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
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 Н—et 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 HV—о( 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 HV—Oi. 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 |
|
|
|
|
|
||
|
Огп— О |
|
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.