Оглавление
Координаторы: акад. Панин В. Е., д-р техн. наук Соколов Б. К.,
д-р техн. наук Губернаторов В. В.
Исполнители: ИФПМ СО РАН, ИФМ УрО РАН
Изучено распределение полевых деформаций в зоне кругового надреза при растяжении материалов различного класса с применением современных оптико-телевизионных методов исследования. В материалах с высокой пластичностью (NiTi, крупнокристаллическая медь) на линейной и параболической стадиях диаграммы растяжения от надреза формируется зона повышенной пластичности в форме “розетки”, подобная той, которую предсказывает теоретический расчет для упругой стадии. Это определяет развитие трещины нормального отрыва при разрушении.
В высокопрочной субмикрокристаллической меди (СМКМ) в момент достижения предела прочности s В в области надреза формируется связка из двух полос локализованного сдвига под углом 55—60° к оси растяжения. Дальнейшая пластическая деформация развивается преимущественно в одной из полос локализованного сдвига. Окончательное разрушение образца СМКМ происходило вдоль данной полосы.
Таким образом, макроконцентратор напряжения в виде кругового надреза генерирует полосы локализованной деформации только в высокопрочных материалах, характеризующихся низкой пластичностью.
Развитие полос локализованной деформации при нагружении технического алюминия обусловливает явление прерывистой текучести, усиливающееся по мере увеличения степени пластической деформации. Анализ картин векторов смещений показал, что каждый скачок напряжения связан с возникновением макрополосы локализованной деформации под углом 60° к оси растяжения. В процессе нагружения наблюдается скачкообразное перемещение зоны активной пластической деформации в виде макрополосы от одной головки образца до другой. По мере приближения к пределу прочности макрополоса начинает менять ориентацию в ходе своего скачкообразного перемещения, и скорость ее распространения уменьшается. На пределе прочности перемещение макрополос прекращается. Пластическая деформация локализуется в виде связки из двух сопряженных макрополос. Их самоорганизация сначала происходит по механизму фазовой волны. Затем деформация постепенно локализуется в узкой зоне поперек образца, по которой и происходит разрушение. Данный процесс обусловливает короткую стадию падающего напряжения без признаков прерывистой текучести.
В отличие от этого диаграммы нагружения образцов с надрезом имеют продолжительную стадию падающего напряжения, где явление прерывистой текучести продолжает развиваться.
Искусственный концентратор напряжения с самого начала нагружения формирует связку из двух сопряженных макрополос локализованного сдвига. Развитие пластической деформации происходит не одновременно, а последовательно, то в одной, то в другой макрополосе. Замечено, что в “действующей” макрополосе процесс накопления пластической деформации носит пульсирующий характер. Два—три раза возникают моменты резкого увеличения скорости пластической деформации, обеспечивающие падение внешней нагрузки, между которыми образец в течение 5—10 с деформируется практически упруго. Начиная с e p » 4 %, источником полос локализации пластической деформации все чаще становится переходная зона головка — рабочая часть образца. Тем не менее, при напряжении, близком к пределу прочности, в интервале D εp = 6,2—7,1 %, процесс локализации деформации снова сосредоточивается в области действия искусственного концентратора напряжения (КН). При этом накопление пластической деформации происходит с явным преимуществом в одной из данных сопряженных макрополос. Процесс пульсирующего изменения скорости и переключение пластической деформации в сопряженных макрополосах, в отличие от образцов без КН, на стадии падающего внешнего напряжения продолжается. Взаимодействие полос и накопление в них пластической деформации приводит к постепенному формированию зоны пластической деформации поперек образца, вдоль которой пройдет магистральная трещина.
В ходе деформации происходит процесс самоорганизации полосовых структур, который необходимо рассматривать с учетом напряженно-деформированного состояния нагружаемого материала, непрерывно изменяющегося в процессе формирования подвижных и стационарных очагов пластической деформации. Повышенные напряжения у надреза существенно снижают напряжение течения материала в целом. В образцах испытываемого материала без КН верным признаком предразрушения перед стадией формирования шейки является последовательное изменение ориентации макрополосы в ходе перемещения вдоль образца и уменьшение ее подвижности. В образцах с КН достижению предела прочности соответствует момент, когда исчезают признаки локализации пластической деформации вне КН и она сосредоточивается в стационарной связке двух сопряженных полос локализованного сдвига.
Проведен ряд исследований образования полосовых структур при прокатке сплава Fe + 3 % Si. Показано, что определенные слои материала при прокатке в очаге деформации принимают волнообразную форму — гофрируются. гофрирование материала при прокатке играет большую роль в создании структуры и текстуры деформации и рекристаллизации. Предложена соответствующая геометрическая модель формирования структуры и текстуры при прокатке. Гофрообразование определяет закономерное распределение мезоконцентраторов напряжений, ответственных за формирование деформационных полосовых структур.
Список основных публикаций
| Оглавление |
Далее
|