Диссертация (1149751), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

Ввиду их тесной взаимосвязи подбираться они должныодновременно. Их выбор для заданного материала производится на основеэкспериментальных данных о накоплении необратимой деформации притермоциклировании. В работе использован следующий алгоритм их подбора:1) Фиксируется некоторое значение . Величина при этом берется нанесколько порядков ниже, ее значение будет выбираться позже.2) Дляразличныхзначений∗производитсямоделированиетермоциклирования при тех же условиях что были в эксперименте.

При этомподбирается такое ∗ , чтобы расчетные величины ∆2 , ∆3 , ∆4 (здесь ∆ –отношение необратимой деформации после i–ого и (i+1)–ого цикла) былинаиболее близки к экспериментальным.823) Выбирается масштабирующий множитель микропластической деформации, таким образом, чтобы рассчитанная необратимая деформация во второмцикле совпала с экспериментальной.4) Проверяется совпадение необратимой деформации в первом цикле. Еслирасчетная величина не совпадает с экспериментальной, то необходимоизменить и вернуться к пункту 1). Если расчетное значение необратимойдеформации в первом цикле надо уменьшить или увеличить, то надоуменьшить или увеличить соответственно.3.2.3.

Определение материальной постоянной ayМатериальная постоянная связывает плотность рассеянных дефектов сизотропным упрочнением. Это упрочнение стабилизирует свойства материала прициклическом воздействии. В частности, оно определяет, как быстро притермоциклировании от цикла к циклу замедляется накопление необратимойдеформации.Для подбора материальной постоянной для заданного материалаиспользуются экспериментальные данные о накоплении необратимой деформациипри термоциклировании в количестве 30-50 циклов. Подбор происходит послеопределения постоянных , ∗ и  .

При выборе постоянной следует добитьсянаилучшегосовпаденияэкспериментальнойзависимостинеобратимойдеформации от номера цикла с аналогичной зависимостью при расчете. При этомболее быстрое замедление необратимой деформации будет происходить при болеевысоком значении . При необходимости нужно скорректировать значение .3.2.4. Определение материальной постоянной r1При термоциклировании под постоянным напряжением, накоплениенеобратимой деформации замедляется и свойства материала стабилизируются –происходит процесс «тренировки материала».

Это происходит из-за развитияизотропного упрочнения в материале. При достаточном упрочнении материаланакопление необратимой деформации должно прекратиться, однако некоторыеисследования [55] показывают, что даже в тренированном материале после83длительного термоциклирования под постоянным напряжением необратимаядеформация возрастает, хотя и с крайне малым темпом (10-4 – 10-5 за цикл) и неменяется в зависимости от номера цикла.

Предполагается что эта деформациявозникает из-за того, что в материале при обратном превращении происходитнекоторое снижение количества рассеянных дефектов, а, следовательно, иразупрочнение,котороеисоздаетвозможностьдлямикропластическойдеформации в следующем цикле. Для описания этого разупрочнения, вэволюционное уравнение для рассеянных дефектов (131), было введеносоответствующее слагаемое. Уменьшение плотности рассеянных дефектов приобратном превращении определяет материальная постоянная 1 . Подбирать этупостоянную следует так, чтобы расчетная величина необратимой деформации заодин термоцикл для тренированного материала совпала с экспериментальнымзначением.3.2.5.

Пример подбора материальных постоянных для микропластическойдеформацииДля подбора констант, связанных с микропластической деформацией, былвыбранматериал–никелидтитанасхарактеристическимитемпературами = 326 K, = 317 K, = 397 K, = 406 K, скрытой теплотой превращения:0 = -160 МДж/м3 и постоянной α = 0,2.В данном материале необратимая деформация при термоциклированииобразуется почти при любых напряжениях, поэтому было взято 0 = 4.5 МПа. Притаком значении этого параметра необратимая деформация не образуется принапряжении 5 МПа и меньше.Материальные постоянные , ∗ ,  подбирались согласно алгоритму.

Вкачестве начальных значений были приняты: = 107 МПа; = 105 МПа.Подбирались наборы констант, обеспечивающих близость величин ∆2 , ∆3 , ∆4 кэкспериментальным значениям, их значения приведены в таблице 5, а примерырасчетов с этими постоянными в сравнении с экспериментом изображены нарисунке 12. В расчете №3 удалось добиться полного совпадения с экспериментом84Таблица 5 - Материальные постоянные, использовавшиеся при подборе.∗Расчет 11013,13Расчет 281,52,6Расчет 342,82,3Деформация, % *106 Паэкспериментрасчет 1расчет 2расчет 3604020864200246Номер цикла810Рисунок 12 - Зависимости необратимой деформации в цикле от номерацикла, полученные при подборе материальных постоянных.необратимой деформации в первом и втором цикле и хорошего совпадения востальных циклах.Значение материальной постоянной определяет замедление накоплениянеобратимой деформации, для демонстрации этого факта, на рисунке 13 приведенызависимости необратимой деформации в цикле от номера цикла, для различныхзначений этой постоянной.

Для наглядности в расчетах на этом рисунке параметр выбирался таким образом, чтобы совпала необратимая деформация в первомцикле. Было выбрано значение = 1,07 ∗ 105 МПа, так как оно дает наилучшеесовпадение расчета необратимой деформации с экспериментом. Расчетныезависимости необратимой деформации в цикле и накопленной необратимойдеформации от номера цикла для термоциклирования под напряжением 200 МПапредставлены на рисунке 14 (а) и (б) соответственно.85Деформация, %10значение ay1052*1050,5*10586420051015202530Номер циклаРисунок 13 - Зависимости необратимой деформации в цикле от номерацикла при различных значениях материальной постоянной .1040Деформация, %Деформация, %экспериментрасчет8642035302520экспериментрасчет151005101520Номер цикла(а)2530051015202530Номер цикла(б)Рисунок 14 - Расчетные зависимости необратимой деформации в циклеот номера цикла (а) и накопленной необратимой деформации от номерацикла (б) для термоциклирования под напряжением 200 МПа в сравнении сэкспериментом [110].Материальная постоянная 1 определяет разупрочнение материала приобратном превращении, таким образом, оказывая влияние на величинунеобратимой деформации в цикле при термоциклировании под постояннымнапряжением образца в «натренированном» состоянии.

Экспериментальныеисследования [55] показывают, что при термоциклировании под напряжением200 МПа, необратимая деформация за цикл примерно равна 6*10 -5. Такойдеформации удается достичь, выбрав значение постоянной 1 = 1,6 ∗ 10−5 .863.3. Примеры моделирования с учетом микропластическойдеформацииС помощью разработанной модели были проведены различные численныеэксперименты, демонстрирующие основные свойства сплава с памятью формы. Вкачестве модельного материала был выбран эквиатомный сплав никелида титана,характеризуемый следующим набором постоянных: характеристическиетемпературы:Ms = 317 К,Mf = 326 К,As = 397 К,Af = 406 К; скрытая теплота превращения: q0 = –160 МДж/м3; параметр, определяющий силу взаимодействия вариантов: α = 0.2; начальное упрочнение: 0 = 4.5 МПа; параметры упрочнения: aρ = 4 МПа, ay = 0.107 МПа; другие постоянные, определяющие микропластическую деформацию:β* = 2.8,  = 2.3, 1 = 1,6*10-5.Былипромоделированысвойствапамятиформыипластичностипревращения при охлаждении и нагреве под постоянным напряжением.

Нарисунке 15 представлены зависимости деформации от температуры при различныхзначенияхдействующегорастягивающегонапряжения,приохлаждениипроисходит накопление деформации – эффект пластичности превращения, а принагреве деформация восстанавливается – эффект памяти формы.

При нагревевосстанавливается не вся деформация. Зависимость необратимой деформации отдействующего напряжения представлена на рисунке 16.Внутренниемикропластическойнапряжения,деформации,возникающиеявляютсявследствиепричинойнесовместностипоявленияэффектадвусторонней памяти формы – способности ненапряженного образца накапливатьивосстанавливать деформацию притермоциклированиичерез интервалмартенситных превращений. Учет микропластической деформации, позволяет87напряжение20 МПа50 МПа100 МПа150 МПа200 МПаДеформация, %2520151050300350400Температура, К450Рисунок 15 - Зависимость деформации от температуры при охлаждениии нагреве под постоянным напряжением.Деформация, %1086420050100150Напряжение, МПа200Рисунок 16 - Зависимость необратимой деформации от напряжения припревращении.моделировать этот эффект.

Характеристики

Список файлов диссертации