О влиянии времени на процессы пластического деформирования при сложном нагружении Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.3

О ВЛИЯНИИ ВРЕМЕНИ НА ПРОЦЕССЫ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

ПРИ СЛОЖНОМ НАГРУЖЕНИИ

© Н.С. Адигамов

Кыргызско-Российский Славянский университет, г. Бишкек, Кыргызская Республика,

e-mail: nikadigamov@mail.ru

Ключевые слова: деформация; напряжение; нагружение; синергетика; самоорганизация.

В работе экспериментально установлены особенности пространственно-временной самоорганизации деформируемого материала при различных условиях нагружения, обусловленные изменением вида напряженного состояния.

Несмотря на наличие большой информации о явлениях пластического деформирования материалов, механизм их проявления известен далеко не полностью. Специальная программа (р-д) - опытов, выполненных на стальных образцах [1-3], ясно указывает на закономерные явления, связанные с влиянием фактора времени в зависимости от пути сложного нагружения, которые, в свою очередь, служат физической основой для некоторых новых конструктивных предположений.

Для анализа характера протекания процесса необратимого деформирования представим следующие инварианты напряженного состояния (а1 > а2 > а3):

™ +^3

На

2а2 - а1 - а3 _ а2 - ап _ T23 - T12

J1 и3

T

Для деформированного состояния имеем:

Г -6i -^ е„ -6i +63,

Нб -

26 2 -61 -63 _ 62 -6п _ Г23 - Г1:

61 - 63

Г

Г

где аи, е„ - соответственно нормальные напряжения и деформации на площадках действия максимальных касательных напряжений Т13 = Т и главных сдвигов Г13 = Г; и - параметры Лоде-Надаи, характери-

зующие вид напряженного и деформированного состояний; здесь существенным можно считать рассмотрение вместо а2 напряжений а'2 = а2 -аи и, соответственно, деформаций е'2 = е2 - е„.

Траектории нагружения задавались в пространстве напряжений и имели вид двух- и трехзвенных ломаных линий. Кроме процессов нагружения и разгрузки существуют промежуточные состояния - «частичной разгрузки». В этом состоянии на одних площадках действия электромагнитных касательных напряжений осуществляется нагружение, а на других - разгрузка («частичная», при которой с падением касательных напря-

жений соответствующие сдвиги продолжают расти). На рис. 1 приведены характерные траектории нагружения

600

m

200

б^.Ша L F

j ,К

t 1 Л

./V ^ ¥

400 [ с л m воо

Рис. 1. Траектории нагружений на плоскости

Йг, МПд

Рис. 2. Зависимости напряжений от деформаций (а'2 -для догружений Цда = 2; да; 3; 3

Ае'2)

ап -

2

2

T

-to

• • •

4 k.

• \

&2 , МПа

Тб2"Ш3

■30

-<оо

-(50

■200

Рис. 3. Зависимости напряжений от деформаций (а'2 - Де'2) для догружений Цда = 1

в плоскости (а2, аф). На рис. 2, 3 в осях а'2 - Де'2 указаны экспериментальные значения для пяти образцов с момента излома траектории нагружения (согласно программам нагружения по рис. 1). Видно, что при догружениях на участках СК, АВ, СЕ и СЬ из пластически напряженного состояния = -1 (растяжение) составляющая Да'2 вызывает деформацию Де'2 , близкую к упругой. Пунктирной прямой на рис. 2 отмечен наклон, отвечающий упругому процессу. Догружение на участке СД (см. рис. 3, когда Да1 = Да2) из того же напряженного состояния при = -1 отличается от предыдущих тем, что вдоль второго главного направления тензора напряжений нарушается существующая ранее квазиупругая связь. Прибегая с терминологии Карма-на-Хаара в первом случае (рис. 2) реализуется состояние, весьма близкое к «неполной пластичности», а во втором (рис. 3) - состояние «полной пластичности».

Таким образом, прежде всего можно говорить, что в рассматриваемом случае имеет место явление перехода, т. е. происходят внезапные изменения на макроскопических масштабах. Отметим также наиболее интригующее и поразительное явление предельного перехода, отражающие физические основы феномена

самоорганизации. Процессы необратимого деформирования, при которых на одних площадках действия главных касательных напряжений происходит разгрузка, на других идет догружение, осуществлялись переходом материала из одного состояния в другое без заметного влияния времени в сравнении с реализацией режимов активного догружения с ростом значений всех главных касательных напряжений [2]. Это обстоятельство при проведении опытов служило дополнительным экспресс-методом контроля точности проведения опытов [3].

На основании изложенного, можно заключить, что смена схемы нагружения в пластически деформируемом материале формирует переход к новой структуре, которая отличается от предыдущей. Речь идет о переходах, сходных с неравновесными фазовыми переходами. Актуальность задачи учета изменения механических свойств при нагружении материала и необходимость связать в единую систему накопившиеся факты вызывают потребность в новых теоретических идеях и инструментах, которые могли бы позволить непротиворечиво проводить исследования за границей традиционных представлений, вводя в динамический анализ факторы неустойчивости и нелинейности [3].

ЛИТЕРАТУРА

1. Аннин Б.Д., Жигалкин В.М. Поведение материалов в условиях сложного нагружения. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 342 с.

2. Вавакин А.С., Викторов В.В., Христианович С.А. и др. Экспериментальное и теоретическое изучение влияния временных эффектов на пластическое деформирование сталей при комнатной температуре// Препринт № 211 ИПМ АИ СССР. М., 1983. 62 с.

3. Адигамов Н.С. Процессы необратимого деформирования и резервы прочности материалов: автореф. дис. ... д-ра физ.-мат. наук, 01.02.04. Бишкек, 2004. 29 с.

Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.

Adigamov N.S. About influence of time on processes of plastic deformation under complex load

Particularities of space-time self organization of the deformed material is stated experimental under different conditions load, depending on type of the tense state change.

Key words: deformation; stress; load; synergetic; self organization.