Монотонное возрастание показателя скоростной чувствительности любых параллельных соединений линейных моделей вязкоупругости со степенными функциями релаксации

Бесплатный доступ

Продолжен анализ свойств показателя скоростной чувствительности диаграмм деформирования с постоянными скоростями, порождаемых линейным определяющим соотношением вязкоупругости с произвольной функцией релаксации (в одноосном случае) и его зависимости от деформации, скорости деформации и характеристик функции релаксации. Выведено и аналитически изучено выражение для показателя скоростной чувствительности параллельных соединений любого числа (трехпараметрических) фрактальных моделей Фойгта, в частности, моделей со степенными функциями релаксации («фрактальных элементов»). Доказано, что он принимает значения в диапазоне от нуля до максимального показателя соединяемых моделей, а в случае соединения только «фрактальных элементов» нижняя граница диапазона (и предельное значение при стремлении скорости деформации к нулю) равна не нулю, а минимальному из показателей. Главный результат статьи - доказательство возрастания показателя скоростной чувствительности рассматриваемых моделей с ростом скорости деформации (отсутствие у него точки максимума). Он аналогичен полученному ранее для любых параллельных соединений нелинейных степенных вязких элементов и его обобщению на параллельные соединения вязкопластичных моделей Гершеля-Балкли (и Шведова-Бингама) и означает отсутствие точки перегиба кривой зависимости логарифма напряжения от логарифма скорости деформации, порождаемой любой моделью рассматриваемого класса. Отсюда следует, что такие фрактальные модели не способны описывать сигмоидальную форму кривой скоростной чувствительности, характерную для режима сверхпластического деформирования материалов, и потому непригодны для моделирования сверхпластичности. Этот результат дополняет и оттеняет обнаруженную способность линейной теории вязкоупругости (даже классической модели Кельвина из двух упругих элементов и одного вязкого) качественно описывать наличие максимума и высокие значения показателя скоростной чувствительности, сколь угодно близкие к единице, верхней границе для псевдопластических сред.

Еще

Вязкоупругость, диаграммы деформирования, показательскоростной чувствительности, сверхпластичность, сигмоидальная кривая, фрактальные модели фойгта, фрактальный элемент, уравнения с дробной производной, степенной нелинейно-вязкий элемент

Короткий адрес: https://sciup.org/147232824

IDR: 147232824   |   DOI: 10.14529/mmph190307

Список литературы Монотонное возрастание показателя скоростной чувствительности любых параллельных соединений линейных моделей вязкоупругости со степенными функциями релаксации

  • Бочвар, А.А. Явление сверхпластичности в сплавах цинка с алюминием / А.А. Бочвар, З.А. Свидерская // Изв. АН СССР. ОТН. - 1945. - № 9. - С. 821-824.
  • Грабский, М.В. Структурная сверхпластичность металлов / М.В. Грабский. - М.: Металлургия, 1975. - 270 с.
  • Смирнов, О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности / О.М. Смирнов. - М.: Машиностроение, 1979. - 184 с.
  • Padmanabhan, K.A. Superplasticity / K.A. Padmanabhan, J.J. Davies. - Berlin: Springer-Verlag, 1980. - 314 p.
  • Кайбышев, О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов / О.А. Кайбышев. - М.: Металлургия, 1984. - 263 с.
  • Процессы пластического структурообразования металлов / В.М. Сегал, В.И. Резников, В.И. Копылов, Д.А. Павлик. - Минск: Наука и техника, 1994. - 232 с.
  • Nieh, T.G. Superplasticity in metals and ceramics / T.G. Nieh, J. Wadsworth, O.D. Sherby. - Cambridge University Press, 1997. - 287 p.
  • Васин, Р.А. Введение в механику сверхпластичности / Р.А. Васин, Ф.У. Еникеев. - Уфа: Гилем, 1998. - 280 с.
  • Padmanabhan, K.A. Superplastic Flow: Phenomenology and Mechanics / K.A. Padmanabhan, R.A. Vasin, F.U. Enikeev. - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2001. - 363 p.
  • Fundamentals and Engineering of Severe Plastic Deformation / V.M. Segal, I.J. Beyerlein, C.N. Tome et al. - New York: Nova Science Pub. Inc., 2010. - 542 p.
  • Ефимов, О.Ю. Формирование структуры, фазового состава и свойств сталей и сплавов в упрочняющих технологиях обработки давлением / О.Ю. Ефимов, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов. - Новокузнецк: Сиб. гос. индустр. ун-т, Интер-Кузбасс, 2012. - 345 с.
  • Faraji, G. Severe Plastic Deformation: Methods, Processing and Properties / G. Faraji, H.S. Kim, H.T. Kashi. - Elsevier, 2018. - 324 p.
  • Mechanical modelling of the universal superplastic curve / R.A. Vasin, F.U. Enikeev, M.I. Mazurski, O.S. Munirova // J. Mater. Sci. - 2000. - Vol. 35, Iss. 10. - P. 2455-2466.
  • Белякова, Т.А. О невозможности моделирования сигмоидальных кривых суперпластичности параллельным или последовательным соединениями степенных вязких элементов / Т.А. Белякова, И.А. Гончаров, А.В. Хохлов // Механика композиционных материалов и конструкций. (В печати).
  • Хохлов, А.В. Характеристика скоростной чувствительности диаграмм деформирования в линейной теории вязкоупругости и построение по ней функции релаксации / А.В. Хохлов // Проблемы прочности и пластичности. (В печати).
  • Scott Blair, G.W. Significance of power-law relations in rheology / G.W. Scott Blair, J. Caffyn // Nature. - 1945. - Vol. 155. - P. 171-172.
  • Podlubny I. Fractional differential equations. An introduction to fractional derivatives, fractional differential equations, to methods of their solution and some of their applications / I. Podlubny. - Mathematics in Science and Engineering, 198. - San Diego: Academic Press, 1999. - 340 p.
  • Kilbas, A.A. Theory and Applications of Fractional Differential Equations. / A.A. Kilbas, H.M. Srivastava, J.J. Trujillo. - North-Holland Mathematics Studies, Vol. 204. - Amsterdam: Elsevier, 2006. - 523 p.
  • Mainardi, F. Creep, relaxation and viscosity properties for basic fractional models in rheology / F. Mainardi, G. Spada // The European Physical Journal. Special Topics. - 2011. - Vol. 193, Iss. 1. - P. 133-160.
  • Огородников, Е.Н. Математическое моделирование наследственно упругого деформируемого тела на основе структурных моделей и аппарата дробного интегро-дифференцирования Римана-Лиувилля / Е.Н. Огородников, В.П. Радченко, Л.Г. Унгарова // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Физико-математические науки». - 2016. - Т. 20, № 1. - С. 167-194.
  • Хохлов, А.В. Общие свойства диаграмм деформирования линейных моделей вязкоупругости при постоянной скорости деформации / А.В. Хохлов // Проблемы проч. и пластичности. - 2015. - Вып. 77, № 1. - С. 60-74.
  • Хохлов, А.В. Анализ общих свойств кривых ползучести при циклических ступенчатых нагружениях, порождаемых линейной теорией наследственности / А.В. Хохлов // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Физико-математические науки». - 2017. - Т. 21, № 2. - С. 326-361.
  • Хохлов, А.В. Двусторонние оценки для функции релаксации линейной теории наследственности через кривые релаксации при ramp-деформировании и методики ее идентификации / А.В. Хохлов // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. - 2018. - № 3. - С. 81-104.
  • Хохлов, А.В. Индикаторы неприменимости линейной теории вязкоупругости по данным испытаний материала на ползучесть при растяжении с наложением гидростатического давления / А.В. Хохлов // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2019. - Т. 25, № 2.
  • Murty, G.S. Evaluation of threshold stress from the stress-strain rate data of superplastic materials / G.S. Murty, S. Banerjee // Scripta Metallurgica et Materialia. - 1994. - Vol. 31, Iss. 6. - P. 707-712.
Еще
Статья научная