Спосіб визначення границі текучості листових анізотропних металевих матеріалів при розтязі

Спосіб визначення границі текучості листових анізотропних металевих матеріалів при розтязі, який полягає у тому, що з матеріалу вирізають зразки, орієнтовані у напрямку товщини листа, випробовують при одновісному навантаженні, а границю текучості визначають із діаграми дефор 3 40691 p s матеріалу при розтязі у напрямку третьої осі 3T анізотропії. Тут літерою "р" позначено границю текучості при розтязі, а літерою "с" - при стиску. Величина границі текучості sp при розтязі у 3T напрямку осі 3 визначається за формулою ù é 2 ö öú æ a 8 3ê æ a sp = ê 2ç 1 + a2 ÷ - æ a2 - R2 ö - 2 ç 1 + a2 ÷ú , ç ÷ ÷ ç ÷ ç 3 3T 4 ø 3è ø øú è ê è 3 û ë (1) де величина a = (a2 + a2 )1/ 2 з фізичної точки 2 1 зору означає відстань між центрами поверхні текучості матеріалу у деформованому під час прокатки чи пресуванні стані та вихідному (недеформованому) стані, а величина R означає розмір поверхні текучості матеріалу у деформованому стані [6]. Поверхня текучості у випадку, що розглядається, стосовно сталей феритно-перлітного, аустенітного, мартенситного класів та сплавів на основі титану, алюмінія, магнія описується рівнянням [6] 2æ 2 ö 2 2 ö 2æ ç s + s + s33 ÷ - ç s11s22 + s22s33 + s11s33 ÷ ø 3è 3 è 11 22 ø -2 ö æa 2 a11s11 + 2 ç 1 - a2 ÷s22 + ÷ ç 3 3 ø è (2) ö æa + 2 ç 1 + a2 ÷s33 + a2 + a2 - R 2 = 0, ÷ ç 3 2 1 ø è яке раніше було використано в способі [7]. Для недеформованого, тобто ізотропного матеріалу, коли sp = sp = sp = sT , маємо а1= а2= а3=0 та 1T 2T 3T 2 sT , поверхня текучості буде відповідати 3 відомій умові сталості енергії формозмінення [5]. Значення параметрів а1, а2, а3 та R, які входять до розрахункової формули (1), є функціями границь текучості sp , sp , sC та знаходяться 1T 2T 3T наступним чином. Підставляючи послідовно в рівняння поверхні текучості (2) граничні умови p s11 = s (при s22 = s33 = 0 ), s22 = sp (при 1T 2T s11 = s33 = 0 ) та s33 = sC (при s11 = s22 = 0 ) 3T отримуємо систему з трьох рівнянь R= ì2 ï (sp )2 - 2 2 sp a1 + a2 + a2 + R2 = 0 2 1 3 1T ï 3 1T ï æ a1 ö p 2 ï2 p 2 ç - a2 ÷s + a2 + a2 - R2 = 0 í (s2T ) + 2 ÷ 2T 2 1 3ç 3 è ø ï3 ï ï 2 (sC )2 + 2 æ a1 + a2 ösC + a2 + a2 - R2 = 0 ç ÷ ç 3 ÷ 3T 2 1 ï3 T è ø î із розв’язання якої визначаємо шукані величини: a1 = 2 2ú 2 ê ê 2ú sp êæ sp ö - æ sp ö ú + sp êæ sp ö - æ sC ö ú ç 3T ÷ ç 2T ÷ 2T êç 1T ÷ 3T êç 1T ÷ è ø ú è ø è ø ú è ø 2 ë û ë û 3 sp æ sp + sC ö + sC æ 2sp + sp ö ç 1T ÷ ç 1T ÷ 2T ø 3T è 3T ø 3T è ; 4 a2 = 1 2 sC 3T ì2 é ü 2æ p ï êæ p ö2 æ C ö2 ù C ö ï; ç 2s + s3T ÷a1ý í ç s1T ÷ - ç s3T ÷ ú è ø ú 3 è 1T 3 êè ø ø ï ï ë û î þ 1/ 2 2 é 2 ù æ sp ö - 2 2 sp a + a2 ú . R= ê ç 1T ÷ 1 3 1T ø ê 3è ú ë û Величина sC , що входить в ці рівняння, при3T ймається зі знаком "-". Як приклад використання запропонованого способу, визначимо границю текучості sp магні3T євого сплаву ВМ65-1 у вигляді полоси з поперечним перерізом 42´250мм, що була отримана шляхом пресування [4]. Матеріал має такі харакp p теристики: s =268МПа, s =152МПа, 1T 2T p C =245МПа. Значення sp було s =122МПа, s 3T 3T 3T отримане при випробуванні на розтяг зразка довжиною, що дорівнює товщині полоси (42мм), яка забезпечує отримання достатньо надійного результату. Використовуючи наведені вище формули та значення sp , sp , sC , знайшли: а1=66,5МПа, 1T 2T 3T а2=23,2МПа, а=70,5МПа, R=154,0МПа. Звідки отримали sp =114,2МПа. 3T Як видно, розходження між значенням sp , 3T визначеним за допомогою прямого експерименту (112МПа) та розрахунковим шляхом, становить 7%, що свідчить про ефективність запропонованого способу визначення границі текучості листових анізотропних металевих матеріалів з обмеженою товщиною на розтяг у напрямку товщини листа. Таким чином, досягнення поставленої мети забезпечується випробовуванням трьох зразків, що дає більш високу точність у порівнянні з відомим способом. Джерела інформації: 1. ГОСТ 1497. Металлы. Методы испытаний на растяжение. - М.: 1983. 2. Каминский А.А., Бастуй В.Н. Деформационное упрочнение и разрушение материалов при переменных процессах нагружения. - К.: - Наукова думка, 1985. 3. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов, ч.2. - М.: - Машиностроение, 1974. С.8890. 4. Микляев П.Г., Фридман Я.Б. Анизотропия механических свойств материалов. - М.: - Металлургия, 1969. С. 91-93. 5. Писаренко Г.С., Можаровский Н.С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. - К.: - Наукова думка, 1985. С. 86, 113. 6. Бастун В.Н., Каминский А.А. Прикладные проблемы механики процессов деформационного упрочнения конструкционных металлических материалов. Прикладная механика. 2005, №10. С. 12-52. 5 40691 7. Бастун В.М., Белокуров В.М. Спосіб визначення коефіцієнта деформаційної анізотропії ме Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 талевих матеріалів. Патент №20003 на корисну модель. Бюл. №1, 2007р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601