Прогнозирование Динамического Предела Текучести Металлов С Помощью Двух Структурно-Временных Параметров

Abstract

На основе критерия инкубационного времени текучести и эмпирических моделей Джонсона-Кука и Cowper-Symonds исследуется поведение предела текучести стали и ряда алюминиевых сплавов в широком диапазоне скоростей деформации. В работе выведены выражения для параметров эмпирических моделей через характеристики критерия инкубационного времени текучести и получено удовлетворительное соответ-ствие при их сравнении с экспериментальными данными. Показано, что параметры эмпирических моделей могут зависеть от некоторой скорости деформации. Независимость характеристик критерия инкубационного времени текучести от истории нагружения и их связь со структурно-временными особенностями процесса пластического деформирования дает преимущество подхода, базирующегося на понятии инкубационного времени, относительно эмпирических моделей, а также эффективную и удобную формулу для определения предела текучести в более широком диапазоне скоростей деформаций. ВведениеРазвитие пластической деформации в металлах при высокоскоростном нагружении напрямую зависит от уровня приложенной нагрузки. Наблюдаемые на практи-ке динамические эффекты пластичности сложно объяс-нить только в рамках классической теории пластичности (условия минимального критического напряжения, такие как критерии Мизеса и Треска). В частности, это про-является в нестабильном поведении предела текучести в зависимости от скорости деформации. На уровне дефектной структуры металла причиной может являться влияние временного фактора на механизм образования пластической деформации, который существенно отли-чается в условиях динамики от условий статики [1].На данный момент отсутствует феноменологический подход, способный прогнозировать динамические эф-фекты пластического деформирования и одновремен-но обладающий физически обоснованными, не зави-симыми от скорости деформации параметрами мате-риала. Прогнозирование динамических эффектов при пластическом деформировании металлов обычно про-водится с помощью методов численного моделирова-ния. В частности, широко применяются следующие эмпирические модели: Cowper-Symonds с дополнительными эмпирическими параметрами позво-ляет численно решить проблему описания наблюдаемых динамических эффектов пластичности. При этом каж-дый из новых параметров модифицированных моделей обычно трудно связать с физической природой динами-ки пластического деформирования, так как вводимые параметры только условно описывают нелинейность процесса и являются эмпирическими.В работе [12] были получены аналитические вы-ражения для параметров модифицированной модели Джонсона-Кука через характеристики критерия инку-бационного времени текучести [13][14][15][16]. Построенные соотношения выявили зависимость эмпирических пара-метров от скорости деформации, что является суще-ственным недостатком численных моделей.Разрабатываемый структурно-временной подход на ос-нове действия инкубационного времени [13-16] может быть использован в качестве альтернативного подхода для описания временных эффектов при высокоскорост-ном деформировании металлов. Критерий инкубацион-ного времени тек...

Динамическая Твердость И Образование Полос Портевена-Ле Шателье При Ударном Индентировании

“…Для количественных оценок примем, что согласно данным боковой съемки начальная скорость индентора ν 0 ≈ 1 m/s, поэтому W = mν Применительно к этой области скоростей деформации и нагружения в работе [35] предложена модель инкубационного времени, основанная на концепции " дислокационного голодания" в условиях высокоскоростной одноосной деформации (см. также [36]) и эрозионного разрушения [37], которая может быть применена и в рассматриваемом случае, представляющем пример высокоскоростной локальной деформации с динамическими характеристиками, значительно превышающими статические.…”

Динамика Деформационных Полос, Инициированных Ударом Индентора О Поверхность Алюминий-Магниевого Сплава

“…Применительно к этой области скоростей деформации и нагружения в работе [10] предложена модель инкубационного времени, основанная на концепции " дислокационного голодания" в условиях высокоскоростной одноосной деформации (см. также [11]) и эрозионного разрушения [12], которая может быть применена и в рассматриваемом случае, представляющем пример высокоскоростной локальной деформации с динамическими характеристиками, значительно превышающими статические. Отметим, что энергия удара индентора сравнима с энергией абразивной частицы размером около 0.3 mm и плотностью ∼ 3 g/cm 2 , летящей со скоростью 250 m/s (900 km/h), типичной, например, для вулканического пепла [13] в условиях контактного взаимодействия с обшивкой летательного аппарата.…”