Чутливість арматурної сталі до зміни швидкості деформування

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 693.554

ЧУТЛИВІСТЬ АРМАТУРНОЇ СТАЛІ ДО ЗМІНИ ШВИДКОСТІ ДЕФОРМУВАННЯ

Огородніков Віталій Антонович - завідуючий кафедрою Опору матеріалів та прикладної механіки Вінницького національного технічного університету,тел.:8(0432)598-465, 8(0432)598-184.

Бікс Юрій Семенович - студент Інституту магістратури аспірантури та докторантури Вінницького національного технічного університету,тел.:8(068)205-22-90.

Перлов Віктор Євгенович - аспірант кафедри Опору матеріалів та прикладної механіки Вінницького національного технічного університету,тел.:8(0432)598-014.

Розроблено розрахунковий апарат впливу швидкості деформації на поглинання енергії пластичного деформування для арматурних сталей. Показано, що поглинання питомої потенційної енергії деформування при динамічному навантаженні збільшується у 1,25 рази порівняно з квазистатичним.

деформація пластичний арматурний сталь

Як правило, в традиційних методах розрахунку металевих конструкцій не враховується немонотонне складне деформування, а саме: навантаження-розвантаження, ефект Баушингера, зміна знаку деформацій, принцип запізнення, швидкість деформацій і таке інше. В таких складних умовах деформування властивості матеріалу визначаються функціями матеріалу, які набули останнім часом широкого застосування як в технологічній механіці так і в будівельній механіці. Такими функціями є крива течії в координатах: інтенсивність напруження-інтенсивність деформації, яка не залежить від напруженого стану, а лише від матеріалу; діаграма пластичності в координатах: показник напруженого стану, інтенсивність деформацій накопичених до руйнування.

Вид цих діаграм дозволяє визначити спроможність матеріалу сприймати зміну гідростатичного тиску при різних навантаженнях.

Формулювання задачі

Отримати експериментальні дані впливу швидкості деформування на характеристику кривої течії, співставити показники питомої роботи пластичного деформування при різних швидкостях деформування.

Постановка експерименту

Нами експериментально була побудована крива течії при квазистатичному та динамічному навантаженні в координатах, наведених вище, для арматурного прокату серповидного профілю класу А500С зі сталі 3Гпс. Всі зразки для експерименту - стандартної форми, виготовлені відповідно з арматурного прокату А500С.

Для побудови експериментальних кривих ми застосували модель матеріалу, що має чутливість до зміни швидкості деформування згідно методики запропонованій у [5] до арматурної сталі 3Гпс, з якої були виготовлені стандартні зразки для випробування на стиск, розтяг та кручення. Модель розроблена Огородніковим В.А., Кисельовим В.Б., Сиваком І.О., разом з інженером, к.т.н. Грушко О.В.

З метою використання кривої течії в розрахунках процесів пластичного деформування її апроксимували рівнянням:

(1)

де А, п - коефіцієнти апроксимації, що мають фізичний зміст:

А=,для матеріалу, що ізотропно зміцнюється при еи=1,

критична деформація при умовному максимальному напруженні. Для даного матеріалу коефіцієнти апроксимації А = 1032 МПа, n = 0,270.

Крива течії з врахуванням швидкості деформування апроксимована рівнянням [5]:

де

коефіцієнт А може змінюватися в залежності від швидкості деформування за таким рівнянням:

(2)

Коефіцієнт n змінюється у формулі в залежності від швидкості деформування за співвідношенням:

(3)

У формулах (2) та (3) Аv - коефіцієнт апроксимації кривої течії, який враховує вплив швидкості деформування, - швидкість інтенсивності деформацій(с-1), nv - показник степені, який враховує вплив швидкості деформації, А і n відповідно коефіцієнти апроксимації кривої течії побудованої без впливу швидкості деформування (квазистатична деформація).

Побудова кривих течії з врахуванням швидкості деформації виконана для значень =100, 150 та 200(с-1) відповідно.

Рис. 1. Побудова кривої течії для арматури А500С при квазистатичному (уu),та динамічному навантаженні(у100, у150, у200).

Також експериментально побудовано графіки , які відображають залежність співвідношення питомої динамічної роботи пластичного деформування до квазистатичної роботи від швидкості деформування (рис. 2). Питома робота пластичної деформації знаходимо за формулою[5]:

, (4)

де - накопичена інтенсивність деформацій,

A,n- коефіцієнти апроксимації.

Нами введений коефіцієнт швидкісного ефекту - Кv, який дорівнює співвідношенню:

, (5)

де Wdyn - питома динамічна робота пластичного деформування,

Wstat - питома квазістатична робота пластичного деформування.

Криві апроксимовані показниковою функцією. Експериментальні дані для побудови графіку зведені у таблицю 1.

Таблиця 1 - Залежність коефіцієнта Kv від інтенсивності деформації еі для арматури А500С при різних швидкостях деформування:

Рис. 2. Залежність співвідношення питомої роботи пластичної деформації від інтенсивності деформування для різних швидкостей деформації.

Залежність роботи питомої пластичної деформації від швидкості деформації представлена на рис. 3. Дослідні дані зведені у таблицю 2. Криві графіку на рис. 3 описані показниковою функцією.

Таблиця 2 - Величина питомої роботи пластичної деформації

Рис. 3. Залежність питомої роботи пластичного деформування від швидкості деформації.

Висновки

Показано, що швидкість деформацій в досліджуваних границях

(100-200 с-1) чинить вплив на питому потенційну енергію пластичної деформації. Так, арматурна сталь 3Гпс поглинає при динамічному навантаженні в 1,25 разів більше енергії ніж при квазистатичному.

Показано ,що коефіцієнт швидкісного ефекту Kv залежить від величині швидкості динамічного навантаження, та описується показниковою функцією Kv=f(еi), показник степені якої слабо залежить від швидкості деформації.

Cписок літератури

1. Огородников Виталий Антонович. Деформируемость и разрушение металлов при пластическом формоизменении / В.А. Огородников. ? К.: УМК ВО, 1989.? 152 с.

2. Огородников Виталий Антонович. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. / В.А. Огородников. - К.: Вища школа. Головное изд - во, 1983. - 175 с.

3. Огородников Виталий Антонович. Диаграммы пластичности и особенности их построения. Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. праць / Огородников В.А., Кирица И.Ю., Музычук В.И. - Краматорськ, 2006. - С. 251-255 - ISBN 966-379-070-9.

4. Прокат арматурний для залізобетонних конструкцій. Загальні технічні умови (ISO 6935-2:1991, NEQ) : ДСТУ 3760-2006. - [Чинний від 2007-10-1]. - К. : Держспоживстандарт України 2006. - 158 с. - (Національний стандарт України)

5. Огородников Виталий Антонович. Энергия. Деформации. Разрушение (задачи автотехнической экспертизы): Монография. / Огородников В.А., Киселев В.Б., Сивак И.О. - Винница: [Универсум], 2005. - C. 176 -183 - ISBN 966-641-117-2

6. Огородников Виталий Антонович. Дослідження механічних характеристик арматурної сталі. Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві: Науково -техн. зб. / В.А. Огородников, Ю.С. Бікс - Вінниця, 2008.?№5. - С.ХХ-ХХ: іл. 6. Табл. 3. Бібліогр.: 4 назв.

Размещено на Allbest.ru