Локализация пластического сдвига при ударном нагружении
Приведены результаты экспериментальных исследований локализации сдвига в КЭП-образцах при ударном нагружении. По данным металлографических исследований материала в области пластического течения получено характерное распределение величины деформации поперек полосы сдвига....
Збережено в:
| Дата: | 2002 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2002
|
| Назва видання: | Проблемы прочности |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46764 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Локализация пластического сдвига при ударном нагружении / В.А. Федорчук // Проблемы прочности. — 2002. — № 3. — С. 69-72. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-46764 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-467642013-07-06T19:15:11Z Локализация пластического сдвига при ударном нагружении Федорчук, В.А. Научно-технический раздел Приведены результаты экспериментальных исследований локализации сдвига в КЭП-образцах при ударном нагружении. По данным металлографических исследований материала в области пластического течения получено характерное распределение величины деформации поперек полосы сдвига. КЕП-зразках при ударному навантаженні. За даними металографічних досліджень матеріалу в області пластичної течії одержано характерний розподіл деформації поперек смуги зсуву. We present test results on shear localization in disk-shaped (HAT) specimens under impact loading conditions. Based on the metallographic analysis of the material in the plastic flow zone, we obtained the strain distribution across the shear slip. 2002 Article Локализация пластического сдвига при ударном нагружении / В.А. Федорчук // Проблемы прочности. — 2002. — № 3. — С. 69-72. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46764 539.4 ru Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел |
| spellingShingle |
Научно-технический раздел Научно-технический раздел Федорчук, В.А. Локализация пластического сдвига при ударном нагружении Проблемы прочности |
| description |
Приведены результаты экспериментальных исследований локализации сдвига в КЭП-образцах
при ударном нагружении. По данным металлографических исследований материала в
области пластического течения получено характерное распределение величины деформации
поперек полосы сдвига. |
| format |
Article |
| author |
Федорчук, В.А. |
| author_facet |
Федорчук, В.А. |
| author_sort |
Федорчук, В.А. |
| title |
Локализация пластического сдвига при ударном нагружении |
| title_short |
Локализация пластического сдвига при ударном нагружении |
| title_full |
Локализация пластического сдвига при ударном нагружении |
| title_fullStr |
Локализация пластического сдвига при ударном нагружении |
| title_full_unstemmed |
Локализация пластического сдвига при ударном нагружении |
| title_sort |
локализация пластического сдвига при ударном нагружении |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46764 |
| citation_txt |
Локализация пластического сдвига при ударном нагружении / В.А. Федорчук // Проблемы прочности. — 2002. — № 3. — С. 69-72. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Проблемы прочности |
| work_keys_str_mv |
AT fedorčukva lokalizaciâplastičeskogosdvigapriudarnomnagruženii |
| first_indexed |
2025-07-04T06:13:21Z |
| last_indexed |
2025-07-04T06:13:21Z |
| _version_ |
1836695791613247488 |
| fulltext |
УДК 539.4
Локализация пластического сдвига при ударном нагружении
В. А. Федорчук
Институт проблем прочности НАН Украины, Киев, Украина
Приведены результаты экспериментальных исследований локализации сдвига в КЭП-образ
цах при ударном нагружении. По данным металлографических исследований материала в
области пластического течения получено характерное распределение величины деформации
поперек полосы сдвига.
Ключевые слова: локализация, сдвиг, удар, полоса адиабатического сдвига.
При интенсивном динамическом нагружении элементов конструкций, а
также в ряде случаев высокоскоростной механической обработки металлов
вследствие кратковременности протекающих процессов, геометрических и
других факторов имеет место неоднородность напряженно-деформирован
ного состояния. С увеличением скорости нагружения преобладающим меха
низмом деформирования становится локализация деформаций с формиро
ванием в материале полос адиабатического сдвига (ПАС) и деформаци
онных полос (без заметных превращений в материале полосы).
Для исследования адиабатического сдвига в металлах при ударном
нагружении использовали образцы в виде диска, так называемые КЭП-
образцы (рис. 1,а). При нагружении такого образца пластическая деформа
ция сдвига, как правило, локализуется в узкой полосе материала вдоль
линии, соединяющей угловые точки. Если диаметр В2 = то на цилинд
рической поверхности сдвига возникает повышенное радиальное давление,
которое подавляет возможное развитие трещины отрыва, распространяю
щейся от концентраторов (угловых точек), и влияет на развитие локализации
деформаций. Изменение конструктивных параметров КЭП-образца позво
ляет варьировать величину абсолютного сдвига в рабочем сечении и ширину
области интенсивного сдвига.
Рис. 1. К ЭП -образец для испы таний на сдвиг (а) и распределение деф орм ации в области
полосы сдвига (б): 1, 2 - сталь, V = 5 и 66 м/с соответственно; 3 - титановы й сплав, V = 5 м/с.
© В. А. ФЕДОРЧУК, 2002
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2002, № 3 69
В. А. Федорчук
В работах [1, 2] для изучения контролируемого зарождения полосы
адиабатического сдвига в материале проводили испытания КЭП-образцов с
использованием метода разрезного стержня Гопкинсона на сжатие. Ввиду
неоднородности деформации в зоне сдвига в радиальном направлении в
КЭП-образце определение зависимости напряжение г - деформация у за
труднено и требует применения численных расчетов, например, методом
конечных элементов.
В данной работе исследование особенностей деформирования и по
вреждения металлов в процессе локализованного сдвига при адиабатических условиях деформирования ограничено изучением микроструктурных
изменений в КЭП-образцах.
Объектом испытаний на сдвиг служили образцы из высокопрочной
стали (40ИЯС, от = 1076 МПа, о в = 1155 МПа, д = 0,32, р = 0,56) и титано
вого сплава (42ИЯС, от = 893 МПа, о в = 957 МПа, д = 0,19, р = 0,24), кото
рые изготовляли из листового проката толщиной 13-14 мм в состоянии
поставки (без какой-либо термообработки) чистовым точением. Размеры
образцов представлены в таблице.
Геометрические размеры КЭП-образцов
М атериал В ,
мм
В і ,
мм
В 2,
мм
н ,
мм
к,
мм
к 1,
мм
Сталь 52 20 20 13 11,5 1,5
Титановый
сплав
52 20 20 14 12,5 1,5
Механические характеристики материалов получены при статических
испытаниях на растяжение цилиндрических образцов с диаметром рабочей
части 4,0 мм.
Испытуемые образцы нагружали со скоростью 5 м/с ударом свободно
падающей массивной бабы на вертикальном копре и со скоростью
более 60 м/с ударом цилиндрического ударника диаметром и длиной 30 мм,
разгоняемого по каналу ствола пневматической установки. В результате
такого нагружения центральная часть образца смещалась относительно кра
евых участков. Абсолютный сдвиг в его рабочем сечении определялся
величиной этого смещения и особенностями процесса деформирования. При
отработке методики эксперимента были апробированы и другие схемы на
гружения, в том числе схема обратного метания. Однако при ударе централь
ной части образца, предварительно разогнанного до заданной скорости, о
массивную наковальню наблюдалось неравномерное перемещение краевых
участков и его изгиб. Следовательно, такая схема нагружения неприменима
для данных испытаний на сдвиг.
После нагружения образцы разрезали на две симметричные части (ма
лая подача и охлаждение исключали сильный разогрев металла). По стан
дартной методике изготовляли шлифы для исследования микроструктуры в
области локализованного сдвига с помощью оптической металлографии.
Наиболее характерные снимки шлифов представлены в работе [3].
70 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2002, № 3
Локализация пластического сдвига
Проведенные исследования позволили установить характер распреде
ления деформации сдвига у и особенности повреждения материала в облас
ти локализованного течения. Величину деформации сдвига у оценивали по
углу наклона искривленных в процессе деформирования линий текстуры
(или полос химической неоднородности) в материале, наблюдаемых на
поверхности шлифов после травления. Полученные данные о распределении
деформации у(г) поперек полосы сдвига (г - расстояние от оси полосы
локализации сдвига) для стали и титанового сплава при разной скорости
нагружения приведены на рис. 1,6.
Из анализа полученных экспериментальных результатов следует, что
максимальная локализация сдвига имеет место при образовании полосы
адиабатического сдвига шириной ~10 мкм в образцах из титанового сплава
при V = 5 м/с. Монотонный характер зависимости у(г) в области, грани
чащей с ПАС (на рис. 1,6 кривая 3), свидетельствует о том, что деформация
сдвига локализована в узкой полосе, и соседние слои материала практически
не участвуют в процессе деформирования. При такой же скорости ударного
нагружения в стальном образце фазовых превращений материала в области
локализованного сдвига не обнаружено. В этом случае в области интенсив
ного пластического течения сформировалась полоса сильно деформирован
ной структуры толщиной ~ 40 мкм, максимальная величина деформации
сдвига в которой достигала 2,3...2,5. За пределами полосы деформация
сдвига монотонно убывает от 0,9 (у границы полосы) до 0,1 (на удалении
0,6 мм от оси полосы) - на рис. 1,6 кривая 1.
При ударном нагружении стальных образцов со скоростью V = 66 м/с в
материале образовалась ПАС шириной ~20 мкм, а на зависимости у(г)
можно выделить два участка (на рис. 1,6 кривая 2). Первый - граничащая с
ПАС полоса материала шириной примерно 200 мкм, в пределах которой
деформация резко возрастает с уменьшением г. Для второго участка
(г > 250 мкм) наблюдается однородное распределение деформации сдвига
(у = 0,3...0,4).
Полученные экспериментальные зависимости у(г) качественно соответ
ствуют графикам распределения деформации в полосе сдвига, полученным
по результатам численного моделирования кинетики процесса локализации
сдвига в одномерной постановке [4], а также данным других исследований
[5]. Анализ изменений микроструктуры и повреждений в поперечном сече
нии образца показал, что интенсивное деформирование материала в облас
тях концентрации (у угловых точек) на начальной стадии нагружения при
водит к образованию трещин. В деформированном материале на некотором
удалении от концентраторов отмечаются повреждения в виде пор округлой
формы. Далее следует область, где влияние концентраторов практически не
сказывается и наблюдается формирование полосы локализации сдвига (ПАС
- на рис. 2) или деформационной полосы.
Полученные результаты подтверждают вывод об определяющем влия
нии на кинетику процесса локализации сдвига в материале повышения
температуры в области пластического течения.
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2002, № 3 71
В. А. Федорчук
Р е з ю м е
Наведено результати експериментальних досліджень локалізації зсуву в
КЕП-зразках при ударному навантаженні. За даними металографічних до
сліджень матеріалу в області пластичної течії одержано характерний роз
поділ деформації поперек смуги зсуву.
1. Hartman K. H., Kuntze H. D., and Meyer L. W. High strain rate deformation
of steel / M. A. Meyers and L. E. Murr (Eds.) // Shock Waves and
High-Strain Rates Phenomena in Metals. - New York: Plenum Press, 1981. —
P. 325.
2. Beatty J. H., Meyer L. W., Meyers M. A., and Nasser S. Formation of
controlled adiabatic shear bands in AISI 4340 high strengh steel // Shock
Waves and High-Strain Rates Phenomena in Metals. — New York: Plenum
Press, 1992. — P. 645 — 656.
3. Степанов Г. В., Федорчук В. А. Локализованный сдвиг в металлах при
ударном нагружении // Пробл. прочности. — 2000. — № 2. — С. 27 — 42.
4. Степанов Г. В., Федорчук В. А. Локализованный сдвиг в тонколистовом
материале // Там же. — 1999. — № 5. — С. 53 — 63.
5. Rogers H. C. and Shastry C. V. Material factors in adiabatic shear bands in
steels / M. A. Meyers and L. E. Murr (Eds.) // Shock Waves and High-Strain
Rates Phenomena in Metals. — New York: Plenum Press, 1981. — P. 285.
П оступила 06. 07. 2001
72 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2002, № 3
|