Александр Дмитриевич Хван
394018, г. Воронеж, Университетская пл., 1
Alexander D. Khvan
1, Universitetskaya pl., Voronezh, 394018
Дмитрий Владимирович Хван
394026, г. Воронеж, Московский пр., 14
Dmitry V. Khvan
14, Moskovskii pr., Voronezh, 394026
Алексей Алексеевич Воропаев
394026, г. Воронеж, Московский пр., 14
Alexey A. Voropaev
14, Moskovskii pr., Voronezh, 394026
Эффект Баушингера является одним из фундаментальных свойств большинства металлических сплавов при их пластическом деформировании в условиях немонотонного нагружения. Поэтому в теории пластичности придается важное значение разработкам методов количественной оценки этого эффекта. Знание параметра, характеризующего указанный эффект, необходимо для определения напряженного состояния в пластически деформируемых заготовках при обработке металлов давлением. Для определения этого параметра чаще всего проводят стандартные испытания образцов на растяжение с последующим их сжатием. Его величину находят как отношение условного предела текучести при сжатии к значению напряжения предварительного растяжения. При этом, как правило, испытывают на растяжение-сжатие цилиндрические образцы (~10 шт.). Согласно традиционному способу предварительно растягивают длинномерные стандартные образцы до различных степеней пластических деформаций, после чего из этих образцов вырезают короткие образцы для испытания на сжатие согласно стандарту в целях определения условного предела текучести на сжатие с допуском на пластическую деформацию 0,2 %. Выполнение таких испытаний связано с большими затратами времени и материалов. В данной работе предложен новый способ оценки эффекта Баушингера, заключающийся в испытании одного длинномерного образца на растяжение с последующим сжатием его в специальном устройстве, позволяющем деформировать предварительно растянутый образец без искривления в условиях линейного напряженного состояния. Указанное устройство спроектировано, изготовлено и прошло соответствующие испытания. Устройство включает в себя поддерживающие элементы в виде секторов конической формы, препятствующих искривлению при сжатии длинномерного цилиндрического образца с соотношением длины рабочей части к диаметру в пределах от 5 до 10. Представлены результаты экспериментального определения параметра β, характеризующего указанный эффект. Результаты сопоставления значений параметра β, полученных новым и традиционным способами позволяют сделать вывод о допустимости его определения однообразцовым способом. В целях уменьшения трудоемкости выполнения испытаний, связанных с определением параметра, предлагается аппроксимация его в виде экспоненты как функции величины пластической деформации. При этом достаточно определить одно значение β0 при пластических деформациях, больших 0,05. В связи с этим β0 можно рассматривать как новую характеристику материала. Расчетные данные достаточно хорошо согласуются с опытными. Определены значения β0 для ряда исследованных марок сталей.
The Bauschinger effect is one of the fundamental properties of most metal alloys exposed to plastic deformation under non-monotonic loading. Development of the methods for quantifying this effect is one the important issues of the theory of plasticity. Calculation of the parameter characterizing the aforementioned effect is required for determination of the stress state in plastically deformable blanks upon pressure metal treatment. The value of the parameter (determined in standard tensile tests followed by subsequent compression of samples) is defined by the ratio of the conditional yield strength of the sample under compression to the value of the preliminary tensile stress. A series of cylindrical samples (~10 pcs.) is usually taken for tensile-compression tests. According to the traditional procedure, long-size standard specimens are pre-stretched to various degrees of plastic deformation. After that short specimens are cut out from those specimens for compression tests to determine the conditional compressive yield strength with a tolerance of 0.2% for plastic deformation. Such a procedure is rather time consuming and expensive. We propose and develop a new single-model method for estimating the Bauschinger effect which consists in testing of a single long-size specimen for tension followed by compression of the specimen in a special device providing deformation of a previously stretched specimen without flexure under conditions of a linear stress state. The device was designed, manufactured and underwent the appropriate tests. The device contains supporting elements in the form of conical-shaped sectors that prevent flexure of a long cylindrical specimen upon compression, a ratio of the working part length to diameter ranges from 5 to 10. The results of experimental determination of the parameter β characterizing the indicated effect are presented. The results of comparing the values of the parameter β determined by the developed and traditional methods revealed the possibility of determining the parameter β using the proposed method. To reduce the complexity of performing tests related to determination of the parameter β we approximated it in the form of an exponent as a function of the magnitude of plastic deformation and determine the only one value of β0 under plastic deformations exceeding 0.05. In this regard, β0 can be considered a new characteristic of the material. The calculated data are in good agreement with the experimental results. The values of β0 are determined for a number of studied steel grades.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.