Влияние вида напряженно-деформированного состояния на эффекты прерывистой текучести и кинетику полосообразования в сплаве АМГ6Б
Автор: Третьякова Т.В., Третьяков М.П., Лунегова Е.М.
Статья в выпуске: 4, 2021 года.
Бесплатный доступ
Целью работы является развитие методических основ экспериментального изучения процессов неупругого деформирования современных конструкционных металлических материалов при различных видах напряженно-деформированного состояния. Рассмотрена методика, основанная на применении оригинальных образцов специализированной усложненной геометрии, в рабочей зоне которых реализуется контролируемое двухосное напряженное состояние, и использовании бесконтактной трехмерной цифровой оптической системы регистрации и анализа полей перемещений и деформаций Vic-3D, основанной на методе корреляции цифровых изображений. Предложено использование образцов переменной толщины в форме пластин, расположенных внутри жёсткого кругового обода и обода обратной кривизны. При одноосном растяжении данных образцов в центральной зоне пластины (рабочей части образца) реализуется плоское напряженное состояние с главными напряжениями разных знаков в зависимости от формы и жесткости обода. В рабочей части пластины с ободом в форме кольца реализуются растягивающие усилия в продольном направлении и сжимающие усилия в поперечном направлении за счет искривления кругового обода и его сужения в поперечном направлении. В пластине с жестким ободом обратной кривизны в рабочей части реализуется двухосное растяжение. В результате экспериментального исследования показана высокая эффективность применения предложенной методики для решения задач механики деформируемого твердого тела, в частности для изучения процессов макроскопической локализации пластического течения Al - Mg-сплавов (АМг6б) в условиях проявления эффекта Портевена - Ле Шателье. С использованием видеосистемы получены опытные данные о реализованном соотношении компонент деформаций (продольных и поперечных деформаций) в рабочей зоне образцов. Проведен анализ кинетики полосообразования и деформации прерывистой текучести, происходящей в условиях плоского напряженного состояния. Применение системы Vallen Amsy-6 позволило получить данные о возникновении сигналов акустической эмиссии, сопровождающих наблюдаемые процессы неупругого деформирования материала. Построены и проанализированы графики зависимости энергетического параметра и частотные характеристики сигналов акустической эмиссии от времени.
Прерывистая текучесть, эффект портевена - ле шателье, локализация деформаций, полосообразование, сложное напряженное состояние, метод корреляции цифровых изображений, акустическая эмиссия, алюминиево-магниевый сплав
Короткий адрес: https://sciup.org/146282374
IDR: 146282374 | DOI: 10.15593/perm.mech/2021.4.12
Список литературы Влияние вида напряженно-деформированного состояния на эффекты прерывистой текучести и кинетику полосообразования в сплаве АМГ6Б
- Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии / А.А. Лебедев, Б.И. Ковальчук, Ф.Ф. Гигиняк, В.П. Ламашевский. - Киев: Издательский Дом «Ин Юре», 2003. - 540 с.
- Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. - Киев: Наук. думка, 1976. - 416 с.
- Экспериментальные исследования закритического деформирования и разрушения конструкционных материалов / В.Э. Вильдеман, Е.В. Ломакин, М.П. Третьяков, Т.В. Третьякова, Д.С. Лобанов. - Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2018. - 156 с.
- Tretyakov M.P., Wildemann V.E., Lomakin E.V. Failure of materials on the postcritical deformation stage at different types of the stress-strain state // Procedia Structural Integrity. - 2016. - Vol. 2. - P. 3721-3726.
- Бриджмен П. Исследования больших пластических деформаций и разрыва. - М.: Иностранная литература, 1955. - 444 с.
- Вансович К.А., Ядров В.И. Усталостные испытания стальных крестообразных образцов с поверхностной трещиной при двухосном нагружении // Омский научный вестник. - 2012. - № 3-113. - С. 117-121.
- Шлянников В.Н., Захаров А.П. Образцы для испытаний при двухосном циклическом нагружении // Труды Академэнерго. - 2013. - № 3. - С. 70-79.
- Hanabusa Y., Takizava H., Kuwabara T. Numerical verification of a biaxial test method using a cruciform specimen. //j. of Materials Processing Technology. - 2013. - Vol. 213, iss. 6. - P. 961-970.
- Tiernan P., Hannon A. Design optimization of biaxial tensile test specimen using finite element analysis //j. of Material Forming. - 2014. - Vol. 7, iss. 1. - P. 117-123.
- Аннин Б.Д., Жигалкин В.М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 1999. - 342 с.
- Баженов В.Г., Жегалов Д.В., Павленкова Е.В. Численное и экспериментальное исследование упругопластических процессов растяжения-кручения осесимметричных тел при больших деформациях. // Известия РАН. Механика твердого тела. - 2011. - № 2. - С. 57-66.
- Шлянников В.Н., Иштыряков И.С., Яруллин Р.Р. Характеристики деформирования сплава Д16Т при совместном нагружении растяжением, сжатием, кручением и внутренним давлением // Тр. Академэнерго. - 2014. - № 3. - С. 78-90.
- Локощенко А.М. Длительная прочность металлов при сложном напряженном состоянии (обзор). // Известия РАН. Механика твердого тела. - 2012. - № 3. - С. 116-136.
- Papasidero J., Doquet V., Mohr D. Determination of the effect of stress state on the onset of ductile fracture through tension-torsion experiments. // Experimental Mechanics. - 2014. - Vol. 54, iss. 2. - P. 137-151.
- Wang Y., Yao W. A multiaxial fatigue criterion for various metallic materials under proportional and nonproportional loading // Int. J. of Fatigue. - 2006. - Vol. 28. - P. 401-408.
- Павленкова Е.В., Жегалов Д.В. Числовые методы экспериментально-теоретического анализа больших деформаций элементов конструкций и определения параметров математических моделей упругопластических материалов: учеб.-метод. пособие. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 101 с.
- Исследование закономерностей упругопластического деформирования стали 15Х2ГМФ при сложном напряженном состоянии / Н.Н. Вассерман, В.Э. Вильдеман, А.А. Крюков, М.П. Третьяков // Вестник ПГТУ. Механика. - 2010. - № 2. - С. 34-47.
- Вильдеман В.Э., Третьяков М.П. Экспериментальное изучение закритического деформирования и разрушения сталей при высоких температурах // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2019. - № 1. - С. 27-37.
- Пат. 244682 РФ. Образец для испытания материалов при плоском напряженном состоянии / В.В. Венгжен, Г.В. Исаханов. - Бюл. 1969, № 18.
- Пат. 283649 РФ. Образец для испытания материалов при плоском напряженном состоянии / В.В. Венгжен, Г.В. Исаханов. - Бюл. 1970, № 31.
- Пат. 894430 РФ. Образец для испытания материалов при плоском напряженном состоянии / В.В. Венгжен. - Бюл. 1981, № 48.
- Пат. 1525540. Способ испытания материалов при плоском напряженном состоянии / А.А. Островский, А.А. Бондаренко. - Бюл. 1989, № 44.
- Закономерности развития неоднородных полей при закритическом деформировании стальных образцов в условиях растяжения / В.Э. Вильдеман, Е.В. Ломакин, Т.В. Третьякова, М.П. Третьяков // Известия РАН. Механика твердого тела. - 2016. - № 5. - С. 132-139.
- Бондарь В.С., Абашев Д.Р., Фомин Д.Ю. Теории пластичности при сложном нагружении по плоским траекториям деформаций // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2021. - № 3. - С. 35-47 doi: 10.15593/perm.mech/2021.3.04.
- Трусов П.В., Чечулина Е.А. Прерывистая текучесть: модели, основанные на физических теориях пластичности // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. - 2017. - № 1. - С. 134-163. doi: 10.15593/perm.mech/2017.1.09
- Tretyakova T.V., Wildemann V.E. Plastic strain localization and its stage in Al-Mg alloys // Physical Mesomechanics. - 2018. - Vol. 21, № 4. - P. 314-319. doi: 10.1134/S1029959918040057
- Tretyakova T.V., Wildemann V.E. Influence the loading conditions and the stress concentrators on the spatial-time inhomogeneity due to the yield delay and the jerky flow: study by using the digital image correlation and the infrared analysis // Frattura ed Integrita Strutturale. - 2017. - Vol. 11. № 42 - P. 314-325.
- Динамика макролокализации пластической деформации и разрушение алюминий-магниевого сплава с геометрическим концентратором напряжения / А.А. Шибков, М.А. Желтов, М.Ф. Гасанов, А.Е. Золотов // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. - Тамбов, 2017. - Т. 22, вып. 5. - С. 1092-1099. doi: 10.20310/1810-0198-2017-22-5-1092-1099.
- Zhang J., Jiang Y. An experimental study of inhomogeneous cyclic plastic deformation of 1045 steel under multiaxial cyclic loading // International Journal of Plasticity. - 2005. - Vol. 21. - P. 2174-2190.
- de Codes R.N., Benallal A. Influence of specimen geometry on the Portevin-Le Chatelier effect due to dynamic strain aging for the AA5083-H116 aluminum alloy // Journal of Mechanics of Materials and Structures. - 2012. - Vol. 6, iss. 7-8. - P. 951-968.
- Васильев Е.В. Кинетические особенности механизмов деформации магниевых сплавов при статическом и циклическом нагружении: дис. … канд. физ.-мат. наук. - Тольятти, 2018. - 152 с.
- Криштал М.М., Мерсон Д.Л. Взаимосвязь макролокализации деформации, прерывистой текучести и особенностей акустической эмиссии при деформировании алюминиево-магниевых сплавов // Физика металлов и материаловедение. - 1996. - Т. 81, № 1. - С. 156-162.
- Криштал М.М., Мерсон Д.Л. Влияние геометрических параметров образца на механические свойства и акустическую эмиссию при прерывистой текучести в Al - Mg-сплавах // Физика металлов и материаловедение. - 1991. - № 10. - С. 187-193.
- Lebedkina T.A., Zhemchuzhnikova D.A., Lebyodkin M.A. Correlation versus randomization of jerky flow in an AlMgScZr alloy using acoustic emission // Phys. Rev. E 2018. - Vol. 97, iss. 1. - 013001. doi: 10.1103/PhysRevE.97.013001.
- Третьякова Т.В., Мугатаров А.И., Феклистова Е.В. Экспериментальное исследование макролокализации пластического течения Al - Mg-сплава при сложном напряженном состоянии // Сборник трудов XXXI Международной инновационной конференции молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС - 2019). - 2020. - С. 860-864.
- Третьякова Т.В., Третьяков М.П., Вильдеман В.Э. Оценка точности измерений с использованием видеосистемы анализа полей перемещений и деформаций // Вестник ПГТУ. Механика. - 2011. - № 2. - С. 92-100.
- Третьякова Т.В., Вильдеман В.Э. Пространственно-временная неоднородность процессов неупругого деформирования металлов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2016. - 120 с. - ISBN 978-5-9221-1719-7
