ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зависимость сопротивления конструкционных материалов деформации от режима нагружения из "Упруго-пластичное деформирование материалов под действием импульсных нагрузок " В настоящее время определяющих уравнений состояния, позволяющих описать реологическое поведение материалов с учетом режима нагружения, нет, поэтому для выполнения расчетов используются упрощенные модели материала [153, 225, 323], неотражающие всей сложности поведения материала в процессе-деформации и, следовательно, применимые для ограниченного диапазона условий нагружения. Успехи в построении уравнений состояния на основе физических механизмов пластической деформации, например на основе дислокационной модели пластического течения [74, 175, 309], имеют ограниченное значение. Зависимость сопротивления деформации от мгновенных условий нагружения (температура, скорость деформации и др.) и всей истории предшествующего нагружения, которая определяет изменение в процессе деформирования большого числа параметров, характеризующих микро- и макроструктуру материала, за исключением некоторых частных случаев, не позволяет в настоящее время дать количественную оценку инженерных характеристик сопротивления материала. [c.15] Уравнения состояния, включающие средние параметры дислокационной структуры материала и динамики дислокаций, являются аналитическим представлением процесса деформирования материала под нагрузкой для ограниченного диапазона изменения условий нагружения и могут рассматриваться как одна из аналитических зависимостей для аппроксимации экспериментальных результатов. [c.17] При растяжении и сжатии коротких стержневых элементов с однородной деформацией по их длине кривая деформирования материала сг(е) определяется реализуемым в процессе испытания законом изменения во времени напряжения или деформации [соответственно а( ) или e(Q]—параметра испытания, задаваемого испытательной машиной, т. е. [c.17] Здесь е )( о)—набор постоянных, фиксирующих параметр испытания (в данном случае закон изменения деформации во времени). Аналогичным образом можно принять в качестве параметра испытания, задаваемого при исследовании, изменение напряжений а( ) и выразить деформацию через коэффициенты его разложения. [c.19] При произвольном параметре испытания старшие производные е( )=5 0 при п 1) и нет оснований ожидать, что результаты испытаний для всех материалов будут соответствовать поверхности вида (1.5), построенной по результатам испытания с постоянной скоростью деформации, т. е. при другой истории нагружения. Последняя, как показано, определяется не только первой, но и старшими производными по времени параметра испытания. [c.20] Уравнение (1.5а) можно принять за уравнение состояния материала, если его сопротивление деформации однозначно определяется только мгновенными значениями величины и скорости деформации в момент измерения и не зависит от процесса нагружения, в котором достигнуто такое состояние. Заметим, что если для материала справедливо уравнение состояния вида (1.5а), то два пути нагружения, прпводяшие к одной и той же величине и скорости деформации, но в различные моменты времени, приведут к одной и той же величине сопротивления. Следовательно, при этом не могут выполняться уравнения состояния вида (1.56) или (1.5в), в которые явно входит время нагружения. [c.20] Зависимость (1.5г) в виде а(е) используется в теории пластичности и предполагает нечувствительность материала к скорости деформации. Существование такой зависимости положено в основу теории распространения упруго-пластических волн в работах Кармана, а также [212, 226, 227, 317—319] и др. [c.21] Эти уравнения используются для обобщения экспериментальных результатов в теориях соответственно упрочнения, старения, течения и деформационной теории. Поскольку при этом пренебрегаем влиянием пути нагружения, уравнения (1.66), как и уравнения (1.5), позволяют описать поведение материала при режимах, близких к режимам испытания, в которых получены данные для построения зависимостей. При различных параметрах испытания зависимости (1.66) исключают друг друга. [c.22] Последняя из зависимостей (1.66) используется для расчета волновых процессов в материалах, не чувствительных к скорости деформации. Такая зависимость является значительным упрощением действительного поведения материала под действием нагрузки. [c.23] В предыдущем параграфе установлено, что в общем случае поведения материала под нагрузкой его сопротивление деформации является функционалом пути нагружения и может быть представлено зависимостью от деформации и ее производных по времени. При этом не учитывались конкретные физические механизмы деформации и параметры микро- и макроструктуры материала. [c.23] Определим общий вид уравнений связи напряжений и деформаций с учетом изменения структурного состояния материала, которое представим, как это сделано в работе [217], набором так называемых структурных параметров pi. рт, характеризующих плотность и распределение различного рода линейных и точечных дефектов в кристаллитах, размеры зерен и блоков, их разориентировку и т. д. [c.23] Таким образом, при заданной структуре материала в момент измерения, определяемой значением параметров р . рт в этот момент, заданному режиму нагружения, который фиксируется набором производных по времени, . в момент измерения, соответствует определенная кривая изменения напряжений ст(ё). [c.24] Из сравнения выражений (1.2в) и (1.10) для сопротивления материала деформации видно, что реализуемый при испытании путь нагружения определяет изменение в процессе деформации структуры материала и условий нагружения. [c.24] При заданном начальном состоянии материала (набор параметров р, а) структурное состояние меняется в процессе деформации в зависимости от реализуемого параметра испытания, т. е. является функционалом пути нагружения s(i). [c.25] При этом модуль упрочнения характеризует изменение состояния материала в процессе пластического деформирования. [c.26] Изменение в процессе нагружения модулей упрочнения, разупрочнения и коэффициента вязкости, их зависимость от скоростных и температурных условий нагружения позволяет объяснить эффекты, связанные с деформированием материалов при различных скоростях и температурах зависимость сопротивления материала деформации от режима нагружения [3], изменение коэффициентов вязкости близких по составу и механическим характеристикам материалов [146], и др. Однако пренебрежение отдельными видами процессов в материале, например процессами разупрочнения при высоких скоростях деформации или вязкой составляющей сопротивления при низких уровнях нагрузки, недопустимо без достаточной экспериментальной проверки. [c.27] Таким образом, сопротивление материала деформации определяется совместным протеканием процессов упрочнения и разупрочнения, включает вязкую составляющую и может быть. представлено в общем виде выражением (1.13). [c.27] Пластическая деформация материалов — результат перемещения под нагрузкой линейных и точечных дефектов кристаллической структуры, и физически обоснованное уравнение состояния металлов не может быть построено без учета этих процессов. [c.27] В зависимости от температурно-силового режима нагруже-Бия движение линейных и точечных дефектов вносит различный вклад в процесс пластической деформации, и его анализ требует совместного рассмотрения диффузионного и дислокационного механизмов деформации. В дальнейшем ограничимся рассмотрением дислокационной модели, которая, по данным работ [324, 362—364, 441], контролирует процесс высокоскоростной деформации в металлах и широко используется для расчета кинетики деформирования материала в волнах нагрузки [180]. Исследование волновых явлений в свою очередь позволяет оценить значения параметров дислокационной структуры [325]. [c.27] Движение участка дислокационной линии является последовательностью переходов из одного устойчивого состояния, которое характеризуется минимумом потенциальной энергии, в соседнее, происходящих в моменты, когда под действием внешней нагрузки усилие на дислокацию, действующее в плоскости ее движения с учетом ориентации плоскости относительно направления приложения нагрузки [413], достигнет уровня, достаточного для преодоления местного сопротивления ее движению [369, 387, 434]. [c.28] Вернуться к основной статье