Диссертация (1149331), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Наблюдается довольно хорошеесовпадение расчетных кривых во всем диапазоне рассматриваемых температур искорости деформации.На рисунке 3.5 приведена зависимость точки хладноломкости, построеннойпо формулам (1.9,1.15) с учетом значений параметров для материала из [110]указанных в таблицах 3.1 и 3.2. При построении использовались 10 параметров,среди которых шесть являются независимыми, так как по температурным(рисунок 3.4) и скоростным (рисунок 3.2) зависимостям пределов прочности итекучести можно связать некоторые параметры модели.Sigma (GPa)651210 K420 K170 K520 K0.80.6511031100.13110105110Strain-rate (1/s)Рисунок 3.3.

Зависимость пластичности от скорости деформации для«стали А». Кривые построены по формулам (1.9, 1.15) с учетом значенийпараметров, указанных в таблицах 3.1 и 3.2.Анализируяполученныерезультаты,можноподтвердитьвыводы,сделанные ранее, о том, что понижение температуры эквивалентно повышениюскорости деформации. Другими словами, изменяя температуру испытываемогообразца можно изменить временной масштаб процессов.66Рисунок 3.4. Зависимость пределов прочности и текучести от температурыСталь А при скорости деформации 7 103 1/с (открытые и закрашенные точкисоответствуют экспериментальным точкам для прочности и пластичности из[110], кривые построены по формулам (1.9,1.15) с учетом значенийпараметров, указанных в таблицах 3.1 и 3.2)Еслирассмотретьповедениеточкихладноломкостинаграфике,представленном на рисунке 3.5, то видно, что зависимость носит нелинейныйхарактер.

То есть существует предел значений скорости деформации, послепревышения которого влияние температуры ослабевает и начинают преобладатьпластические свойства материала. То есть разрушение далее возможно не похрупкому сценарию, а только с наличием пластических деформаций.На рисунке 3.5 помимо областей значений температуры и скоростидеформации, соответствующих хрупкомуи вязкомуразрушению нанесеныэкспериментальные точки. Открытые и закрашенные точки соответствуютпределам прочности и текучести соответственно. Это работа является наиболееполной для проверки работоспособности подхода, основанного на использовании67критерия инкубационного времени.

Главным плюсом является то, что всеиспытания проводились в рамках одной лаборатории.T (K)300200100531101100.1311010strain-rate (1/s)Рисунок 3.5. Области значений температуры и скорости деформации,соответствующих хрупкому (снизу от кривой) и вязкому (сверху от кривой)разрушению.Открытыеизакрашенныеточкисоответствуютэкспериментальным точкам для прочности и пластичности из [110], кривыепостроены по формулам (1.9, 1.15) с учетом значений параметров, указанныхв таблицах 3.1 и 3.2.Анализэкспериментальныхданныхпоиспытаниям«мягкой стали»Данные по температурно–скоростной зависимости предела текучестимягкой стали, приводимые в работе [111] широко цитируются в литературе.

Былипроведены широкоформатные исследования. Образцы нагружались в трехрежимах:1. Низкие скорости деформации: ̇682. Промежуточные скорости деформации: ̇3. Высокие скорости деформации: ̇;.При этом мало внимания обращается на то, что в ряде случаев данных попределу текучести не удалось получить из-за хрупкого разрушения образцов.Результаты экспериментов показаны на рисунке 3.6. Аномальные эффектывозникли при температуре 195К. На скорости деформации 103 1/c не удалосьполучить экспериментальные результаты из за хрупкого разрушения образцов.Такие же эффекты наблюдались и при 77К, но уже во всем диапазоне измененияскорости деформации. При этом для 293К охрупчивание материала в работе [111]не отмечается. При 293К материал деформируется пластически во всем диапазонеизменения скоростей деформации.В расчете для прочности используем следующие параметры:  c = 0.2 ГПа,.

Параметры, определяющие текучесть представлены вc = 0.002таблице 3.3.Таблица 3.3. Параметры материала из [111] для текучести:oTpE oy1862o10-64000WkKKK0.14Uk26328Экспериментальные точки предела текучести, полученные при разныхскоростях деформации и температур, описываются довольно точно расчетнымикривыми (рисунок 3.6) во всем диапазоне нагружения.Воспользовавшись приведенными выше зависимостями, получим двеповерхности, соответствующие хрупкому и вязкому разрушению (рисунок 3.7).69Рисунок 3.6.

Зависимость пластичности от скорости деформации. Кривыепостроены по формулам с учетом значений параметров, указанных втаблице 3.3.Точки хрупко-вязкого перехода определяются при условии использованияприведенноговышепредположенияоконкуренциидвухмеханизмовдеформирования – хрупкого и вязкого разрушения (рисунок 3.7а), сделанногоЙоффе и Давиденковым. Проецируя пересечение поверхностей (рисунок 3.7)разрушения на фазовую плоскостьперехода (рисунок 3.8).̇ получим кривую хрупко-вязкого70Рисунок 3.7а.

Схема хрупко-вязкого перехода по Йоффе-Давиденкову.Где 1-разрушающее напряжение, 2-напряжение течения, Ткр-температура хладноломкости.На рисунке 3.8 нанесена точка, полученная в экспериментах [111].Неожиданное на первый взгляд охрупчивание материала объясняется попаданиемв диапазон изменения прочностных свойств материала.Рисунок 3.7. ГрафическоеAe Afизображениеповерхностейпрочностипластичности в зависимости от скорости деформации и температуры.и71На расчетной диаграмме отмечается явная зависимость положения точкихладноломкости на фазовой поверхности от скорости деформации и температуры.Заметим, что начальный участок диаграммы при умеренно высоких скоростяхдеформациисоответствуетдостаточнобыстромуростутемпературыхладноломкости с увеличением скорости деформации, что находится вкачественномсогласиистрадиционнымипредставлениямиипростымифеноменологическими моделями. Однако в диапазоне сверхвысоких скоростейдеформации предлагаемая в данной работе модель предсказывает «аномальное»снижениетемпературытрадиционнымхрупко-вязкогопредставлениям,ноперехода,косвенночтопротиворечитподтверждаетсярядомэкспериментов.

В частности, в работе [111] было выделено аномально хрупкоеразрушениеприопределенныхсоотношенияхскоростейдеформациитемпературы.Рисунок 3.8. Области значений температуры и скорости деформации,соответствующих хрупкому (снизу от кривой) и вязкому (сверху откривой) разрушению. Кривая имеет смысл скоростной зависимости точкихладноломкости, построенной по формулам (1.9,1.15) с учетом значенийпараметров для материала из [111].и72Анализ экспериментальных данных по испытаниям для алюминиевогосплава Д16АМАналогичные расчеты были проделаны для алюминиевого сплава Д16АМ,данные испытаний по которому приводятся в работе [81].

Там же рассчитаныпараметры модели по экспериментальным точкам (таблица 3.4).Скоростные зависимости прочности на растяжение и предела текучестисплава Д16 АМ по данным натурных экспериментов и рассчитанные сиспользованием критерия Инкубационного времени приведены на рисунке 3.9.Таблица 3.4. Параметры материала из [81] для прочности и текучестиoTpE oyUkGPaKPa sK0.35186210-71000o8WkcCKGPaMPa*s* K3280.4170.1Далее, воспользовавшись описанным выше подходом, переходим кпостроению кривой хрупко-вязкого перехода в фазовой плоскостиРезультаты расчета приведены на рисунке 3.10.̇.73Sigma (GPa)0.90.80.70.6511031100.11035110110Strain-rate (1/s)Рисунок 3.9. Зависимостьпрочностиипластичностиотскоростидеформации для сплава Д16АМ при комнатной температуре (открытые изакрашенныеточки–соответственно,экспериментальныеточкидляпластичности и прочности из [81], кривые построены по формулам (1.9,1.15) с учетом значений параметров, указанных в таблице 3.4.Вданномпримеретакжеудалосьхладноломкости на фазовой плоскостипостроитьхронограммуточки̇.

Однако явные подтвержденияколичественного соответствия модели и экспериментальных данных отсутствуют,что в свою очередь не мешает предложенному подходу быть хорошиминструментом в анализе переходных процессов, связанных с изменениемпрочностных свойств параметров внешнего воздействия в широком диапазоне.74Рисунок 3.10. Области значений температуры и скорости деформации,соответствующих хрупкому (снизу от кривой) и вязкому (сверху откривой) разрушению алюминиевого сплава Д16АМ.

Кривая имеет смыслскоростнойзависимостиформулам (1.9,1.15)сточкиучетомхладноломкости,значенийпостроеннойпараметров,указанныхповтаблице 3.4.3.2. Особенности прочностных характеристик бетонов и горных пород вшироком диапазоне изменения параметров внешнего воздействияПрочностные характеристики материалов, как уже было показано ранее,постоянные при квазистатических испытаниях, могут значительно отличаться вдинамическихрежимахэксплуатации.Болеетого,наличиеразличныхнеоднородностей и примесей может привести к неожиданным эффектам придинамических разрушениях.75В настоящей главе будет рассмотрен эффект, в зарубежной литературеназываемый «substitution effect»- реверсивный эффект смены преобладанияпрочности.Рассмотрим три примера:- для различных по своим физико-механическим свойствам материалов;- различные способы получения бетона;- различные окружающие условия.Вкачествеэкспериментальнойбазыиспользовалисьданные,представленные в работах [112], [113], [114], [115].Прочностные характеристики двух различных материаловРассмотрим габбро-диабаз в сравнении с фибробетоном (CARDIFRC).Подробные схемы экспериментов и параметры материалов приведены в [113] длягаббро-диабаза и в [112] для фибробетона.

Характеристики

Список файлов диссертации