear loading. Part I: direct observation of strain localization and energy dissipation measurements//Mech. Mater. -1988. -Vol. 7, no. 1. -P. 59-71.
- Marchand А., Duffy J. An experimental study of the formation process of adiabatic shear bands in a structural steel//J. Mech. Phys. Solids. -1988. -Vol. 36, no. 3. -P. 251-283.
- Nemat-Nasser S., Li Y.-F., Isaacs J.B. Experimental/computational evaluation of flow stress at high strain rates with application to adiabatic shear banding//Mech. Mater. -1994. -Vol. 17, no. 2-3. -P. 111-134.
- Bai Y., Xuc Q., Xu Y., Shen L. Characteristics and microstructure in the evolution of shear localization in Ti-6Al-4V alloy//Mech. Mater. -1994. -Vol. 17, no. 2-3. -P. 155-164.
- Wright T.W., Ravichandran G. Canonical aspects of adiabatic shear bands//Int. J. Plasticity. -1997. -Vol. 13. no. 4. -P. 309-325.
- Molinari A., Clifton R.J. Analytical characterization of shear localization in thermoviscoplastic materials//J. Appl. Mech. -1987. -Vol. 54, no. 4. -P. 806-812.
- Rittel D., Landau P., Venkert A. Dynamic recrystallization as a potential cause for adiabatic shear failure//Phys. Rev. Lett. -2008. -Vol. 101. -165501.
- Burns T.J. Does a shear band result from a thermal explosion?//Mech. Mater. -1994. -Vol. 17, no 2-3. -P. 261-271.
- Наймарк О. Б. Коллективные свойства ансамблей дефектов и некоторые нелинейные проблемы пластичности и разрушения//Физ. мезомех. -2003. -Т. 6, № 4. -C. 45-72.
- Образец для испытания на сдвиг (варианты) и способ испытаний его: пат. 2482463 Российская Федерация/Наймарк О.Б., Баяндин Ю.В., Соковиков М.А., Плехов О.А., Уваров С.В., Банников М.В., Чудинов В.В. -№ 2011114711/28; заявл. 14.04.2011; опубл. 20.05.2013, Бюл. № 14.
- Машиностроение. Том II-3: Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы/Под общ. ред. К.В. Фролова. -М.: Машиностроение, 2001. -880 с.
- Билалов Д.А., Соковиков М.А., Чудинов В.В., Оборин В.А., Баяндин Ю.В., Терёхина А.И., Наймарк О.Б. Исследование локализации пластического сдвига в алюминиевых сплавах при динамическом нагружении//Вычисл. мех. сплош. сред. -2015. -Т. 8, № 3. -С. 319-328.
- Bouchaud E. Scaling properties of cracks//J. Phys.-Condens. Mat. -1997. -Vol. 9, no. 21. -P. 4319-4344.
- Оборин В.А., Банников М.В., Наймарк О.Б., Palin-Luc T. Масштабная инвариантность роста усталостной трещины при гигацикловом режиме нагружения//ПЖТФ. -2010. -Т. 36, № 22. -C. 76-82.
