| ArticleName |
Изучение реологических свойств стали 09Г2С с использованием метода
обратного моделирования |
| ArticleAuthorData |
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
Д. А. Павлов, доцент кафедры обработки металлов давлением, канд. техн. наук, эл. почта: d.a.pavlov@urfu.ru
М. В. Ерпалов, старший научный сотрудник научной лаборатории водородной энергетики, канд. техн. наук |
| Abstract |
Исследован процесс растяжения цилиндрических образцов. В практике испытаний на растяжение для расчета эквивалентных напряжений распространение получили модели Бриджмена, Давиденкова – Спиридоновой и Остсемина. Актуальной проблемой определения эквивалентных напряжений на стадии формирования шейки является оценка точности получаемых результатов. Выполнена оценка эффективности известных методик определения эквивалентных напряжений в сечении шейки выполнена способом обратного моделирования процесса испытания образца в программе Deform–2D. При постановке задач компьютерного моделирования процесса растяжения пятикратных образцов с диаметром рабочей части 5 мм в соответствии с ГОСТ 1497–84 использовали кривые упрочнения для стали марки 09Г2С, полученные ранее с применением системы оптического измерения профиля шейки. Кривые упрочнения получили с учетом радиуса кривизны шейки согласно моделям Бриджмена, Давиденкова – Спиридоновой и Остсемина. Точность определения эквивалентных напряжений оценивали путем сравнения зависимостей радиуса кривизны шейки от степени деформации, полученных в ходе компьютерного моделирования и лабораторных экспериментов, а также путем сравнения фактических усилий растяжения и усилия, полученных в компьютерной модели.
Работа выполнена в ФГАОУ ВО «Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина» в рамках соглашения с Министерством науки и высшего образования № 075-03-2023-006 от 16.01.2023 (номер темы FEUZ-2023-0015). |
| keywords |
Реологические свойства, растяжение, кривые упрочнения, шейка, радиус кривизны, абсолютное
удлинение, степень деформации, поправочный коэффициент, эквивалентные напряжения, истинные напряжения |
| References |
1. Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва: Влияние высокого гидростатического давления на механические свойства материалов. — М. : Изд-во иностр. лит., 1955. — 444 с.
2. Davidenkov N. N., Spiridonova N. I. Analysis of the state of stress in the neck of a tension test specimen // Proceedings ASTM. 1946. Vol. 46. P. 1147–1158.
3. Остсемин А. А. К анализу напряженного состояния в эллиптической шейке образца при растяжении // Проблемы прочности. 2009. № 4. C. 19–28.
4. Gerbig D., Bower A., Savic V., Hector L. G. Coupling digital image correlation and finite element analysis to determine constitutive parameters in necking tensile specimens // International Journal of Solids and Structures. 2016. Vol. 97-98. P. 496–509.
5. Vaz-Romero A., Rotbaum Y., Rodriguez-Martinez J. A., Rittel D. Necking evolution in dynamically stretched bars: New experimental and computational insights // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2016. Vol. 91. P. 216–239.
6. G’Sell C., Hiver J. M., Dahoun A., Souahi A. Video-controlled tensile testing of polymers and metals beyond the necking point // Journal of Materials Science. 1992. Vol. 27. P. 5031–5039.
7. Vildeman V. E., Lomakin E. V., Tret’yakova T. V., Tret’yakov M. P. Development of inhomogeneous fields under postcritical deformation of steel specimens in extension // Mechanics of Solids. 2016. Vol. 51. P. 612–618.
8. Sancho A., Cox M. J., Cartwright T., Davies C. M. et al. An experimental methodology to characterise post-necking behaviour and quantify ductile damage accumulation in isotropic materials // International Journal of Solids and Structures. 2019. Vol. 176-177. P. 191–206.
9. Jones M., Hole M., Davies C. M. A comparison of stress triaxiality and strain distributions in notched bar geometries as determined by Bridgman expressions and finite element analysis // Procedia Structural Integrity. 2020. Vol. 28. P. 2078–2085.
10. Lu F., Manik T., Andersen I. L., Holmedal B. A robust image processing algorithm for optical-based stress-strain curve corrections after necking // Journal of Materials Engineering and Performance. 2021. Vol. 30. No. 6. P. 4240–4253.
11. Шинкин В. Н. Прямая и обратная нелинейная аппроксимация зоны упрочнения стали // Черные металлы. 2019. № 3. С. 32–37.
12. Shinkin V. N. Influence of non-linearity of hardening curve on elasticoplastic bend of rectangular rod // CIS Iron and Steel Review. 2019. Vol. 17. P. 39–42.
13. Kim J.-H., Serpantie A., Barlat F., Pierron F., Lee M.-G. Characterization of the post-necking strain hardening behavior using the virtual fields method // International Journal of Solids and Structures. 2013. Vol. 50 P. 3829–3842.
14. Vorob’ev E. V. Peculiarities of neck formation under low-temperature discontinuous yield of metals. Part 1. Axisymmetric deformation // Strength of Materials. 2008. Vol. 40. P. 350–355.
15. Erpalov M. V. A development of computer vision elements for processing the results of tensile tests of specimens and building diagrams of ultimate plasticity // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 966. 012046.
16. Erpalov M. V. Evaluating the range of applicability of existing models of stress distribution in the neck forming on cylindrical specimens during tensile testing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 969. 012081.
17. Erpalov M. V., Khotinov V. A. Optical method to study post-necking material behavior // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2288. 030007.
18. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986. |
