Файл: Сопротивление материалов пластическому деформированию Инженерные расчеты процессов конечного формоизменения материалов..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.02.2024

Просмотров: 219

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

и напряжением. Образец 7 испытывался таким образом, чтобы отношения главных напряжений менялись от —1 до + 1 .

Образцы из стали марки Х18Н9Т нагружались по программе образцов 1, 6 и 7 из стали марки 20. Все образцы (за исключением 2 и 6) доводились либо до разрушения, либо до потери устойчи­ вости.

Среднее из десяти измерений твердости наружной поверх­ ности деформированных трубок сопоставлялось с интенсивностью

напряжений

и деформаций

на

 

 

 

 

 

 

HV

 

 

 

 

 

данной стадии деформирования.

■О---

 

 

 

 

 

 

—С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты проведенного ис­

 

\

VX

 

 

 

 

~4

 

следования

(рис. 73) указывают

 

 

 

 

 

%

 

на существование

единой

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

различных

напряженных

со­

 

 

 

 

 

/

'

 

стояний

и

путей

нагружения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

зависимости между

твердостью

 

 

 

 

 

 

 

АОм

 

 

и интенсивностью

напряжений

 

 

 

 

 

 

Va

J

 

 

 

at. Некоторое расхождение

за­

Сталь20

у

 

 

 

 

висимости Нet в значительной

 

 

|

 

 

1

 

J ____

 

 

 

мере

объясняется

различием

 

 

 

 

 

 

 

 

B i

 

0,1

 

0 ,0 5

 

 

ЧОб^КГС/ММ2

в исходной твердости испытан­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных

образцов.

 

 

 

 

 

к-

 

 

 

 

 

 

 

При

исследовании напря­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

женно-деформированного

со­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

стояния пользуются

различны­

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

ми методами определения твер­

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

дости. Выбор метода измерения

Х18Н9Т

 

д

 

 

 

 

 

твердости

зависит от

размеров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

исследуемой модели или области

___L__ _ 3

 

 

 

 

 

въ

 

0,1

0,05

 

 

50б1КГС/М М г

пластической деформации,

сте­

Рис. 73.

 

Графики зависимостей между

пени

неоднородности

деформа­

 

ции. Условия проведения испы­

HV ei и HV <J{,

построенные

по

результатам

испытания трубчатых

об­

тания по определению твердости

разцов,

нагружаемых

по

различным

установлены

ГОСТ

9012—59

 

 

 

 

 

 

режимам:

 

 

 

(по Бринелю), ГОСТ 2999—75

— О© — растяжение; ОАД — осевое рас­

(по Виккерсу) и ГОСТ 9450—60

тяжение,

 

кручение

и внутреннее давле­

 

 

ние;

 

ОХ — сложное нагружение

 

(микротвердость).

Совершенно очевидно, что детального анализа напряженнодеформированного состояния с помощью этого метода сделать нельзя, так как он дает возможность определить значение только квадратичных инвариантов напряженного и деформированного состояния, являющихся количественными характеристиками тен­ зоров напряжения и деформации. Определить остальные параметры напряженно-деформированного состояния (гидростатическое дав­ ление, значения главных компонентов деформаций и напряжений, показателей вида и схемы напряженно-деформированного состоя­ ния) этим методом невозможно. Тем не менее этот метод в силу сравнительно небольшой трудоемкости находит применение


в экспериментальных исследованиях в тех случаях, когда опре­ деления двух параметров напряженно-деформированного состоя­ ния, а именно: степени деформации и интенсивности напряжений, достаточно для решения поставленных задач.

К таким исследованиям относятся определение границ очага деформации, если он занимает только часть объема деформируе­ мого тела, а также определение линий равного уровня (как для е{, так и для ot) по всему объему очага деформации.

В работе [60] было выдвинуто предположение о том, что характер зависимости HVо( для многих металлов аналогичен, поэтому такие зависимости можно аппроксимировать. Аппрокси­ мирующее выражение предложено в виде полинома третьей степени и иллюстрируется на следующем примере.

Исследуя углеродистые стали различного химического состава Д. П. Беклемишев построил для них диаграммы зависимости HVOi. Несмотря на различие механических свойств и химиче­ ского .состава этих сталей (табл. 30), зависимости имели едино-

Таблица 30. Показатели механических свойств исследованных сталей

 

 

 

 

 

Сталь

 

 

Показатели

 

 

 

3

4

 

 

 

 

1

2

 

Предел текучести Oj, кгс/см2

35

38

38

41

 

Предел прочности <тв, кгс/см2

63

69

72

85

 

Относительное

поперечное

суже­

49

42

30

23

 

ние ф, %

 

 

 

 

 

 

 

Ударная вязкость а н, кс* м/см2

0,9

2 , 8

0,9

0,7

^

еу при растяжении

 

0,154

0,158

0,106

0,109

 

оу, кгс/см2

 

 

73

79

80

96

 

Исходная твердость H j

 

23

26

25

29

 

Твердость при

предельно

устой­

28

31

31

35

 

чивой деформации Ну

образный характер, что позволило автору представить их урав­

нением, которое носит

полуэмпирический характер

 

о, = <ту +

[0,9ат/оу (Я + Я у) ± 1 ]*,

(13.94)

где Я — число твердости образца в данной стадии процесса растяжения.

Анализ экспериментально полученных зависимостей твердости от интенсивности напряжений показывает, что в пределах прак­ тической точности зависимость разности — ау от разности Я — Яу представляется в виде нечетной функции. Это означает, что равные по абсолютному значению и противоположные по знаку значения разностей Я — Яу всегда соответствуют равным по абсолютному значению и противоположным по знаку значе­ ниям разностей <т<— оу. Задача сводится к тому, чтобы предста-

322


вить обладающую свойством нечетности функциональную связь

о , - а у = Ф ( Н - Н у)

( 13.95)

в возможно простом аналитическом виде, например в виде неко­ торого целого полинома нечетной степени. Простейшим выраже­ нием этой зависимости, поскольку она не является линейной, может быть полином третьей степени

 

 

 

 

о, -

ау = А,(Я -

Ну) + Æ, (Я -

Я у)»,

(13.96)

где

А г и

А 8— постоянные коэффициенты.

твердости

Я = Ят

Полагая

известными

значения исходной

и твердости Я = Яу, равно как и значения

предела текучести

Of =

ох и

<тг =

сту, заключаем,

вцкгс/мм2

 

 

 

что в исходном недеформирован-

 

 

 

ном

состоянии

металла

функ­

120

 

 

 

циональная зависимость

(13.96)

 

 

 

 

должна

быть

удовлетворена,

 

 

 

 

т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ту

(Ту —

(Я — Яу) -j—

 

 

 

 

 

 

+

Л8( Я - Я у)8.

(13.97)

 

 

 

 

Разделив почленно равенство

 

 

 

 

(13.96) на равенство (13.97), по­

 

 

 

 

лучим

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

O

i —

o y

 

Н — Н у

 

 

 

 

 

 

ОгпО

 

н т- н у

 

 

 

 

 

 

Т

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А г /Ag +

j H - H y

(13.98)

 

 

 

3 7 Н

 

Аг/А3+(НТ- Н уу

 

 

 

 

 

Рис. 74. График

зависимости Я —(Т(,

Данное

выражение

точно

построенный

на

основании

формулы

удовлетворяет условиям а{ — ау

(13.99), и усредненные эксперименталь­

при

Я =

Яу

и

at = ат при

ные данные

 

Я =

Ят.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что

касается

неизвестного отношения Л ХМ 3, то его

необхо­

димо подбирать в зависимости от исходной твердости металла Ят, на основании данных эксперимента. В данном случае, используя опытные данные по четырем сталям, можно принять это отноше­ ние равным Ят. Тогда зависимость (13.98) приводится к окон­ чательному виду

О у

— о { _

Н у —

Н

Я т + (Яу Я)*

(13.99)

у

Т

Яу

я т

Ят + (Я у -Я т)*

О

OL,

 

 

 

 

На рис. 74 приведена расчетная кривая зависимости <гг от Я, вычисленная для одной из исследованных сталей (сталь № 3) по формуле (13.99). Кружками нанесены усредненные экспери­ ментальные данные, удовлетворительно укладывающиеся на рас­ четные кривые.


Таким образом, процесс трудоемкого экспериментального определения зависимости Н от et и, следовательно, ст, от Н при применении формулы (13.99) значительно упрощается. Достаточно на основании обычного испытания на простое растяжение опре­ делить значения сгт, ау, Нт и # у, пользуясь формулой (13.99), по данным замера твердости в исследуемой точке можно опре­ делить значение а{.

Для определения отношения А х1Аг необходимо иметь значе­

ния

и Н какой-нибудь дополнительной точки.

В

случае, если аппроксимирующее выражение определяется

на основании опытных данных, полученных при испытании об­ разцов по приведенной методике, то определение коэффициентов А х и А 3 в формуле (13.99) производится методом наименьших квадратов.

Пригодность изложенного метода при исследовании упрочнения достаточно разнохарактерных по химическому составу, структуре- и механическим свойствам сталей дает основание предполагать, что данная аппроксимация может быть эффективно использована в практике экспериментальных исследований конечных пласти­ ческих деформаций.

Глава 14. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ -

КАК АПРОБАЦИЯ ПРИЕМЛЕМОСТИ ПРЕДЛОЖЕННЫХ МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ СМПД

8.Поверочные экспериментальные исследования

новой методики построения диаграммы e t

по данным испытания растяжением плоских образцов

Несмотря на увеличение с каждым годом производства пред­ назначенного для машино- и приборостроения листового металла (широчайшего сортамента), теоретико-экспериментальная проб­ лема испытания его механических свойств остается далеко еще неразработанной.

В самом деле, если даже при таком наиболее, казалось бы, разработанном виде испытания, каковым является испытание на растяжение образцов круглого поперечного сечения, еще встре­ чается ряд требующих доработки положений (влияние различной формы выточек, несоблюдение в неустойчивой стадии постоянства скорости деформации и др.), то испытания на растяжение образцов некруглого поперечного сечения, естественно, требуют углублен­ ного теоретико-экспериментального анализа.

Действительно, одно из принципиальных затруднений при испытании на разрыв плоских образцов из тонкоили особо тонко­ листового металла (фольги) состоит в том, что в стремлении,

3 2 4