Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет), Москва, Россия:

В. А. Демин, профессор кафедры МТ6

Тульский государственный университет, Тула, Россия:
А. В. Черняев, профессор кафедры «Механика пластического формоизменения» (МПФ), эл. почта: sovet01tsu@rambler.ru
В. И. Платонов, доцент кафедры МПФ
В. А. Коротков, старший научный сотрудник кафедры МПФ

Предложена новая методика обработки результатов экспериментальных исследований по построению кривых упрочнения и определению коэффициентов развивающейся анизотропии листового материала в условиях высоких температур. Существующая методика основана на поэтапном растяжении образцов с нагревом, охлаждением и измерением их размеров на каждом этапе деформирования, что приводит к значительным временным затратам и погрешностям измерений. Предлагаемая методика предполагает растяжение одного плоского стандартного образца до разрушения с последующей обработкой участка равномерной деформации диаграммы «нагрузка – перемещение». В зоне расчетной длины образца выделен ряд сечений, в которых проведено измерение размеров по ширине и толщине до и после растяжения. Приняв масштаб записи по диаграмме «нагрузка – перемещение», можно определить ширину и толщину образца в выбранном сечении в любой момент деформирования. C учетом соответствующей данному моменту нагрузки вычислены величины сопротивления материала деформированию и интенсивности деформаций, что позволяет построить кривую упрочнения материала. Используя информацию об изменении ширины и толщины образца в процессе растяжения, можно оценить анизотропию механических свойств исследуемого материала и ее развитие в процессе деформирования. Для построения кривых упрочнения анизотропного материала и оценки развивающейся анизотропии необходимо проведение исследований для образцов, вырезанных в направлениях 0, 45 и 90 град относительно направления прокатки листа при заданной температуре и скорости деформации в изотермических условиях. Предложенная методика позволяет существенно упростить процесс экспериментального определения механических свойств листового материала, что актуально для труднодеформируемых алюминиевых и титановых сплавов, находящих применение в авиационной и космической технике, деформирование которых осуществляется в условиях вязкопластического течения.

1. Яковлев С. П., Чудин В. Н., Яковлев С. С., Соболев Я. А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов. — М. : Машиностроение, 2004. — 427 с.
2. Яковлев С. П., Чудин В. Н., Соболев Я. А., Яковлев С. С., Трегубов В. И., Ларин С. Н. Изотермическая пневмоформовка анизотропных высокопрочных листовых материалов. — М. : Машиностроение, 2009. — 352 с.
3. Яковлев С. С., Черняев А. В., Трегубов В. И. Изотермическое деформирование осесимметричных деталей в режиме кратковременной ползучести. — Тула : ТулГУ, 2010. — 161 с.
4. Чудин В. Н., Яковлев С. С. Осесимметричное обратное выдавливание при вязкопластичности // Кузнечноштамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 11. С. 14–17.
5. Чудин В. Н. Процесс горячей раздачи при вязкопластическом деформировании // Заготовительные производства в машиностроении. 2017. Т. 15, № 5. С. 217–219.
6. Черняев А. В., Гладков В. А., Чудин В. Н. Формообразование давлением кольцевых ребер на трубе // Технология машиностроения. 2018. № 9. С. 10–14.
7. Xu Y., Zhan L., Huang M., Liu C., Wang X. Anisotropy in creepageing behavior of textured Al – Cu – Mg alloy // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. 2018. No. 1. P. 40–46.
8. Tian H.-B., Kang D. A study on determining hardening curve for sheet metal // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2003. Vol. 43, No. 12. P. 1253–1257.
9. Liu K., Lang L., Cai G., Yang X., Liu B. A novel approach to determine plastic hardening curves of AA7075 sheet utilizing hydraulic bulging test at elevated temperature // International Journal of Mechanical Sciences. 2015. Vol. 100. P. 328–338.
10. Гречников Ф. В., Ерисов Я. А., Зайцев В. М. К расчету среднего значения коэффициента анизотропии листовых материалов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16, № 4. С. 154–157.
11. ГОСТ 9651–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах. — Введ. 01.01.1986.
12. Ашкенази Е. К., Ганов Э. В. Анизотропия конструкционных материалов. — Л. : Машиностроение, 1980. — 247 с.
13. Хилл Р. Математическая теория пластичности. — М. : ГИТТЛ, 1956. — 407 с.
14. Грязев М. В., Травин В. Ю., Яковлев С. С. Технологические параметры вытяжки с утонением стенки толстостенных осесимметричных заготовок из анизотропных материалов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2015. № 10. С. 3–11.
15. Яковлев С. С., Ремнев К. С. Складкообразование при вытяжке осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. Т. 654, № 9. С. 39–47.
16. Cao J., Fuguo L., Xinkai M., Zhankun S. Study of fracture behavior for anisotropic 7050-T7451 high-strength aluminum alloy plate // International Journal of Mechanical Sciences. 2017. Vol. 128–129. P. 445–458.
17. Morin D., Fourmeau M., Borvik T., Benallal A., Hopperstad O. S. Anisotropic tensile failure of metals by the strain localization theory: An application to a high-strength aluminium alloy // European Journal of Mechanics – A/Solids. 2018. Vol. 69. P. 99–112.
18. Чудин В. Н. Вязкопластическое деформирование анизотропной трубы коническим инструментом // Заготовительные производства в машиностроении. 2014. № 7. С. 13–16.
19. Яковлев С. С., Ларин С. Н., Соболев Я. А., Платонов В. И. Изотермическое деформирование куполообразных оболочек из высокопрочных анизотропных материалов в режиме ползучести // Вестник машиностроения. 2014. № 11. С. 80–84.
20. Шинкин В. Н. Расчет кривизны стального листа при правке на восьмироликовой машине // Черные металлы. 2017. № 2. С. 46–50.
21. Шинкин В. Н. Расчет изгибающих моментов стального листа и реакций опор рабочих роликов при правке на восьмироликовой машине // Черные металлы. 2017. № 4. С. 49–53.
22. Shinkin V. N. Arithmetical method of calculation of power parameters of 2N-roller straightening machine under flattening of steel sheet // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 22–27.
23. Shinkin V. N. Springback coefficient of the main pipelines’ steel large-diameter pipes under elastoplastic bending // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 28–33.
24. Larin S. N., Platonov V. I., Nuzgdin G. A. Technological exercise of cell structure forming // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 736. P. 122–126.
25. Larin S. N., Platonov V. I., Bessmertnyi A. V. Pneumatic shaping of materials with short-term creep // Russian Engineering Research. 2017. Vol. 37, No. 7. P. 589–592.
26. Larin S. N., Platonov V. I., Solomonov K. N. Approach to assessment of microdamages accumulated during the constrained molding of shells made of the material subject to energy theory of creep and damage // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2017. Vol. 52, No. 4. P. 679–684.
27. Ларин С. Н., Платонов В. И., Коротков В. А. Проектирование матрицы для вытяжки материалов, обладающих плоскостной анизотропией механических свойств // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 83–87.
28. Пасынков А. А., Борискин О. И., Ларин С. Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 80–84.