Методика побудови узагальненої кривої зміцнення
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.61.2020.09Ключові слова:
узагальнена деформаційна крива, деформаційне зміцнення, еквівалентні напруження і деформаціїАнотація
Розробка нових конструкційних матеріалів та зростаючі вимоги до ефективності та безпеки експлуатації конструкцій, і разом з тим, зменшення їх матеріалоємності посилюють вимоги до точності експериментальної та розрахункової частин дослідження. Експериментальна реалізація всього спектру напружено-деформованих станів зразків конструкційних елементів вимагає руйнування великої кількості зразків, створення і утримання вартісного обладнання. Тому пошук ефективних методів розрахунку прогнозних значень критичних навантажень для елементів конструкцій та визначення реалістичного коефіцієнта запасу є актуальною задачею. Напруження та деформації впродовж усього процесу навантаження матеріалу відслідковують за кривими деформування. У даному дослідженні увагу приділено ділянці зміцнення кривої деформування, яка відображає пластичне деформування матеріалу після досягнення межі плинності. Криві деформування в головних напруженнях та головних деформаціях є первинними для подальшої обробки та аналізу. Метою роботи є запропонувати універсальну методику отримання моделі ділянки зміцнення узагальненої кривої деформування для пластичних металевих матеріалів, яка б найкраще узгоджувалась з даними експерименту для кожного конкретного матеріалу. З цією метою введено еквівалентні напруження і деформації, які є узагальненням двох «класичних» підходів Мізеса і Треска. Модель містить єдиний параметр p, який визначається за результатами кількох найпростіших дослідів. Для знаходження оптимального значення p використовуються статистичне оцінювання якості та помилок. Застосування методики для пластичних матеріалів дозволить із задовільною точністю описувати узагальнену криву деформування та прогнозувати напружено-деформований стан матеріалу за різних співвідношень головних напружень. У комплексі з методиками врахування геометрії конструкцій отриману узагальнену криву можна використовувати для прогнозування значень реальних напружень, що виникають елементах конструкцій під навантаженням.
Завантаження
Посилання
Tian H., Kang D. A study on determining hardening curve for sheet metal. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2003. 43(12), 1253–1257. DOI: 10.1016/s0890-6955(03)00132-9.
Tu S., Ren X., He J., Zhang Z. (2019). Stress–strain curves of metallic materials and post‐necking strain hardening characterization: A review. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2019. 43. 3–19. DOI: 10.1111/ffe.13134.
Hradil P., Talja A., Real E., Mirambell E., Rossi B. Generalized multistage mechanical model for non-linear metallic materials. Thin-Walled Structures. 2013. 63, 63–69. DOI:10.1016/j.tws.2012.10.006.
Потапова Л.Б. Механика материалов при сложном напряженном состоянии. Как прогнозируют предельные напряжения? Москва : Издательство Машиностроение – 1, 2005. 244 с.
Трощенко В.Т., Лебедев А.А., Стрижало В.А. Механическое поведение материалов при различ-ных видах нагружения. Киев : Логос, 2000. 570 с.
Real E., Arrayago I., Mirambell E., Westeel R.Comparative study of analytical expressions for the modelling of stainless steel behaviour. Thin-Walled Structures. 2014. 83. 2–11. DOI: 10.1016/j.tws.2014.01.026.
Людвиг П. Основы технологической механики. Расчеты на прочность. Машиностроение. 1970. Вып. 15. С. 130–166.
Law M, Bowie G, Fletcher L, Piper J. Burst pressure and failure strain in pipeline. Journal of Pipeline Integrity. 2004. P. 95–113. URL: https://www.researchgate.net/publication/ 283925162_Burst _pressure_and_failure_strain_in_pipeline.
Proposal and application of a new yield criterion for metal plastic deformation / S.H. Zhang, X.R. Jiang, C.C. Xiang, L. Deng, Y.X. Li. Archive of Applied Mechanics. 2020. 90. 1705–1722. DOI: https://doi.org/10.1007/s00419-020-01691-6.
Шкодзінський О.К., Козбур Г.В., Костишин С.О. Методика узагальнення діаграми деформування ізотропних матеріалів для складного напруженого стану. Вісник Тернопільського державного технічного університету. 2004. 10(1), 25–30.
Лебедев А.А., Ковальчук Б.И., Гигиняк Ф.Ф., Ламашевский В.П. Механические свойства конст-рукционных материалов при сложном напряженном состоянии. Киев : Издательский дом Ин Юре, 2003. 540 с.
Каминский А.А., Бастун В.Н. Деформационное упрочнение и разрушение металлов при переменных процессах нагружения. Киев : Наук.думка, 1985. 168 с.
