Изучение разрушения локализованным сдвигом сплава АМг6 при статическом и динамическом нагружении

Авторы

  • Михаил Альбертович Соковиков Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Михаил Юрьевич Симонов Институт механики сплошных сред УрО РАН; Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • Владимир Александрович Оборин Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Василий Валерьевич Чудинов Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Сергей Витальевич Уваров Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Олег Борисович Наймарк Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2021.14.3.25

Ключевые слова:

локализация пластического сдвига, динамическое нагружение, численное моделирование, эволюция дефектной структуры, исследование рельефа поверхности деформированных образцов, структурные исследования

Аннотация

Эксперименты по динамическому нагружению образцов проводились на стержне Гопкинсона-Кольского, статическое нагружение осуществлялось на электромеханической испытательной машине Testometric. Температурные поля в процессах динамического деформирования исследовались «in-situ», для их регистрации использовалась высокоскоростная инфракрасная камера CEDIP Silver 450M. Величины измеренных температур в зоне локализации при динамическом нагружении не подтверждают традиционные представления о механизме локализации деформации, обусловленном термопластической неустойчивостью. Проведены статические и динамические испытания специально разработанных для изучения локализации пластической деформации образцов из сплава АМг6 с применением системы StrainMaster неинвазивного измерения формы и деформаций. Построены поля перемещений и деформаций в образцах. Сравнение экспериментально полученных полей температур при динамическом нагружении и полей деформаций при статическом и динамическом нагружениях с результатами численного моделирования, учитывающего особенности кинетики накопления мезодефектов в рассматриваемом материале, дает удовлетворительное соответствие (с точностью ~20%). В сохраненных после экспериментов образцах специальной формы исследовался рельеф поверхности с помощью оптического интерферометра-профилометра New View-5010 с последующей обработкой 3D данных деформационного рельефа и вычислением масштабного инварианта (показателя Хёрста), а также пространственного масштаба области, на которой наблюдается коррелированное поведение мезодефектов. Выполнены структурные исследования статически и динамически нагруженных образцов на сканирующем электронном микроскопе FEI PHENOM G2 ProX. Данные экспериментов, изучения рельефа поверхности деформированных образцов и их структуры, численного моделирования с учетом кинетикии накопления мезодефектов в материале позволяют предполагать, что в сплаве АМг6 один из механизмов локализации пластической деформации при реализованных скоростях нагружения обусловлен скачкообразными процессами в его дефектной структуре, но характер разрушения образцов при статическом и динамическом нагружениях связан с реализацией различных сценариев поведения дефектных подсистем.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки


  1. Giovanola H. Adiabatic shear banding under pure shear loading. Part I: direct observation of strain localization and energy dissipation measurements // Mech. Mater. 1988. Vol. 7. P. 59-71. https://doi.org/10.1016/0167-6636(88)90006-3

  2. Burns T.J. Does a shear band result from a thermal explosion? // Mech. Mater. 1994. Vol. 17. P. 261-271. https://doi.org/10.1016/0167-6636(94)90064-7

  3. Nemat-Nasser S., Li Y.F., Isaacs J.B. Experimental/computational evolution of flow stress at high strain rates with application to adiabatic shear banding // Mech. Mater. 1994. Vol. 17. P. 111-134. https://doi.org/10.1016/0167-6636(94)90053-1

  4. Bai Y., Xuc Q., Xu Y., Shen L. Characteristics and microstructure in the evolution of shear localization in Ti-6Al-4V alloy // Mech. Mater. 1994. Vol. 17. P. 155-164. https://doi.org/10.1016/0167-6636(94)90056-6

  5. Grady D.E. Dynamic of adiabatic shear // J. Phys. IV France. 1991. 1. P. C3-653-C3-660.

  6. Belytschko T., Krongauz Y., Organ D., Fleming M., Krysl P. Meshless methods: An overview and recent developments // Comput. Meth. Appl. Mech. Eng. 1996. Vol. 139. 3-47. https://doi.org/10.1016/S0045-7825(96)01078-X

  7. Wright T.W., Ravichandran G. Canonical aspects of adiabatic shear bands // Int. J. Plast. 1997. Vol. 13. P. 309-325. https://doi.org/10.1016/S0749-6419(97)80002-2

  8. Medyanik S.N., Liu W.K., Li S. On criteria for dynamic adiabatic shear band propagation // J. Mech. Phys. Solid. 2007. Vol. P. 1439-1461. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2006.12.006

  9. Rittel D., Ravichandran G., Venkert A. The mechanical response of pure iron at high strain rates under dominant shear // Mater. Sci. Eng. 2006. Vol. 432. P. 191-201. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.05.154

  10. Rittel D., Wang Z.G., Merzer M. Adiabatic shear failure and dynamic stored energy of cold work // Phys. Rev. Lett. 2006. 96. 075502. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.075502

  11. Rittel D., Landau P., Venkert A. Dynamic recrystallization as a potential cause for adiabatic shear failure // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 101. 165501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.165501

  12. Marchand А., Duffy J. An experimental study of the formation process of adiabatic shear bands in a structural steel // J. Mech. Phys. Solid. 1988. Vol. 36. P. 251-283. https://doi.org/10.1016/0022-5096(88)90012-9

  13. Наймарк О.Б. Коллективные свойства ансамблей дефектов и некоторые нелинейные проблемы пластичности и разрушения // Физ. мезомех. 2003. Т. 6, № C. 45-72.

  14. Образец для испытания на сдвиг (варианты) и способ испытаний его: пат. 2482463 Российская Федерация / Наймарк О.Б., Баяндин Ю.В., Соковиков М.А., Плехов О.А., Уваров С.В., Банников М.В., Чудинов В.В. №2011114711/28; заявл. 14.04.2011; опубл. 20.05.2013, Бюл. № 14. 13 c.

  15. Билалов Д.А., Соковиков М.А., Чудинов В.В., Оборин В.А., Баяндин Ю.В., Терехина А.И., Наймарк О.Б. Численное моделирование и экспериментальное исследование локализации пластической деформации при динамическом нагружении образцов в условиях близких к чистому сдвигу // Вычисл. мех. сплош. сред. 2017. Т. 10, № 1. С. 103-112. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2017.10.1.9

  16. Билалов Д.А., Соковиков М.А., Чудинов В.В. Многомасштабные механизмы локализации пластической деформации при пробивании преград // Деформация и разрушение материалов. 2017. № 5. С. 43-47.

  17. Bouchaud E. Scaling properties of cracks // J. Phys.: Condens. Matter. 1997. Vol. 9. P. 4319-4344. https://doi.org/10.1088/0953-8984/9/21/002

Загрузки

Опубликован

2021-09-30

Как цитировать

Соковиков, М. А., Симонов, М. Ю., Оборин, В. А., Чудинов, В. В., Уваров, С. В., & Наймарк, О. Б. (2021). Изучение разрушения локализованным сдвигом сплава АМг6 при статическом и динамическом нагружении. Вычислительная механика сплошных сред, 14(3), 300–311. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2021.14.3.25

Выпуск

Раздел

Статьи