Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Экспертные исследования причин разрушения материалов - файл Лк06.doc


Лекции - Экспертные исследования причин разрушения материалов
скачать (15774.4 kb.)

Доступные файлы (12):

Лк01 Введение.doc3600kb.06.09.2010 22:33скачать
Лк02.doc161kb.13.09.2009 22:48скачать
Лк03.doc1221kb.13.09.2009 23:00скачать
Лк04.doc3086kb.30.10.2008 22:45скачать
Лк05.doc1825kb.30.10.2008 22:48скачать
Лк06.doc1317kb.29.09.2008 22:26скачать
Лк07.doc491kb.29.07.2006 09:07скачать
Лк08.doc1206kb.07.10.2009 21:50скачать
Лк09.doc537kb.14.09.2009 00:08скачать
Лк10.doc536kb.14.09.2009 00:09скачать
Лк11.doc2902kb.14.09.2009 00:16скачать
Лк12.doc292kb.14.09.2009 00:14скачать

Лк06.doc





6-я лекция

Тема: Вязкое разрушение

Краткое содержание: Понятие о ресурсе пластичности. Построение поверхностей предельных деформаций. Исследование ресурса пластичности.
6.1. Понятие о ресурсе пластичности

Совершенствование процесса деформирования при обработке материалов давлением ставит задачу исследования ресурса пластичности, который изменяется в различных точках заготовки под влиянием температурно-скоростных условий и является одним из критериев оценки качества изделий при моделировании процессов деформирования и разрушения.

Для оценки предельной деформации необходимо знать распределение параметров напряженно-деформированного состояния во всем объеме поковки, а также зависимость пластичности металла от вида напряженного состояния, истории деформирования и других факторов, так как под пластичностью понимается способность материала к необратимому формоизменению без макроскопического нарушения сплошности).

В работах С.И. Губкина, Г.А. Смирнова-Аляева, В.А. Огородникова и других исследователей для компактных материалов предложены критерии на основе инвариантов тензора напряжений. При этом количественной связью между предельной деформацией и показателями напряженного состояния является диаграмма пластичности. Установлено, что на пластичность влияет жесткость напряженного состояния, описываемая безразмерными показателями:

, , (1)
и вид напряженного состояния, определяемый параметром Надаи-Лоде, который позволяет оценить влияние среднего главного напряжения на пластичность:

. (2)
При деформировании в условиях значительной неравномерности напряженно-деформированного состояния, высокого гидростатического давления, немонотонной деформации рекомендуется использовать вместо .

При таком подходе количественной мерой пластичности любого деформируемого материала является величина предельной деформации, определяемая по диаграмме пластичности , построенной по результатам множества механических испытаний на растяжение, сжатие и кручение при заданных условиях деформирования.

Диаграммы пластичности для наиболее часто используемых материалов, построенные по результатам многолетних исследований Г.Д. Деля, С.И. Губкина, Г.А. Смирнова-Аляева, В.А. Огородникова, В.Б. Киселева, И.О. Сивака приведены на рис. 6.1.




a



б



в


Рис. 6.1. Диаграммы пластичности:

а – инструментальных сталей;

б – легированных сталей;

в – цветных сплавов
Если пренебречь влиянием истории деформирования, то получим критерий Г.А. Смирнова-Аляева:
,

где - предельная деформация в момент появления первых трещин, обнаруживаемых визуально.


Рассмотренные показатели учитывают гидростатическое давление, влияющее на пластичность, и интенсивность напряжений, определяющих пластическое течение материала, а также характеризуют жесткость напряженного состояния. Однако они не учитывают влияние третьего инварианта тензора напряжений, что ведет к ощутимым погрешностям при исследовании объемного напряженного состояния. В связи с этим, С.И. Губкин и В.А. Огородников предложили при исследовании объемного напряженного состояния строить диаграмму пластичности в виде поверхности предельных деформаций в пространстве безразмерных показателей и : . При построении таких диаграмм вид траекторий нагружения и предельные деформации однозначно определяются схемой деформирования и почти не зависят от свойств материала. В результате общий вид критерия ресурса пластичности может быть представлен выражением:
, (3)
где – предельная деформация до разрушения,

– интенсивность деформаций,

– поверхность предельных деформаций,

– показатель, учитывающий характер изменения пластичности в зависимости от жесткости напряженного состояния.
^ 6.2. Построение поверхностей предельных деформаций

В работах Огородникова В.А. и Сивака И.О. для аппроксимации поверхности предельных деформаций предложена следующая зависимость:
, (4)
Где , , - коэффициенты аппроксимации;

- предельная деформация при испытании на кручение;

- предельная деформация при испытании на сжатие;

- предельная деформация при испытании на растяжение.

Огородников В.А., Киселев В.Б., Сивак И.О. аппроксимировали зависимости для стали 45Х по методу наименьших квадратов следующим выражением:
,
При этом скорость деформации составила 0,1 мин-1, согласно ГОСТ 1497 84, что значительно меньше средней скорости деформации в большинстве реальных процессов обработки давлением, а также при разрушении металлоконструкций.

Для построения поверхности предельных деформаций согласно выражению (4), вводим скоростной коэффициент , учитывающий отличие скоростных условий деформирования при механических испытаниях и реальных условиях деформирования:
, (5)

где - скорость деформации при механических испытаниях;

- средняя скорость деформации для реального процесса.

Подставляя (5) в (4), имеем:

, , , (6)

Производная коэффициента Лоде от интенсивности деформаций может быть получена численным дифференцированием (1) по в любой точке волокновой заготовки, если непрерывно дифференцируема и интегрируема на отрезке [,]. Полученная зависимость, которая является скоростью изменения жесткости напряженного состояния при горячем выдавливании, может быть разложена в тригонометрический ряд вида:

, (7)

где

, , – коэффициенты тригонометрического ряда.

^ 6.3. Исследование ресурса пластичности материалов

В начальный момент времени при  = 0, = 0, поэтому = 0, а (7) имеет вид:

. (8)
Подставляя (6) и (8) в (3) имеем:
, (9)

где .

Аналитическое интегрирование выражения (9) для получения зависимости, характеризующей ресурс пластичности точек деформируемого твердого тела невозможно, поэтому выполняют численное интегрирование (9) на ЭВМ, например, в программе Mathcad 12.

Для экономии вычислительных ресурсов при исследовании ресурса пластичности выполнено разложение функции (9) в степенной ряд:
, (10)
где – коэффициент степенного ряда.

Пример: В результате механических испытаний на кручение, сжатие и растяжение образцов из порошкового материала, установлено, что  = 0,62;  = 0,83;  = 0,75. При прямом горячем выдавливании заготовки из указанного материала = 0,02.

В таком случае по формулам (6):  = 6,67.10-5;  = 1,93.10-5;  = 1,27.10-5; = 0,1. Подставляя эти значения в (4) получим выражение, определяющее поверхность предельных деформаций исследуемого материала при заданных условиях деформирования:
. (11)
После подстановки (11) в (9) имеем выражение, характеризующее ресурс пластичности исследуемого материала с учетом условий деформирования:

, (12)
Подставляя в (10), вычисляя факториалы и ограничившись первыми семью членами ряда, получим:
. (13)
Результаты определения ресурса пластичности по формуле (11) представлены на рис. 6.2, кривая 2.

Сравнение результатов определения ресурса пластичности численным интегрированием выражения (9) и по формуле (10) показало, что они соответствуют друг другу с погрешностью 7-11%, поэтому формулы (9) и (10) могут применяться для оценки ресурса пластичности в реальных процессах деформирования.

Поверхность, характеризующая интенсивность деформаций точек деформируемой заготовки в координатах не пересекается с поверхностью предельных деформаций (рис. 6.3), описываемой выражением (4).


Рис. 6.2. Определение ресурса пластичности точек на оси заготовки:

1 – численным интегрированием выражения (9); 2 – согласно формуле (11)

Рис. 6.3. Поверхности деформаций в пространстве безразмерных показателей:

1- поверхность предельных деформаций;

2- поверхность интенсивности деформаций
Таким образом, представленная методика позволяет строить поверхности предельных деформаций для материалов при различных скоростях деформирования на основе результатов механических испытаний на растяжение, сжатие и кручение. Предложены зависимости для определения ресурса пластичности при горячем выдавливании дискретных материалов. Величины предельных деформаций и ресурса пластичности соответствуют результатам лабораторных экспериментов с погрешностью 7-11%.
Примечание: при различных условиях деформирования без разрушения . ^ При развитии вязкого разрушения .


Скачать файл (15774.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации