Численное моделирование и экспериментальное исследование локализации пластической деформации при динамическом нагружении образцов в условиях близких к чистому сдвигу
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2017.10.1.9Ключевые слова:
численное моделирование, локализация пластического сдвига, микродефекты, динамическое нагружениеАннотация
Проведено теоретическое и экспериментальное изучение механизмов локализации пластической деформации при динамическом нагружении на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского образцов специальной формы, изготовленных из алюминиевого сплава АМг6 и предназначенных для испытаний в условиях, близких к чистому сдвигу. Механизмы неустойчивости пластического течения связываются с коллективными эффектами в ансамбле микродефектов в пространственно-локализованных областях, “in-situ” визуализация которых проводилась при помощи высокоскоростной инфракрасной камеры CEDIP Silver 450M. Расчёт, соответствующий экспериментальной схеме нагружения, реализован с использованием широкодиапазонных определяющих соотношений, отражающих зависимость механизмов структурной релаксации - проявления коллективного поведения микродефектов - от развития локализованной неустойчивости пластического сдвига. Микроструктурный анализ деформированных образцов заключался в исследовании пространственного скейлинга рельефа (шероховатости) по данным интерферометра-профилометра New View-5010 в областях локализации пластической деформации. Увеличение показателя структурного скейлинга (показателя Хёрста) отражало степень многомасштабного коррелированного поведения дефектов и индуцированной ими шероховатости в областях локализованной пластичности. Инфракрасное сканирование области локализации деформации, численное моделирование и последующая оценка дефектной структуры подтвердили предположение о том, что эффекты температурного разупрочнения не играют решающей роли в процессе локализации пластического сдвига испытуемого материла при рассматриваемых режимах нагружения. Обоснован новый, один из возможных, механизм локализации пластической деформации при динамическом нагружении, обусловленный многомасштабным коллективным поведением мезодефектов - структурно-скейлинговыми переходами, устанавливающий стадийность развития локализованного сдвига.
Скачивания
Библиографические ссылки
Giovanola J.H. Adiabatic shear banding under pure shear loading. Part I: direct observation of strain localization and energy dissipation measurements // Mech. Mater. - 1988. - Vol. 7, no. 1. - P. 59-71. DOI
2. Marchand А., Duffy J. An experimental study of the formation process of adiabatic shear bands in a structural steel // J. Mech. Phys. Solids. -1988. - Vol. 36, no. 3. - P. 251-283. DOI
3. Nemat-Nasser S., Li Y.-F., Isaacs J.B. Experimental/computational evaluation of flow stress at high strain rates with application to adiabatic shear banding // Mech. Mater. - 1994. - Vol. 17, no. 2-3. - P. 111-134. DOI
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, no. 2-3. - P. 155-164. DOI
5. Wright T.W., Ravichandran G. Canonical aspects of adiabatic shear bands // Int. J. Plasticity. - 1997. - Vol. 13. no. 4. - P. 309-325. DOI
6. Molinari A., Clifton R.J. Analytical characterization of shear localization in thermoviscoplastic materials // J. Appl. Mech. - 1987. - Vol. 54, no. 4. - P. 806-812. DOI
7. Rittel D., Landau P., Venkert A. Dynamic recrystallization as a potential cause for adiabatic shear failure // Phys. Rev. Lett. - 2008. - Vol. 101. - 165501. DOI
8. Burns T.J. Does a shear band result from a thermal explosion? // Mech. Mater. - 1994. - Vol. 17, no 2-3. - P. 261-271. DOI
9. Наймарк О. Б. Коллективные свойства ансамблей дефектов и некоторые нелинейные проблемы пластичности и разрушения // Физ. мезомех. - 2003. - Т. 6, № 4. - C. 45-72.
10. 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.
11. Машиностроение. Том II-3: Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / Под общ. ред. К.В. Фролова. - М.: Машиностроение, 2001. - 880 с.
12. Билалов Д.А., Соковиков М.А., Чудинов В.В., Оборин В.А., Баяндин Ю.В., Терёхина А.И., Наймарк О.Б. Исследование локализации пластического сдвига в алюминиевых сплавах при динамическом нагружении // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2015. - Т. 8, № 3. - С. 319-328. DOI
13. Bouchaud E. Scaling properties of cracks // J. Phys.-Condens. Mat. - 1997. - Vol. 9, no. 21. - P. 4319-4344. DOI
14. Оборин В.А., Банников М.В., Наймарк О.Б., Palin-Luc T. Масштабная инвариантность роста усталостной трещины при гигацикловом режиме нагружения // ПЖТФ. - 2010. - Т. 36, № 22. - C. 76-82.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2017 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.