Некоторые особенности процессов монотонных и циклических нагружений. Эксперимент и моделирование
Автор: Бондарь В.С., Абашев Д.Р.
Статья в выпуске: 2, 2019 года.
Бесплатный доступ
На основе анализа результатов экспериментальных исследований образцов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т при жестком (контролируемые деформации) процессе деформирования, включающем последовательности монотонных и циклических режимов нагружения, в условиях одноосного растяжения-сжатия и нормальной температуры выявлены некоторые особенности и различия процессов изотропного и анизотропного упрочнений при монотонных и циклических нагружениях. Для описания этих особенностей в рамках теории пластичности (модель Бондаря), относящейся к классу теорий течения при комбинированном упрочнении, в пространстве тензора пластических деформаций вводится критерий смены направления пластического деформирования и поверхность памяти, позволившие разделить процессы монотонного и циклического деформирования. Для описания переходных процессов от монотонного к циклическому и от циклического к монотонному формулируются эволюционные уравнения для параметров изотропного и анизотропного упрочнений. Базовый эксперимент, на основе которого определяются материальные функции, состоит из трех этапов - циклического нагружения, монотонного нагружения и последующего циклического вплоть до разрушения. Приводится метод идентификации материальных функций по результатам базового эксперимента. Для нержавеющей стали 12Х18Н10Т на основе базового эксперимента и метода идентификации определены материальные функции при комнатной температуре. Приводятся результаты сравнения расчетных и экспериментальных исследований нержавеющей стали при жестком нагружении, состоящем из пяти этапов: циклического, монотонного, циклического, монотонного и циклического вплоть до разрушения. Сравниваются расчетная и экспериментальная кинетика напряженно-деформированного состояния по всему процессу деформирования. Анализируются изменения размаха и среднего напряжения цикла на этапах циклических напряжений. На этих этапах имеет место посадка петли гистерезиса. Получено надежное соответствие расчетных и экспериментальных результатов. Достаточно адекватное описание теорией процессов изменения кинетики, размахов и среднего напряжения цикла при жестком нагружении позволяет предположить возможность более адекватного описания и процессов мягкого нагружения особенно при нестационарных несимметричных режимах нагружения.
Монотонные и циклические нагружения, теория пластичности, изотропное и анизотропное упрочнение, поверхность памяти, базовый эксперимент, метод идентификации
Короткий адрес: https://sciup.org/146281934
IDR: 146281934 | УДК: 539.374 | DOI: 10.15593/perm.mech/2019.2.03
Some features of monotonic and cyclic loadings. Experiment and modeling
Having analyzed the experimental studies of samples of 12X18H10T stainless steel with a hard (controlled deformation) deformation process including sequences of monotonic and cyclic loading modes, under uniaxial tension-compression and normal temperature, we found some features and differences of isotropic and anisotropic hardening processes under monotonic and cyclic loads. To describe these features in the framework of the plasticity theory (Bondar model) belonging to the class of flow theories with combined hardening, the criterion of changing the direction of plastic deformation and the memory surface allowing the separation of monotonic and cyclic deformations is introduced in the plastic strain tensor space. For the description of transient processes from monotonic to cyclic and from cyclic to monotonic ones, the evolutionary equations are formulated for the parameters of isotropic and anisotropic hardening. The basic experiment, on the basis of which the material functions are determined, consists of three stages, i.e. cyclic loading, monotonic loading and subsequent cyclic up to destruction. The method of material functions identification according to the results of the basic experiment is given. For stainless 12X18H10T steel, the material functions at room temperature were determined on the basis of the basic experiment and the identification method. The comparison of the calculated and experimental results for the stainless steel under rigid loading, was made and consisted of a sequence of five stages: cyclic, monotonic, cyclic, monotonic and cyclic up to destruction, are given. The calculated and experimental kinetics of the stress-strain state throughout the deformation process are compared. Changes in the range and average stress of the cycle at the stages of cyclic stress are analyzed. At these stages there is a landing hysteresis loop. A reliable agreement between the calculated and experimental results was obtained. A sufficiently adequate description by the theory of the processes of change in the kinetics, range and average stress of a cycle under hard loading suggests the possibility of a more adequate description and processes of soft loading, especially in non-stationary asymmetric loading conditions.
Список литературы Некоторые особенности процессов монотонных и циклических нагружений. Эксперимент и моделирование
- Новожилов В.В., Кадашевич Ю.И. Микронапряжения в конструкционных материалах. - Л.: Машиностроение, 1990. - 224 с.
- Бондарь В.С. Неупругое поведение и разрушение материалов и конструкций при сложном неизотермическом нагружении: дис. … д-ра физ.-мат. наук. - М.: Изд-во МАМИ, 1990. - 314 с.
- Бондарь В.С. Неупругость. Варианты теории. - М.: Физматлит, 2004. - 144 с.
- Бондарь В.С., Даншин В.В. Пластичность. Пропорциональные и непропорциональные нагружения. - М.: Физматлит, 2008. -176 с.
- Bondar V.S. Inelasticity. Variants of the theory. - New York: Begell House, 2013. - 194 p.
