Расчет поврежденности металла в полосах локализации при растяжении плоских образцов
Сделана попытка проследить развитие процессов локализации с позиций механики, а также феноменологической теории разрушения. Исследование развития процессов локализации на поверхности плоского образца при растяжении, определение величины поврежденности.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.10.2018 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчет поврежденности металла в полосах локализации при растяжении плоских образцов
С.В. Смирнов, Д.И. Вичужанин, А.Н. Маркина
Известно, что при пластической деформации большое значение имеют процессы локализации деформации [1 - 3]. Данное явление оказывает существенное влияние на деформируемость материала, т.к. с ним связаны процессы потери устойчивости и последующего разрушения [4]. Причем, локализация пластической деформации развивается уже на самых ранних этапах деформирования.
Проблема локализации пластического течения в настоящее время достаточно хорошо изучена, ей посвящено большое количество работ. Однако, данное явление чаще всего рассматривается с позиций теории дислокаций [1 - 3, 5], исследуется физическая природа и закономерности развития процесса [6].
В данной работе сделана попытка проследить развитие процессов локализации с позиций механики, а также феноменологической теории разрушения [7]. Поставлена задача исследовать развитие процессов локализации на поверхности плоского образца при растяжении, а также определить величину поврежденности, накопленную в процессе испытания. В соответствии с теорией поврежденность до начала процесса деформации принимается равной нулю, а к моменту разрушения образца принимает значение 1.
Для исследования процессов локализации использовали оптический метод, реализованный в системе бесконтактного измерения деформации StrainMaster. Система состоит из камеры разрешением 1600Х1200 пикселей, управляющего компьютера и программного обеспечения. Данная система позволяет определять поля перемещений и рассчитывать поля деформаций на поверхности плоского образца. Для этого на поверхность образца при помощи распылителя наносится краска (рис.1), затем система определяет перемещения точек краски в процессе деформации образца и рассчитывает поля деформаций на поверхности образца.
Рис. 1
поврежденность металл растяжение
В качестве исследуемого материала использовались плоские металлические образцы из стали Ст3 и 45. Образцы подвергались испытаниям на растяжение на испытательной машине INSTRON 8801. Скорость перемещения захвата составляла 1 мм./мин. Скорость записи составляла 30 кадров/мин.
На рис. 2 приведено рассчитанное, с использованием оптической системы StrainMaster, поле деформаций еуу в некоторый момент времени при растяжении. На рисунке различимы участки локализованной деформации и границы между ними.
Рассмотрим распределение эквивалентных деформаций вдоль продольной оси симметрии образца в некоторые моменты времени деформации, чтобы проследить, как изменяется картина локализации деформаций во времени (рис. 3).
Если предположить, что на поверхности образца имеет место плоское напряженное состояние (считая нормальные к поверхности напряжения нулевыми), тогда тензор напряжений имеет вид:
.
Тензор деформации имеет вид:
.
Рис. 2
Рассчитанное поле деформаций еуу на поверхности образца
Зная компоненты тензора деформации , , , из условия несжимаемости материала можно определить компоненту тензора деформации .
Рис. 3
Изменение эквивалентных деформаций на оси образца
Компоненты тензора напряжений , , на - ом шаге деформирования (в нашем случае по кадрам) определим, решая физические уравнения связи [8]:
,
- степень деформации сдвига; - эмпирическая зависимость, описывающая диаграмму сопротивления деформации исследуемого материала.
Определив компоненты тензора напряжений, рассчитывали значение коэффициента напряженного состояния:
Имея значения , с использованием линейной модели поврежденности, можно рассчитать значения приращения поврежденности на - ом шаге деформирования:
где - пластичность стали Ст3; - пластичность стали 45 [7].
Поврежденность, накопленная за весь процесс деформации рассчитывается по формуле:
Таким образом, можно получить распределение поврежденности в процессе деформирования (Рис. 4).
Рис. 4
Изменение поврежденности на оси образца
Заключение
В результате исследований были определены напряженное и деформированное состояние на боковой поверхности образца. Установлено, что деформации на поверхности образца распределяются неоднородно, даже на самых ранних стадиях деформирования происходит локализация деформации в отдельных областях исследуемого образца. Было получено распределение поврежденности вдоль продольной оси симметрии образца. Это открывает принципиальную возможность оценки влияния локальной накопленной поврежденности для учета оценки ресурса работы изделия или элементов конструкций.
Работа выполнена по программе президиума РАН №22 (проект 09-П-1-1008).
Литература
1. Рид В.Т. Дислокации в кристаллах. - М: Металлургиздат, 1957. - 279 с.
2. Коттрелл А.Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. - М.: Металлургиздат, 1958. - 267 с.
3. Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. - М.: Изд - во иностр. лит., 1962. - 584 с.
4. Физика макролокализации пластического течения / Л.Б. Зуев, В.И. Данилов, С.А. Баранникова - Новосибирск: Наука, 2008. - 328 с.
5. Инденбом В.Л. Дислокационное описание простейших явлений пластической деформации // Некоторые вопросы физики пластичности кристаллов. - М.: Изд - во АН СССР, 1960. - С. 117-158.
6. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Псахье С.Г. / Физическая мезомеханика: достижения за два десятилетия развития, проблемы и перспективы // Физическая мезомеханика, т. 7, Спец. выпуск Ч. 1, 2004, с. 25 - 40.
7. Смирнов С.В., Швейкин В.П. Пластичность и деформируемость углеродистых сталей при обработке давлением. Екатеринбург: УрО РАН, 2009, 255 с.
8. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 688 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Экспериментальное изучение поведения материалов и определение их механических характеристик при растяжении и сжатии. Получение диаграмм растяжения и сжатия различных материалов до момента разрушения. Зависимость между сжатием образца и сжимающим усилием.
лабораторная работа [61,4 K], добавлен 01.12.2011Статически определимые стержни при растяжении-сжатии. Определение допускаемой нагрузки и размеров сечения. Составление схемы с указанием моментов. Нахождение эпюры максимального касательного напряжения. Основные параметры и изображение плоского изгиба.
контрольная работа [3,5 M], добавлен 06.11.2014Создание метода определения параметров линейной механики разрушения на основе измерения деформационного отклика с помощью электронной спектр-интерферометрии. Параметры механики разрушений для трещин, распространяющихся в поле остаточных напряжений.
контрольная работа [811,2 K], добавлен 03.09.2014Анализ методов оценки упругопластических свойств материалов для верха обуви при растяжении. Обоснование выбора методов испытаний и исследуемых материалов. Разработка автоматизированного комплекса для оценки свойств при одноосном и двухосном растяжении.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 26.10.2011Геометрические характеристики плоских сечений, зависимость между ними. Внутренние силовые факторы; расчеты на прочность и жесткость при растяжении-сжатии прямого стержня, при кручении прямого вала. Определение прочности перемещений балок при изгибе.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 20.05.2012Оценка полиграфии исполнения издания по группе формных процессов. Схема допечатных процессов технологии воспроизведения издания-образца. Сравнительный анализ формных материалов и технологий изготовления печатных форм для запечатывания издания-образца.
курсовая работа [455,9 K], добавлен 26.02.2012Основные параметры и константы свариваемого металла. Исследование процессов взаимодействия между металлом, газом и шлаком. Термодинамическое исследование металлургического процесса. Расчёт тепловых процессов. Расчёт распределения температур вдоль оси шва.
курсовая работа [206,7 K], добавлен 01.09.2010Внешние и внутренние силы при растяжении (сжатии), потенциальная энергия деформации. Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Закон минимума потенциальной энергии деформации. Статически непреодолимые задачи при растяжении и сжатии.
реферат [359,8 K], добавлен 26.01.2009Определение волокнистого состава образца ткани, вида ткацкого переплетения, отделки и структуры поверхности. Анализ расположения нитей основы и нитей утка, плотности. Оценка качества исследуемого образца. Техника безопасности при выполнении работы.
контрольная работа [41,2 K], добавлен 08.12.2014Трещина в конструкции. Коэффициент концентрации напряжений. Критерий Гриффитса. Скорость высвобождения упругой энергии. Напряжения при наличии трещин в материале. Проведение испытания образцов. Энергий разрушения. Определение удельной энергии разрушения.
отчет по практике [583,0 K], добавлен 17.11.2015Расчет теплопроводности при сварке. Тепловые схемы и классификация источников нагрева. Мгновенный линейный источник в пластине, в стержне, на поверхности плоского слоя. Расчет температурного поля движущихся источников нагрева и методом интегрирования.
контрольная работа [4,1 M], добавлен 25.03.2016Понятие прикладной механики. Эпюры внутренних усилий при растяжении-сжатии и кручении. Понятие о напряжениях и деформациях. Свойства тензора напряжений. Механические характеристики конструкционных материалов. Растяжение (сжатие) призматических стержней.
учебное пособие [1,5 M], добавлен 10.02.2010Влияние режима сварки и теплофизических свойств металла на температурное поле при сварке. Параметры термического цикла сварки, расчет максимальных температур. Мгновенный нормально круговой источник на поверхности полубесконечного тела или плоского слоя.
контрольная работа [92,1 K], добавлен 25.03.2016Сущность и содержание, а также основные элементы теории марковских случайных процессов. Модели расчета надежности объектов. Порядок присвоения исходной информации. Сравнение результатов расчета, принципы и этапы построения математической модели.
презентация [963,4 K], добавлен 17.04.2014Требования к качеству материалов труб для газопроводов. Определение параметров трещиностойкости основного металла. Исследование механических свойств металла трубы опытной партии после полигонных пневмоиспытаний. Протяжённые вязкие разрушения газопроводов.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 24.01.2013Составление таблицы состояний для заданной функциональной модели. Алгоритмы последовательного поиска неисправностей. Выбор квазиоптимального по информационному критерию алгоритма, расчет среднего и максимального времени локализации неисправностей.
курсовая работа [39,8 K], добавлен 15.11.2009Расчет балочного элемента конструкции на прочность и жесткость при изгибе и при растяжении-сжатии. Определение величин продольных сил на каждом расчетном участке балки. Определение мощности, вращающих моментов и угловых скоростей для всех валов привода.
курсовая работа [648,8 K], добавлен 21.04.2021Методика, содержание и порядок выполнения расчетно-графических работ. Расчеты на прочность при растяжении, кручении, изгибе. Расчет бруса на осевое растяжение. Определение размеров сечений балок. Расчет вала на совместное действие изгиба и кручения.
методичка [8,4 M], добавлен 24.11.2011Определение размеров резервуара горизонтального газгольдера. Проверка устойчивости стенки. Расчет плоских безреберных днищ. Расчет на прочность сопряжения плоского днища со стенкой. Определение опорного кольца жесткости с диафрагмой в виде треугольника.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 24.10.2013Расчет параметров электрохимической обработки детали. Изучение процессов на поверхности твердого тела при вакуумном ионно-плазменном напылении порошка борида циркония. Анализ показателей температурных полей при наплавке покрытия плазменно-дуговым методом.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 06.12.2013
