ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Квазистатические эксперименты с поликристаллическими телами при больших деформациях опыты при одноосном напряженном состоянии из "Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел Часть2 Конечные деформации " Эксперименты, описанные Бриджменом в этой монографии, были выполнены в тот же промежуток времени, что и эксперименты Дэвиса. Несмотря на то, что программа Бриджмена исследования больших деформаций поликристаллических тел при воздействии нагрузки, вызывающей более чем один ненулевой компонент напряжений, была значительно более широкой по размаху, числу и разнообразию измерений, которые он проделал, полученные им результаты оказались значительно менее существенными, чем результаты Дэвиса, полученные в те же годы. Оглядываясь вглубь времени примерно на три десятилетия, с сожалением убеждаемся, что Бриджмен сосредоточил свое внимание на исследовании химически сложных поликристаллических тел с особой предварительной термической и механической обработкой. [c.116] Работа Бриджмена состояла из трех главных разделов. Первой темой была деформация при гидростатическом давлении. В нее включалось предельное нагружение и разрушение при одноосном растяжении, при растяжении в двух направлениях, при одноосном сжатии и штамповке. Порядок создаваемого давления увеличился от 300 ООО до 450 ООО фунт/дюйм (от 212 до 317 кгс/мм ). Второй раздел Другие испытания, включающие исследования больших деформаций содержал описание экспериментов со сталью, но с некоторыми ссылками на более ранние работы, посвященные изучению мыльного камня, мрамора, меди и дюралюминия, при одноосном сжатии, сжатии в двух направлениях, смешанном сжатии, при кручении совместно с одноосным сжатием, при сдвиге, происходящем совместно с примерно гидростатическим давлением. В заключительном разделе Бриджмен описал пластическое течение и разрушение, после предварительной деформации, в качестве которой он осуществлял простое растяжение, сжатие и кручение, имевшее место в образцах, подверженных воздействию различных типов упомянутых деформаций. [c.116] Кроме исследования сложных материалов, многие из экспериментов, описанных Бриджменом, имели самостоятельную ценность. Опыты при осевой деформации в присутствии гидростатического давления, которые Карман (von Karman [1911, 11) выполнил впервые в 1911 г., Бриджмен распространил до таких уровней давления, которые позволили с успехом проверить фундаментальные гипотезы для простых твердых тел. Его эксперименты, в которых использовался дилатометр для определения изменения объема, сопровождающего большие деформации твердых тел при простом сжатии, его уникальные эксперименты по сжатию в двух направлениях в пластической области особенно значительны. Какое бы важное технологическое значение ни имел вклад Бриджмена в военную промышленность, с точки зрения фундаментальной науки его испытания представляют подробную иллюстрацию тех трудностей, которые необходимо преодолеть, прежде чем сложные твердые тела с весьма специальной предварительной термической и механической обработкой смогут быть убедительно описаны правдоподобной теорией. [c.117] Конечно, это не касалось испытаний органических тканей и резины, как мы видели в разделе I (ч. I) данного исследования. [c.117] В опытах на растяжение или сжатие монокристаллов предполагалось, что реализуется та система моноскольжения, для которой угол Я между направлением скольжения и осью образца и угол Ф между нормалью к плоскости скольжения и осью образца обеспечивают наибольшую по величине проекцию осевого напряжения на направление скольжения. В опытах на растяжение и сжатие с ростом конечной деформации изменялись величины углов Я и Ф. Напряжение в плоскости скольжения в направлении скольжения, которое известно, если известны углы Я и Ф, было названо определяющим касательным напряжением. Сдвиг плоскостей в направлении этого скольжения при макроскопическом подходе рассматривался как определяющая сдвиговая деформация у. [c.118] В 1967 г. Белл и Грин (Bell and Green [1967, 31) проанализировали 168 опытов с монокристаллами, проведенных, начиная с 1925 г. для всех твердых тел с кубической решеткой, для которых определение с помощью Х-лучей осей кристаллов сопровождалось вычислением определяющих сдвигов после того, как ось образца достигала плоскости симметрии. Ни в одном из опытов начиная с 1929 г. не было фактов, подтверждающих предположение о появлении двойного скольжения после достижения осью образца плоскости симметрии. [c.120] Единственным выходом является обращение к лабораторным протоколам каждого исследования. В некоторых из наиболее близких по времени источников даже это неосуществимо, поскольку вычисление с помощью компьютеров определяющих величин при скольжении сделано непосредственно с электрических выводов испытательных машин и, как я обнаружил, каждый исследователь сам не может привести численные значения осевых напряжения и деформации. [c.121] Для общего изучения функций отклика, такого, как в данном исследовании, проблема не так сложна, поскольку для сравнений можно пересчитать на моноскольжение все те результаты испытаний, для которых были зарегистрированы измерения осевых напряжения и деформации параллельно с вычислением определяющего сдвига и можно отбросить все, кроме тех, которые относятся к точке, где ось достигла плоскости симметрии. Однако при анализе на уровне атомов, который был превалирующим мотивом в случае выполнения таких измерений на протяжении 45 лет, заключения, приведенные в оригинальных статьях и в статьях, которые позднее на них основывались, могут быть проверены. [c.121] Ф были подставлены в приведенные выше соотношения моноскольжения (4.13), (4.14) и (4.15). Таким образом, можно было с уверенностью заключить, что повороты были не только такими, что происходило попадание оси образца в плоскость симметрии, но и значения углов находились в полном соответствии с первоначальным моноскольжением. [c.123] Результаты, которые получили мы (Bell and Green [1967, 31), обследуя литературу по испытаниям совершенно определенного типа, были, может быть, даже более показательными, что можно видеть из рассмотрения табл. 128. Только 9 из 168 таких экспериментов со многими перечисленными типами монокристаллов продемонстрировали характеристики поворота, сопровождающегося двойным скольжением, все 9 были взяты из результатов, полученных до 1930 г., т. е. в период, когда была выдвинута гипотеза двойного скольжения. Это совершенно сокрушительный пример того способа XX века, в котором массовое одобрение правдоподобной гипотезы смогло привести к четырем десятилетиям публикования потенциально ошибочных, невоспроизводимых результатов ). [c.123] Заслуживает внимания следующий пример экономичности в эксперименте Тэйлор на базе трех опытов с монокристаллами алюминия, четырех с железом, по одному с медью и золотом и трех или четырех испытаний с поликристаллами меди и алюминия разработал кинематику предельной деформации сдвига в условиях. МОНо- и двойного скольжения, предложил физическую теорию дислокаций, согласующуюся с построенными им теоретически параболическими функциями отклика для определяющего сдвига, и сконструировал первую правдоподобную, правда существенно ограниченную, теорию пластической деформации среды, основанную на наблюдениях монокристаллов. То, что сорок лет последующих исследований выдвинули серьезные вопросы, касающиеся статистического происхождения моноскольжения и применимости кинематики двойного скольжения в области параболического упрочнения, рассматриваемой Тэйлором то, что его теория дислокаций оказалась слишком примитивной, чтобы продолжать существовать в предложенной форме, и то, что ограниченность допущений его теории поликристаллического тела и неуспех с включением в ее формулировку условия равновесия напряжений мешали полной корреляции с наблюдением, не могут заслонить тот факт, что работа Тэйлора примерно на протяжении десятилетия давала толчки для большого числа последующих экспериментальных и теоретических исследований в области пластичности кристаллов. [c.125] Начиная с 1950 г. стало ясно, что тогда как деформация I стадии (относящаяся к области, названной областью легкого скольжения ) заключается в моноскольжении, III стадия представляет собой область сложного, множественного скольжения. Однако удивительно, почему после этих данных продолжаются вычисления, сделанные на основе предположения, что за моноскольжением следует двойное скольжение. [c.125] Термин макроскопическое моноскольженне относится к статистическим свойствам, предопределяющим сдвиг, для которых эмпирические коэффициенты поликристалличности относятся к зависимости, связывающей сдвиг в монокристалле и в поликристаллическом теле. [c.125] Опыты Тэйлора и Элам (1925). Значения определяющего сдвига, полученные и опытов на растяжение монокристаллов золота, меди и четырех экспериментов с железом.[а) /— парабола, 5 = 8,8-10 V s, 2 —парабола S = 4,52j I0 1 87 3 — золото, опыты Элам, 4 — медь, 5 — опыты Элам б) / — парабола 5=2-10 Vs, 2 — парабола S= 1,2 I О —1,5 -1 О УЦ 3 — Fe Зс, — Fe 6с, 5 — Fe 7с, 6 — Ре 4. [c.127] Вернуться к основной статье