Влияние радиуса шара при исследовании материалов с помощью упругопластического индентирования
Автор: Н.Н. Автономов, А.В. Тололо
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Новые материалы и технологии в космической технике
Статья в выпуске: 4, 2021 года.
Бесплатный доступ
В статье рассматривается исследование влияния величины радиуса шара при индентированиии образца на форму кривой в координатах «нагрузка – глубина вдавливания», отклонение глубины вдавливания при упругопластическом вдавливании от глубины вдавливания при упругом вдавливании и величину осевой деформации шара. Исследование проводилось с помощью программы Ansys Mechanical APDL, реализующей метод конечных элементов. В процессе исследования было установлено, что при изменении радиуса шара не происходит какого-либо явного изменения поведения материала образца, а отклонение глубины при упругопластическом вдавливании от глубины при упругом вдавливании не зависит от величины радиуса шара. Также было установлено влияние величины радиуса шара на величину осевой деформации шара. Предложена формула для определения величины осевой деформации для шара любого диаметра, что позволяет определять реальную глубину вдавливания при использовании шаров разных радиусов.
Индентирование шара, предел текучести, метод конечных элементов, осевая деформация шара
Короткий адрес: https://sciup.org/14121459
IDR: 14121459 | УДК: 620.1.05 | DOI: 10.26732/j.st.2021.4.06
Determination of the optimum ball radius for researching materials using ball indenting
The article discusses the study of the effect of a change in the radius of the ball in the injecting of the sample on the curve in the coordinates «load – indentation depth», the deviation of the indentation depth during elastoplastic indentation from the indentation depth with the elastic indentation and the amount of the axial deformation of the ball. The study was conducted using the Ansys Mechanical APDL program implementing the fenite element method. In the process of the study, it was found that with a change in the radius of the ball, there is no obvious change in the behavior of the sample material, and the deviation of the indentation depth during the elastoplastic indulgence from the indentation depth during the elastic indentation is not dependent on the size of the ball radius. There was also an effect of changing the radius of the ball on the size of the axial deformation of the ball and proposed a formula for determining the size of the axial deformation of the ball for the ball of any diameter, which will determine the actual depth of the ball into the ball when using the balls of different radius.
Список литературы Влияние радиуса шара при исследовании материалов с помощью упругопластического индентирования
- Матюнин В. М. Оперативная диагностика механических свойств конструкционных материалов : пособие для научных и инженерно-технических работников. М. : Издательский дом МЭИ, 2006. 215 с.
- Herrmann K. Hardness testing. Principles and Applications. Ohio : ASM International, 2011. 261 p.
- Zhang T., Wang Sh., Wang W. Method to determine the optimal constitutive model from spherical indentation tests // Results in Physics. 2018. no. 8. pp. 716–727.
- Chen H., Cai L., Bao Ch. Equivalent-energy indentation method to predict the tensile properties of light alloys // Materials and Design. 2019. no. 162. pp. 322–330.
- Шабанов В. М. К исследованию распределения контактных напряжений при непрерывном упругопластическом вдавливании сферического индентора // Заводская лаборатория. 2003. № 1. С. 41–45.
- Brinell I. A. Ein Verfahren zur Hartebestimmung // Baumaterialinkunde. 1900. pp. 18–26.
- Haggag F. M. In-Situ Measurements of Mechanical Properties Using Novel Automated Ball Indentation System // American Society for Testing and Materials. Philadelphia. 1993. pp. 27–44.
- Болдырев Ю. Г. Новые приборы для измерения твердости материалов // Заводская лаборатория. 1990. № 5. С. 68–72.
- Field indentation microprobe for structural integrity evaluation. Patent US 4852397. 1989.
- Автономов Н. Н., Тололо А. В. Измерительная головка к твердомеру Бринелля. Пат. № 2320974 Российская Федерация, 2008. Бюл. № 9.
- Автономов Н. Н., Тололо А. В. Измерительная головка к твердомеру Бринелля // Вестник СибГАУ. 2007. № 2 (15). С. 73–76.
- Басов К. А. ANSYS в руках инженера. М. : КомпьютерПресс, 2002. 224 с.
- Чигарев А. В., Кравчук А. С., Смалюк А. Ф. ANSYS для инженеров : справ. пособие. М. : Машиностроение-1, 2004. 512 с.
- Каплун А. Б., Морозов Е. М., Олферьева М. А. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство. М. : Едиториал УРСС, 2003. 272 с.
- Решение контактных задач в Ansys 6.1. М. : Cadfem, 2003. 127 с.
- Автономов Н. Н., Тололо А. В. Влияние осевой деформации шара на величину измеряемой глубины вдавливания шара по перемещению верхней точки шара // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева. 2015. № 3 (16). С. 638–644.
- Автономов Н. Н., Тололо А. В. Исследование влияния осевой деформации шара при различных диаметрах // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2019. Т. 1. С. 356–358.
