Національний аграрний університет (ua)

1. Спосіб оцінки впливу динамічних перевантажень на питому роботу руйн ування пластичного матеріалу, що включає почергове навантаження серії однакових зразків матеріалу статичним розтягуванням в умовах зрівноваженого деформування, одного - до повного поділу на частини, а інших - до заданих ступенів деформацій, вплив на кожен навантажений зразок динамічного імпульсу однакової наперед заданої інтенсивності, повторне навантаження всіх зразків після динамічного перевантаження статичним розтягуванням в умовах зрівноваженого деформування та оцінку впливу динамічних перевантажень на питому роботу руйн ування пластичного матеріалу за параметрами спадаючих ділянок повних діаграм деформування випробуваних зразків, який відрізняється тим, що визначають ступені деформацій, за яких C2 2 (19) 1 3 81037 руйнування матеріалу при "чистому" статичному розтягуванні. В загальному випадку при дії динамічних перевантажень різної інтенсивності, що здійснюються на різних стадіях деформування, може реалізуватись широкий спектр значень питомої роботи руйнування пластичного матеріалу. Постановка випробувань для реалізації такого широкого спектру значень питомої роботи руйнування не вважається за можливу. Однак, без знання законів зміни питомої роботи руйнування пластичного матеріалу під дією динамічних імпульсів різної інтенсивності, що здійснюються на різних стадіях деформування, неможливо розробити нові методи розрахунку конструкційних елементів на міцність під впливом як статичного навантаження, так і з врахуванням динамічних перевантажень. Найбільш близький за технічною сутністю до рішення, що заявляється є спосіб оцінки впливу динамічних перевантажень на питому роботу руйнування пластичного матеріалу, згідно якого серію однакових зразків матеріалу почергово навантажують статичним розтягуванням в умовах зрівноваженого деформування, один до повного поділу на частини, а наступні до заданих ступенів деформацій, кожен навантажений зразок піддають дії динамічного імпульсу однакової наперед заданої інтенсивності, після динамічного перевантаження всі зразки повторно навантажують статичним розтягуванням в умовах зрівноваженого деформування і за параметрами спадаючих ділянок повних діаграм деформування випробуваних зразків оцінюють вплив динамічних перевантажень на питому роботу руйн ування пластичного матеріалу [M.G. Chausov, A.P. Pyl ypenko. Laws of deformation processes and fracture of plastic steel from point of view of dynamic overloading. - Mekhanika. - 2005. - Nr. 4(54). - P. 2429]. Головним недоліком відомого способу є те, що за його використання можна визначити питому роботу руйн ування пластичного матеріалу лише при дії динамічного імпульсу одної інтенсивності на різних стадіях деформування. Фактично, для того, щоб оцінити весь спектр можливих значень питомої роботи руйнування при дії динамічних імпульсів різної інтенсивності, що здійснюються на різних стадіях деформування, за відомим способом необхідно операцію повторювати для всього спектру дії динамічних імпульсів різної інтенсивності. Практично виконати такі випробування малоймовірно і в підсумку не вдається визначити максимальне і мінімальне значення питомої роботи руйнування пластичного матеріалу. Винаходом ставиться завдання розробки достовірного способу оцінки впливу динамічних перевантажень різної інтенсивності, що здійснюються при різних стадіях де формування, на питому роботу руйнування пластичного матеріалу за рахунок істотного зменшення об'єму випробувань. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що у способі оцінки впливу динамічних 4 перевантажень на питому роботу руйн ування пластичного матеріалу, що включає серію однакових зразків матеріалу які почергово навантажують статичним розтягуванням в умовах зрівноваженого деформування, один до повного поділу на частини, а наступні до заданих ступенів деформацій, кожен навантажений зразок піддають дії динамічного імпульсу однакової наперед заданої інтенсивності, після динамічного перевантаження всі зразки повторно навантажують статичним розтягуванням в умовах зрівноваженого деформування і за параметрами спадаючих ділянок повних діаграм деформування випробуваних зразків оцінюють вплив динамічних перевантажень на питому роботу руйн ування пластичного матеріалу, згідно винаходу визначають ступені деформацій, за яких зафіксовані мінімальне і максимальне значення питомої роботи руйнування пластичного матеріалу, додатково навантажують одну серію зразків, ідентичних до випробуваних, почергово до деформації, за якої зафіксовано мінімальне значення питомої роботи руйнування пластичного матеріалу при дії початкового динамічного перевантаження і піддають кожен із навантажених зразків дії динамічного імпульсу різної інтенсивності, другу серію зразків, ідентичних до випробуваних, почергово навантажують до деформації, за якої зафіксовано максимальне значення питомої роботи руйнування пластичного матеріалу при дії початкового динамічного перевантаження і аналогічно піддають кожен із навантажених зразків дії тих же самих динамічних імпульсів різної інтенсивності, що і при випробуванні першої додаткової серії зразків, після впливу динамічних імпульсів решту незруйнованих зразків першої та другої додаткових серій повторно навантажують статичним розтягуванням в умовах зрівноваженого деформування і за параметрами спадаючих ділянок повних діаграм деформування всіх випробуваних зразків оцінюють вплив всього спектру динамічних перевантажень на питому роботу руйнування пластичного матеріалу, причому вплив динамічних імпульсів різної інтенсивності на двох додаткових серіях зразків при фіксованих ступенях деформацій проводять при різних температурах. При цьому, вдається одразу виділити поточні стани пластичного матеріалу при деформуванні, які в більшій чи меншій мірі піддаються впливові динамічних перевантажень. Здійснюючи в подальшому вплив на матеріал зразків динамічних імпульсів різної інтенсивності саме при встановлених граничних степенях деформацій, залишається лише встановити найбільш небезпечне значення динамічного імпульсу. За найбільш небезпечне значення динамічного імпульсу приймається таке його максимальне значення, при якому зразок практично одразу розділяється на дві частини в процесі дії динамічного перевантаження. Відповідне значення питомої роботи руйнування пластичного матеріалу при заданому найбільш небезпечному значенні динамічного імпульсу буде мінімальним із всіх 5 81037 можливих значень питомої роботи руйнування пластичного матеріалу при дії на матеріал динамічних імпульсів різної інтенсивності, що здійснюються на різних стадіях деформування. Аналогічно можна визначити і максимальне значення питомої роботи руйнування пластичного матеріалу. В даному випадку буде зафіксовано оптимальне значення динамічного імпульсу заданої інтенсивності за того фіксованого ступеня деформації, за якого за відомим способом було визначено початкове максимальне значення питомої роботи руйнування. Всі проміжні значення питомої роботи руйнування пластичного матеріалу потрапляють до широкого спектру значень шуканої величини і фактично характеризують вплив дії динамічних імпульсів різної інтенсивності, що здійснюються на різних стадіях де формування. Методика випробувань реалізована на базі модернізованої випробувальної машини ZD100Pu. Машина обладнана пристосуванням, що дозволяє реалізувати складні режими навантаження (статичний розтяг - динамічне перевантаження - статичний розтяг) із записом повних діаграм деформування. Ще одною перевагою створеної установки є те, що вона обладнана комп'ютеризованою вимірювальною системою з програмним забезпеченням для проведення і обробки результатів випробувань. На фіг. 1 подані результати випробувань низьковуглецевої сталі 20. Динамічні імпульси t q = ò Pdt= 19,1 0 заданої інтенсивності кН·сек здійснювались на різних стадіях де формування. Аналіз результатів випробувань показав, що максимальне значення питомої роботи руйнування зафіксоване при "чистому" статичному розтягуванні Ар=0,0139 кН/мм 3, а мінімальне Ар=0,0097 кН/мм 3 при ступені деформації ε=0,35 %. У відповідності із запропонованим способом додатково при ε=0,35 % була випробувана серія аналогічних зразків при дії динамічних імпульсів різної інтенсивності q=25; 30; 34; 36; 41,6; 44 кН·сек. З'ясувалось, що q=44 кН·сек є найбільш небезпечним значенням імпульсу, так як при цьому впливі зразок практично одразу розділяється на дві частини в процесі динамічного перевантаження. Виміряне значення питомої роботи руйнування сталі в даному випадку виявилось рівним Ар=0,0056 кН/мм 3. Слід врахувати, що зміна робочої температури при деформуванні перспективних конструкційних матеріалів може викликати фазові чи інші перетворення, що може істотно позначитись на питомій роботі руйнування пластичних матеріалів. Тому пропонується здійснювати вплив динамічних імпульсів різної інтенсивності на матеріал зразків при фіксованих ступенях деформації зразків, а також і при різних температурах. Тим самим враховується і вплив температури на питому роботу руйнування пластичного матеріалу. 6 Таким чином, застосування способу дозволяє суттєво скоротити об'єм випробувань і при цьому підвищується достовірність оцінки впливу динамічних перевантажень різної інтенсивності на питому роботу руйн ування пластичного матеріалу.