Влияние концентраторов напряжений на кинетику полос локализованной пластической деформации
Автор: Баранникова С.А.
Статья в выпуске: 6, 2025 года.
Бесплатный доступ
Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию влияния геометрических концентраторов напряжений на кинетику полос локализованной пластической деформации при одноосном растяжении плоских образцов поликристаллического технически чистого никеля. В качестве концентратора напряжений использовали центральное круговое отверстие различного диаметра. Диаграммы растяжения образцов демонстрируют прерывистую текучесть от предела текучести до формирования шейки. Показано, что на макроскопическом масштабном уровне пластическое течение протекает локализовано как в сплошных образцах, так и в образцах, ослабленных отверстием. Установлено, что концентратор напряжений на разных стадиях пластической деформации инициирует зарождение и распространение макроскопических полос деформации, взаимодействие которых может вызвать преждевременное разрушение материала. Методом корреляции цифровых спекл-изображений выявлены особенности движения полос локализованной пластической деформации в условиях прерывистой текучести. Показано, что скачки напряжений сопровождаются образованием морфологически простых одиночных полос локализованной деформации. Установлено, что с ростом общей деформации происходит уменьшение числа полос локализованной деформации и их скорости движения вдоль образца, в то время как временной период увеличивается. Проведено сравнение количественных параметров локализации пластической деформации в сплошных образцах и с концентратором напряжений. Установлено, что увеличение диаметра отверстия приводит к уменьшению числа полос локализованной пластической деформации в процессе растяжения образца. Предложены параметры, определяемые из временных зависимостей накопления деформации в очаге разрушения, которые могут быть использованы для оценки ресурса пластичности материала.
Концентраторы напряжений, локализация пластической деформации, механические испытания, металлы
Короткий адрес: https://sciup.org/146283347
IDR: 146283347 | УДК: 001.891.53 | DOI: 10.15593/perm.mech/2025.6.06
Effect of stress concentrators on the kinetics of localized plastic deformation bands
This work experimentally studies how geometric stress concentrators influence the kinetics of localized plastic deformation bands under uniaxial tension of flat specimens of polycrystalline commercially pure nickel. A central circular hole of various diameters was used as a stress concentrator. The tensile diagrams of the specimens demonstrate the jerky flow from the yield point to the neck formation. It is shown that at the macroscopic scale, plastic flow occurs in a localized manner both in solid specimens and in specimens weakened with a hole. It is established that the stress concentrator at various stages of plastic deformations initiates the nucleation and propagation of macroscopic deformation bands, the interaction of which can cause a premature failure of the material. The method of correlation of digital speckle images is used to reveal the features of the motion of localized plastic deformation bands under jerky flow conditions. It is shown that stress jumps are accompanied by the formation of morphologically simple single bands of localized deformation. It is established that with the growth of the total deformation there is a decrease in the number of localized deformation bands and their speed of movement along the sample, while the time period increases. A comparison of quantitative parameters of plastic deformation localization in solid samples and with a stress concentrator is carried out. It is established that an increase in the diameter of the hole leads to a decrease in the number of localized plastic deformation bands during the sample loading. Parameters determined from the time dependences of deformation accumulation in the necking site are proposed, which can be used to assess the plasticity resource of the material.
