Критическая динамика локализованных неустойчивостей пластического течения в сплаве АМГ6
Автор: Ефремов Д.В., Оборин В.А., Уваров С.В., Наймарк О.Б.
Статья в выпуске: 4, 2017 года.
Бесплатный доступ
Исследована критическая динамика пространственно-временных флуктуаций напряжения пластического течения (эффект Портевена-Ле Шателье) алюминиевого сплава АМг6 в условиях осадки наклонных цилиндрических образцов со скоростью деформации 0,4-1,7·10-1 с, такая форма образцов позволяет достичь больших деформаций (до 80 %) без разрушения. Показано, что пластическое течение исследованного сплава обнаруживает многомасштабные признаки локализации пластической деформации на всём протяжении кривой пластического течения. Установлено наличие двух значений «критических» деформаций, соответствующих диапазону стохастической динамики, характерной для поведения неравновесных критических систем - степенной расходимости времен следования флуктуаций в окрестности критических деформаций. Первая критическая точка определяется значением деформации, соответствующим формированию множественных областей локализованной пластичности с признаками автосолитонной динамики, обнаруживающих коррелированное поведение на макроскопическом размере образца. Переход через вторую критическую точку связан с качественным изменением типа коллективных мод в ансамблях дефектов: переходом от автосолитонных мод, инициирующих локализацию пластического течения, к коллективным модам «обострения», формирующим очаги макроскопического разрушения. Исследовано развитие локализации пластического течения методами структурного анализа морфологии поверхностного рельефа с использованием оптического интерферометра-профилометра NewView-5010 для последующего вычисления масштабного инварианта (показателя Хёрста) и пространственного масштаба области, на которой наблюдается коррелированное поведение микросдвигов. Обосновано предположение, что развитие неустойчивости пластического течения и замкнутого турбулентного течения жидкостей между двумя вращающимися дисками в опыте Кармана при больших числах Рейнольдса соответствует механизмам переноса импульса в конденсированных средах, подчиняющихся одному «классу универсальности».
Локализация пластической деформации, прерывистая текучесть, эффект портевена-ле шателье, пространственно-временная динамика напряжений пластического течения, критические точки, пластичность, деформация
Короткий адрес: https://sciup.org/146211704
IDR: 146211704 | DOI: 10.15593/perm.mech/2017.4.03
Список литературы Критическая динамика локализованных неустойчивостей пластического течения в сплаве АМГ6
- Зуев Л.Б. О волновом характере пластического течения. Макроскопические автоволны локализации деформации//Физическая мезомеханика. -2006. -Т. 9, № 3. -С. 47-54.
- Зуев Л.Б., Данилов В.И., Семухин Б.С. Пространственно-временное упорядочение при пластическом течении твёрдых тел//Успехи физики металлов. -2002. -Т. 3. -С. 237-304.
- Третьякова Т.В., Вильдеман В.Э. Закономерности и схематизация процессов локализации пластического течения при испытании плоских образцов алюминиево-магниевого сплава//Физическая мезомеханика. -2017. -Т. 20, № 2. -С. 71-77.
- Зуев Л.Б. Автоволновая модель пластического течения//Физическая мезомеханика. -2011. -Т.14, № 3. -С. 85-94.
- Трусов П.В., Чечулина Е.А. Прерывистая текучесть: физические механизмы, экспериментальные данные, макрофеноменологические модели//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2014. -№ 3. -С. 186-232. DOI 10.15593/perm.mech/2017.1.09
- Zaiser M. Scale invariance in plastic flow of crystalline solids//Advances in Physics. -2006. -Vol. 55. -P. 185-245.
- Spatio-temporal dynamics of the Portevin-Le Chatelier effect: experiment and modeling/M. Lebyodkin //Acta Materialia. -2000. -No. 48. -C. 2529-2541.
- Spatial coupling in jerky flow using polycrystall plasticity/S. Kok //Acta Materialia. -2003. -No. 51. -C. 3651-3662.
- Crossover from chaotic to self-organized critical dynamics in jerky flow of single crystals/G. Ananthakrishna //Physical Review E. -1999. -Vol. 60. -No. 5. -P. 5455-5462.
- Kubin L.P., Ananthakrishna G., Fressengeans C. Comment on "Portevin-Le Chatelier effect"//Physical Review E. -2002. -Vol. 65. -No. l. -P. 053501-1-053501-2.
- Gianfranco D., Franco N. Critical Dynamics of Burst Instabilities in the Portevin-Le Châtelier Effect//Physical Review Letters. -2000. -Vol. 85. -No. 19. -P. 4096-4099.
- Ефремов Д.В., Уваров С.В., Наймарк О.Б. Закономерности критичности при многомасштабной динамике прерывистой текучести в сплаве АМг6//Неравновесные процессы в сплошных средах: материалы междунар. симпозиума. -Пермь, 2017. -Т. 1. -С. 172-174.
- Bramwell S., Holdsworth P., Pinton J.-F. Universality of rare fluctuations in turbulence and critical phenomena//Nature. -1998. -No. 396. -P. 552-554.
- Pinton J.-F., W. Holdsworth P.C., Labbe R. Power fluctuations in a closed shear flow//Physical Review E. -1999. -Vol. 60. -No. 3. -P. 2452-2455.
- Universal Fluctuations in Correlated Systems/S.T. Bramwell //Physical Review Letters. -2000. -P. 1-5.
- Portelli B., Holdsworth P.C.W., Pinton J.-F. Intermittency and non-Gaussian fluctuations of the global energy transfer in fully developed turbulence//Physical Review Letters. -2002. -Vol. 81. -No. 17. -P. 3744-3747.
- Наймарк О.Б. О некоторых закономерностях скейлинга в пластичности, разрушении, турбулентности//Физическая мезомеханика, -2015. -Т. 18, № 3. -С. 71-83.
- Naimark O.B. Structural-scaling transitions in solids with defects and symmetry aspects of field theory//Physical Mesomechanics. -2010. -Vol. 13. -No. 5-6. -P. 306-317.
- Naimark O.B. Defect Induced Transitions as Mechanisms of Plasticity and Failure in Multifield Continua (Review Paper)//Advances in Multifield Theories of Continua with Substructure, Inc., eds G.Capriz, P.Mariano. -Birkhauser Boston, 2004. -P. 75-114.
- L'vov V.S. Universality of turbulence//Nature. -1998. -No. 396. -P. 519-524.
- Labbe R., Pinton J.-F., Fauve S. Power Fluctuations in Tuebulent Swirling Flows//J. Physics. -1996. -No. 6. -P. 1099-1110.
- Lanthrop D.P., Finberg J., Swinney H.L. Transition to shear-driven tirbulence in Ciuette-Taylor flow//Physical Review A. -1992. -Vol. 46. -No. 10. -P. 6390-6405.
- Mordant N., Pinton J.-F., Chilla F. Characterization of Turbulence in a Closed Flow//J. Physics. -1997. -No. 7. -P. 1729-1742.
- Фрактальный анализ поверхности разрушения сплава АМг6 при усталостном и динамическом нагружении/В.А. Оборин, М.В. Банников, Ю.В. Баяндин, М.А. Соковиков, Д.А. Билалов, О.Б. Наймарк//Вестник Пермского национального исследовательского университета. Механика. -2015. -№ 2. -С. 116-126 DOI: 10.15593/perm.mech/2015.2.07
- Mechanical and microstructural aspects of localized plastic flow/M. Sokovikov //Solid State Phenomena. -2016. -Vol. 243. -P. 113-120.
- Oborin V., Sokovikov M., Bilalov D., Naimark O. Multiscale study of morphology of the fracture surface aluminum-magnesium alloy with consecutive dynamic and gigacycle loading//Procedia Structural Integrity. -2016. -Vol. 2. -P. 1063-1070 DOI: 10.1016/j.prostr.2016.06.136
- Mandelbrot B.B. The fractal geometry of natur. -N.Y.: Freeman, 1983. -480 p.
- Федер Е. Фракталы. -М.: Мир, 1991. -254 с.
- Bouchaud E. Scaling properties of cracks//J. Phys. Condens. Matter. -1997. -No. 9. -P. 4319-4344.
- Пантелеев И.А., Froustey С., Наймарк О.Б. Структурно-скейлинговые переходы и универсальность статистики флуктуаций при пластическом течении металлов//Вычислительная механика сплошных сред. -2009. -Т. 2, № 3. -С. 70-81.
