Диссертация (1150590), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Таким образом, модель (1.8)интерпретирует  fr   / Kкак время релаксации, связанное с динамикойподготовительных процессов (1.10), связанных с необратимой деформацией.1.3. Единая концепция инкубационного времени для процессов разрушения ипластического деформированияСогласно [70–72], критерий (1.7) в рамках концепции инкубационноговремени можно сформулировать для процессов разрушения, динамическойтекучести, кавитации жидкости и электрического пробоя в диэлектриках. Приэтом критические характеристики, являющиеся в случае кратковременныхвоздействий параметрами процесса, и инкубационное время в численных расчетахиндивидуальны для каждого процесса.

В данной работе применяется общиймеханизм инкубационного времени к разрушению, как показано выше, и кпроцессу пластического деформирования при ударно-волновых нагрузках.Суть концепции инкубационного времени заключается в том, что дляописания поведения материала при кратковременных воздействиях, вводитсявременной параметр, качественно характеризующий время подготовки материала25к началу исследуемого процесса. Это позволяет условно разделить поведениематериала по фактору влияния внутренних сил под действием приложенныхнапряжений, с постоянным критическим значением без учета их роли (подобноклассическому критерию прочности (1.1)) и с переменным критическимзначением, зависимым от внешних параметров нагрузки материала, при ихдоминирующей роли.Таким образом, единый механизм инкубационного времени позволяеткачественно смоделировать поведение предельной характеристики в зависимостиот внешних параметров процесса.

При этом условный параметр инкубационноговремени может обладать самостоятельной физической интерпретацией взависимости от рассматриваемого процесса. В случае разрушения, инкубационноевремя связывается с динамическими особенностями хрупкого разрушенияматериала [11,45,66], в случае пластического деформирования – с движением иразмножением дислокаций [75–77].Единый механизм разрушения и пластической деформации можнообосновать наличием эффектов «задержки разрушения» [47–50] и «задержкитекучести»[78–80],устанавливающиенеобходимостьвведенияподготовительного времени для наступления рассматриваемого процесса. Такимобразом, при нагрузках превышающих пороговые наблюдаемые предельныехарактеристики материала значительно больше, чем статические критическиехарактеристики.

Общая «неустойчивость» предельных характеристик процессовразрушения и пластического деформирования позволяет описывать поведениематериалов для двух различных процессов в рамках единой концепции.261.4. Интегральный критерий текучести с релаксационной моделью упругихнапряженийПридеформированииупругопластическихматериаловнаблюдаетсячувствительность к внешним параметрам нагрузки.

В отличие от классическихдиаграмм с плавным переходом на стадию необратимого деформирования,чувствительность проявляется в явлении «зуба текучести» [34,38], когда материалв конце упругой стадии начинает деформироваться пластически с резкимпадением напряжений. Данный эффект впервые был получен в экспериментах нарастяжение металлических кристаллов [81–90]. При деформировании различныхметаллов и сплавов [91–100], также проявляется эффект «зуба текучести». Какпоказано в [34], его природа может быть связана в основном или сдислокационным скольжением, или с двойникованием, или с полиморфнымипревращениями.Попыткиобъяснения«неустойчивого»поведенияпластическойдеформации, с помощью некоторого численного подхода, проводились в рамкахвременнойэндохроннойПомыткинымС.П.теории,[101–105].предложеннойРассмотрениеКадашевичемпроцессаЮ.И.ипластическогодеформирования как временного позволяет учитывать различную нагрузочнуюисторию материала (нагрузки и разгрузки) [102], в отличие от классическойдеформационной теории пластичности, в рамках эндохронной теории [101–105] идает смоделировать эффект Портевена Ле Шателье, наблюдаемый при жесткомнагружении образца в виде резких периодических перепадов напряжений[101,103,104,105].Такимобразом,рассмотрениепроцессапластическогодеформирования как временного способствует моделированию «зуба текучести».Вклассическойтеориипластичностиначалопластическогодеформирования определяется через два основных понятия: поверхностьтекучести и кривая текучести [106].

Наиболее известные критерии Треска иМизеса основаны на предположении о минимальном критическом напряжении и27не способны, как отмечено выше, описывать поведение материала придинамическом воздействии:Tk (t ) s(1.13)3где Tk (t ) – интенсивность сдвиговых напряженийTk 16Tk 16 x   y 2   y   z 2   z   x 2  6 xy2   yz2   zx2 , 1   2 2   2   3 2   3   1 2 ,и  1 ,  2 ,  3 – главные напряжения.Как отмечалось выше, импульсный критерий текучести Кэмпбелла (1.2) былсформулирован для описания поведения предела текучести при динамическихнагрузках. Критерий для расчета динамического предела текучести в широкоминтервале внешних воздействий был сформулирован Груздковым и Петровым[12,14,107] на основе концепции инкубационного времени.

Интегральныйкритерий текучести может быть записан в инвариантной форме [14]:y 3T ( s) k  0y t  y tds   y ,(1.14)где  0y – статический предел текучести,  y – инкубационное время, связанное сподготовительными процессами материала к пластическому деформированию.Другими словами,  y обозначает типичное время пластической релаксации.Параметр  y характеризует чувствительность материала к уровню интенсивности(амплитуде) силового поля, приводящего к моменту начала текучести. В случаесдвига уравнение (1.14) может быть перезаписано как:28y  ( s) 1 G   0y yt  y tds  1 ,(1.15)Полученная форма представляет интегральный критерий текучести наоснове концепции инкубационного времени, которая была применена в случаепластическойдеформацииметаллов[8,12,14,21,22,75,76,107,108,109,110].Введенный временной параметр  y характеризует скоростную чувствительностьматериала,  y является параметром чувствительности материала к историиамплитудылокальныхнапряжений.Случай y 1имеетфизическоеобоснование, как показано в предыдущем разделе, и дает хорошее соответствие сэкспериментальными данными.

Преимущество данного подхода состоит внезависимости подхода (1.4.2) от особенностей механизмов пластичности идеформационных процессов в отличие от работ других авторов [111,112].Другими словами, концепция характерного времени является формальной, ноболее общий подход, в котором требуют определить его в явной форме. Дляпримера, в работе [113] определял время релаксации напряжений как функцияпластической скорости деформации  pl 1 . С другой стороны, дефектнаяструктураматериалавлияетнахарактерноевремя,вводимоев[12,14,107,108,109,110]. Ключевым преимуществом релаксационной моделипластичности является возможность единого описания квазистатических идинамических условий нагрузки, что позволяет предсказывать явление зубатекучести и последующий релаксационный процесс деформации нитевидныхметаллических кристаллов [75,76].Инкубационное время текучести характеризует различные релаксационныепроцессы [8,22,23], такие как дислокационное скольжение или зернограничноепроскальзывание.

Для примера, эффект зуба текучести, физически связан с“дислокационным голоданием”, в которых решающую роль играют временныепроцессы до начала пластического разрушения.29Построение диаграммы напряжение-деформацияРассмотрим модель деформационной кривой упругопластического тела наоснове концепции инкубационного времени, предложенную Петровым Ю.В.[75,76] для моделирования чувствительности деформационной диаграммы кпроявлению эффекта «зуба текучести» в нитевидных металлических кристаллах[75,76] при квазистатическом воздействии. Рассматриваемая модель также былаверифицирована при статическом и динамическом деформировании (в широкомдиапазоне скоростей деформации) Петровым Ю.В.

[21] для других металлов иСелютиной Н.С. [8,22,23,28,29,30] для крупно- и мелкозернистых металлов (сталь,никель, медь, железо, золото).Используемрассматриваемупругуюслучайаппроксимациюравенстванапряженийкритерия(1.4.2)(t )  2 G (t )дляиопределениямакроскопического времени начала пластического течения t y , где G – модульсдвига. Предполагаем простую версию релаксационной модели для случаялинейногоувеличениядеформаций (t )   t H (t ) .Введембезразмернуюфункцию релаксации напряжений 0   (t )  1, определяемую как:t  y1(s) ds  1,1,   0y t t  y11(s) (t )   ds  1,,10 y yt  y   1 t  ( s )  y   y ds0   y t    y y(1.16)где (t )  2G  t H (t ) является линейной (упругой) аппроксимацией напряжений вобразце.

Характеристики

Список файлов диссертации