Спосіб оцінки впливу раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на короткочасне знеміцнення пластичного матеріалу

1. Спосіб оцінки впливу раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на короткочасне знеміцнення пластичного матеріалу, в якому зразок досліджуваного матеріалу статично розтягують в статично невизначеній системі, яка складається з ряду паралельних елементів, до заданих ступенів деформації із заданою швидкіс& тю деформації e стат раптово підвищують швид 2 (11) 1 Винахід відноситься до галузі випробування матеріалів, а саме, до способів оцінки впливу раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на короткочасне розміцнення пластичного матеріалу. В останні роки отримані нові дані про короткочасне розміцнення пластичних матеріалів в процесі раптових змін в режимі навантаження статич но невизначених конструкцій. Цей процес надзвичайно небезпечний, так як може визвати „лавиноподібне” руйнування в кожній статично невизначеній конструкції. Нажаль, поки що не існує достовірних методів кількісної оцінки впливу раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на короткочасне розміцнення пластичного матеріалу. Не зрозуміло також, які 3 83732 параметри процесу деформування пластичного матеріалу підчас таких раптових змін в режимі навантаження статично невизначених систем необхідно приймати в якості базових, щоб однозначно описати таку неоднозначну поведінку пластичного матеріалу. Процес короткочасного розміцнення пластичного матеріалу пов’язаний, в першу чергу, з короткочасною зміною структури матеріалу на мезорівні і з ймовірним адіабатичним розігрівом матеріалу в так званих смугах адіабатичного зсуву (С АЗ) і реалізується навіть в найпростішій статично невизначеній конструкції, коли одночасно навантажуються три паралельних елементи в різних структурних станах і один з цих елементів (з крихкого матеріалу) зненацька раптово руйнується. Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що заявляється, є спосіб оцінки впливу раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на короткочасне розміцнення пластичного матеріалу, згідно якого зразок досліджуваного матеріалу статично розтягують в статично невизначеній системі, яка складається з ряду паралельних елементів, до заданих ступенів деформації із заданою швидкістю деформації & e стат , раптово підвищують швидкість навантаження в системі і оцінюють рівень падіння опору матеріалу деформуванню Ds в процесі короткочасного розміцнення матеріалу [Чаусов Н.Г., Недосека С.А., Пилипенко А.П. Комплексная оценка поврежденности пластичных материалов при различных режимах нагружения. - Техническая диагностика и неразрушающий контроль. -2004. №3. -С.16-21]. Головним недоліком відомого способу є те, що за допомогою нього теж не можливо достовірно оцінити кількісний вплив раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на короткочасне розміцнення пластичного матеріалу. Варто лише збільшити сумарну жорсткість паралельних елементів в ста тично невизначеній системі, тобто додати кількість таких елементів або ж збільшити їх діаметри, і при руйнуванні крихкої проби заданого діаметру зафіксується не прогнозований рівень короткочасного падіння напружень на випробуваному зразку з пластичного матеріалу. В багатьох випадках можна взагалі не зафіксувати короткочасного падіння опору деформуванню пластичного матеріалу. В результаті раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи швидкість навантаження системи може збільшитися настільки не значно, що перерозподіл навантаження в системі буде близький до статичного випадку, тобто навантаження на стержні системи, що залишились не зруйнованими, навпаки зростає. Цей випадок відповідає класичним уявленням про руйнування елементів в статично невизначених конструкціях. Крім того, з використанням відомого методу неможливо кількісно оцінити короткочасне розміцнення пластичного матеріалу при різних раптових змінах в режимі навантаження статично невизначеної системи за одної й тої ж заданої степені деформації матеріалу. 4 Винаходом ставиться завдання розробки достовірного кількісного способу оцінки впливу раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на короткочасне розміцнення пластичного матеріалу. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що додатково послідовно статично розтягують серію однакових зразків досліджуваного матеріалу до заданих ступенів деформації, за зростаючою раптово підвищують швидкість навантаження в системі, фіксують середні значення швидкості & ср деформації матеріалу e стат в процесі різних імпульсів деформації, що викликані відповідними раптовими змінами в режимі навантаження статично невизначеної системи, а вплив раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи на рівень падіння опору матеріалу деформуванню Ds в процесі короткочасного розміцнення пластичного матеріалу оцінюють за залежністю: æ змін ö ç e ср ÷ & Ds = fç ÷, si ç e стат ÷ ç& ÷ è ø де sі - поточне значення опору матеріалу деформуванню при статичному розтягу за заданого ступеня деформації, при якому здійснювалась раптова зміна в режимі навантаження статично невизначеної системи. У пропонуємому способі експериментально & ср обґрунтований кількісний параметр процесу e змін , який однозначно описує поведінку пластичного матеріалу в процесі раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи. Введення ж процедури послідовного раптового підвищення швидкості деформації пластичного матеріалу за одної і тієї ж швидкості деформації пластичного матеріалу дозволяє встановити кількісні залежності короткочасного розміцнення пластичних матеріалів різних класів в залежності від співвідношення швидкостей деформації, що реалізуються в процесі раптових змін в режимі навантаження статично невизначеної системи в порівнянні з статичним розтягом. За величину Ds приймають максимальний рівень зниження напружень в процесі стрибка деформацій. Експериментально також встановлено, що ключову роль при такому складному режимі навантаження пластичного матеріалу відіграє час процесу, тобто швидкість наростання процесу переходу від однієї швидкості деформації матеріалу до іншої. Час процесу раптових змін в режимі навантаження встановлюють в діапазоні t=0,2...2сек, а середні швидкості деформації при таких змінах в & ср діапазоні e змін =1...100%/с. Проведені експерименти на різних матеріалах: сталі 3, 20, ВНС-25, 12Х2МФА, мідь, алюмінієвий сплав Д16, титановий сплав ВТ12 показали, що & ср при швидкостях деформацій e змін