CC BY
107
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 225' 1972
ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ТВЕРДОСТЬЮ, НАПРЯЖЕНИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ ДВУХОСНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
Г. Д. ДЕЛЬ, к. Н. ЦУКУБЛИНА, И. Н. ТЕМНИК
(Представлена научным семинаром лаборатории пластических деформаций)
Метод исследования пластических деформаций измерением твердости [1, 2] основан на предположении о существовании единой для различных видов напряженных состояний и путей нагружения зависимости между интенсивностью напряжений и твердостью пластически деформированного металла. Экспериментальному обоснованию возможности определения интенсивности напряжений и деформаций в общем случае пластического деформирования по твердости из тарировочного графика, построенного по результатам испытания материала на растяжение, сжатие, посвящена работа [3]. Однако в ней результаты получены при сравнительно небольших пластических деформациях.
В настоящей статье изло^жены результаты исследования связи между интенсивностью напряжений, твердостью и интенсивностью деформаций в области больших пластических деформаций. Испытание образцов ¡проводилось по методике, предложенной в работах [4], [5]. Сущность методики заключается в следующем. Два сплошных цилиндрических образца различных диаметров нагружаются осевой силой и крутящим моментом. Предполагается, что различие в диаметрах достаточно мало, а сила и момент для обоих образцов меняются по одному закону. По результатам испытания строятся графики зависимости крутящего момента и осевого усилия от сдвига на поверхности или удлинения.
Затем, вычитая из крутящего момента и осевого усилия, приложенных к образцу большего диаметра, соответствующие нагрузки, действовавшие на меньший образец в момент, когда деформации на поверхности стержней были одинаковыми, определяют М' и Р' на условную трубку, дополняющую образец меньшего диаметра до большего образца. Напряжения на поверхности стержней считаются при этом одинаковыми и определяются по М' и Р' так же, как и при испытании трубок
= Р' М'
~ -Я*)' ' ~ 2* (Я6 - Ям) 1*1'
где /?б и — соответственно радиусы большего и меньшего образцов, Д0 = —^—-— средний радиус трубки. Продольная деформация,
логарифмический сдвиг и угол сдвига на поверхности определяются соответственно
где 10 — первоначальная длина, Ь — длина рабочей части образца. Интенсивность напряжений определялась по формуле
Методика обоснована для случая простого нагружения, при этом предполагалось, что поперечные сечения деформируемых образцов считаются плоскими и радиусы прямыми.
Испытано по 6 пар образцов из четырех материалов (сталь Х18 Н9Т, Ст 3, медь, латунь Л62). Заготовки образцов одного материала отрезались от единого прутка и после механической обработки были подвергнуты рекристаллизационному отжигу. Последующая разбраковка образцов проводилась по твердости.
Перед испытанием вдоль образующей была проведена риска и две кольцевые засечки, фиксирующие исходную длину. Твердость Нв в исходном состоянии, как и после каждой ступени нагружения, измерялась в двух точках цилиндрической поверхности шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 500 кг при испытании сталей и 250 кг— при испытании меди и латуни. Диаметры отпечатков измерялись на инструментальном микроскопе.
Испытание проводилось на машине ХБМи-ЗО путем нагружения растягивающей силой и крутящим моментом. На каждой ступени деформации после разгрузки измерялись текущие размеры I, к и твердость.
Реализовано плоское напряженное состояние с отношением главных напряжений п— — , равным п=0 (растяжение), п=—0,2; я=—0,4;
п=—0,6; п=—0,8 и п=—1 (кручение).
Результаты экспериментов представлены на рис. 1, 2, 3, 4.
Отклонения точек, соответствующих двухосному напряженному состоянию, от тарировочной кривой не превышают+15% у графиков, связывающих твердость — интенсивность напряжений, и +20к%! у кривых, связывающих твердость — интенсивность деформаций, построенных по результатам испытания сталей. У цветных металлов отклонения экспериментальных точек, соответствующих двухосному напряженному состоянию, от тарировочной кривой несколько больше. Однако разброс имеет случайный характер и в значительной мере объясняется, по-видимому, неточностью определения напряжений.
Таким образом, полученные результаты показывают, что связь между твердостью при вдавливании, интенсивностью напряжений и деформацией практически не зависит от вида напряженного состояния.
•о
Я — 1+^(7 + /4 + Т2)
а{ = ]/а2Н-3^2.
Интенсивность деформаций
Рис. 2. Связь Между твердостью, напряжениями и деформацией в- условиях двухосного напряженного состояния для стали 3
Ipil
№
ÏSV;
*
V
^ ^ *
'Ч
Í '
С'
ffl fei
ИИ
•ч
ч :
'г-ГГ-
Р- Г4
ч -
' ЛИТЕРАТУРА _ »
1.Т. А. С мир нов-Ал я ев. Сопротивление материалов пластическому дефор-' мированию, Машгиз, 1961.
2. Г. Д. Д^ль. Исследование пластической деформации измерением твердости. Изв. ТПИ, т. 138, 1965.
3. Г. Д. Дель. Твердость деформируемого металла. Известия АН СССР, «Металлы», № 4, 1967. ' 1 ~ 4. В. И. Мак с а к. Метод исследования больших пластических деформаций. Тезисы докладов IV Всесоюзной' конференции по прочности и пластичности, изд-во «Наука», М., 1967.
5. В. И. Макса к, Г. А. Дощинский. Методика и исследование больших пла* стических деформаций при простом нагружении. Известия Томск, политехи, йн-та, т. 173, 1970.
ч
V ^V" -
/Л
* Ъ
ш
N' ' С*'
ЮШЙ:
и
Ив
/
иг*
СЗч 4
С
• К"
- - 5Ц
. л:
йрр
«I
*
\ * г-
К- Эь^-
* "
шм
щщ
