CC BY
8
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА __
Том 183 1968
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ «НЕЙТРАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ»
А. М. КОРЕНЕВА, Г. А. ДОЩИНСКИИ
(Представлена научным семинаром кафедры сопротивления материалов)
Одним из фундаментальных понятий в теории пластичности является понятие поверхности нагружения, разделяющей области упругого и пластического состояний. Изменение этой поверхности в процессе деформирования соответствует закономерностям упрочнения материала. При этом предполагается, что процессы нагружения, изображаемые движением точки нагружения, по указанной поверхности не сопровождаются приростом пластической деформации (нейтральное нагружение). Исследованию формы поверхности нагружения в последние годы посвящен целый ряд экспериментальных работ {2-^5] и др., из которых следует вывод, что поверхность, аналитически представляемая как функция только 2 инварианта девиатора напряжений, не является поверхностью нейтрального нагружения. Однако закономерности дополнительной пластической деформации при движении по поверхности нагружения указанного вида в настоящее время еще не ясны. В то же время нагружение а=сопз1 может рассматриваться как альтернатива простого нагружения, при которой прирост пластической деформации определяется не приростом напряжений, а лишь влиянием «сложности» процесса нагружения в общем случае. Знание закономерностей этого прироста может способствовать решению общей проблемы сложного нагружения в теории пластичности.
В проведенных ранее исследованиях [6, 7] было установлено, что приращение интенсивности деформации оказывается приблизительно пропорциональным длине дуги траектории нагружения на поверхности гиперсферы (а,- --согЫ) в пятимерном девиаторном пространстве напряжений. Продолжением этих исследований явились описанные ниже эксперименты. Испытания проводились на тонкостенных трубчатых образцах из стали У8, изготовленных из сплошного стержня точением и шлифованием, подвергнутых рекристаллизационному отжигу.
Диаметр образцов 30 мм, при толщине стенки 1 мм. Испытание проводилось на машине 2МОи-3() при различных видах двухстороннего растяжения. Для измерения продольной и поперечной деформации применялись индикаторы с ценой деления 0,01 и 0,001 мм.
Испытания программировались по напряжениям, задаваемым в плоскости двухмерного вектора напряжения Б
5 I + 52 у
У2
с компонентами = в ^ = По полученным
в опыте величинам осевых и окружных деформаций вычислялись компоненты вектора деформаций
Модули этих векторов с точностью до постоянного множителя соответствуют интенсивностям напряжений и деформаций
= Т0'-'
Четыре образца были испытаны на растяжение в продольном и окружном направлениях с целью проверки свойств изотропии, по данным этих опытов определялись средние значения модуля упругости, коэффициента Пуассона и предела текучести.
При основных испытаниях каждый из образцов выводился растяжением в пластическую область до определенного значения интенсивности
напряжений 30, 35, 40, 45, 50, 55, 57, 60 кг/мм2, а затем продольная сила и внутреннее давление изменялись так, чтобы интенсивность напряжений оставалась постоянной.
Для рассматриваемого участка нагружения с постоянной интенсивностью кривизна траектории постоянна в опыте, но различна для каждого образца. Это позволяет устанавливать зависимость приращении пластических деформаций от кривизны траектории нагружения. Другой возможный параметр для этих условий — длина дуги пути нагружения — может быть определен выражением [6]
2 . 1/3
тгагсБш —~— о 2а,
Результаты испытаний представлены на рис. 1 и 2. На рис. 1 показаны векторы пластической деформации в отдельных точках траекторий нагружений (упругие составляющие деформации исключены). Опыты
Рис. 2
показывают, что при движении по поверхности постоянной интенсивности имеет место хотя и незначительный, но систематический прирост пластических деформаций.
Приращение интенсивности пластических деформаций, как видно из-рис. 2, зависит как от длины траектории нагружения, так и от ее кривизны.
Как и в предыдущих опытах [6], наблюдался вначале приблизительно пропорциональный прирост приращения в зависимости от длины пути нагружения, однако в дальнейшем прирост деформаций заметно снизился.
Вероятно, в предыдущих опытах, где движение проводилось по более ограниченным траекториям, аналогичное состояние не достигалось.
С увеличением радиуса кривизны траектории интенсивность прироста пластических деформаций увеличивается, причем этот прирост оказывается в обратной зависимости от степени упрочнения материала.
Одновременно в работе проводилось изучение свойств запаздывания. Опыты в основном подтверждают то положение, что принцип запаздывания не будет выполняться на траекториях данного вида. Из предположения о том, что при нейтральном нагружении деформация остается упругой, следует коллинеарность векторов напряжений и упругих деформаций на этом участке и соответственно неизменность по модулю и коллинеарность векторов пластических деформаций в различных точках одной траектории.
Определение величин следа запаздывания было определено на траектории нагружения одного из образцов, состоящей из трех участков: растяжения, линейного участка с изломом в 30° и участка постоянной кривизны. След запаздывания приблизительно соответствует длине 2 участка этого испытания. Длина траекторий постоянной кривизны была несравненно большей следа запаздывания. Из рис. 1 видно, что векторы пластической деформации тяготеют к направлению активного процесса нагружения и определенно не совпадают с касательными к траектории нейтрального нагружения на длине, в несколько раз превосходящей след запаздывания. Тем не менее слабое, но систематическое проявление свойств запаздывания наблюдается и при данном виде нагружения.
Следовательно, при движениях по траекториям постоянной интенсивности напряжений наблюдается некоторое изменение как в скалярных, так и в векторных свойствах материала.
ЛИТЕРАТУРА
Т. А. А. И л ь ю ш и <н. О связи между напряжениями и малыми деформациями в механике сплошных сред. ПММ вып. 6, ЛГ® 18, 1954.
2. А. М. Жуков. Некоторые особенности кривой нейтрального нагружения. Изв. АН СССР, № 8, 1958.
3. Hu L. W-, Marin J. Anisotropic loading functions for combined stress in the plastic range. J. Apple. Mech. v, 22, No 1, 1955.
4. S. S. Gill, I. P a r k e r. Plastic stress-strain relations hips-some experiments on the effect of loading path and loading history. J. Appl. Mech. v. 2, No 1, 1959.
5. Г. Б. T а л ы п о в. Граница текучести и разрушения малоуглеродистой стали в случае простого и сложного нагружения. Изв. АН СССР, «Механика и машиностроение», № б, 1961.
6. Г. А. Дощинскшй, В. И. M а кс а к. Пластическая деформация стали при сложном нагружении с постоянной 'интенсивностью напряжений. «Механика твердого тела», № 3, Москва, 1958.
7. Г. А. Д о щ и н с к и й, В. И. Макса к. Экспериментальное исследование пластических деформаций при сложном нагружении «Механика твердого тела» N° о Москва, 1966.
