Владимир Васильевич Елисеев
394026, Воронеж, Московский проспект, д. 14
Vladimir V. Eliseev
14, Moskovskiy prospekt, Voronezh, 394026
Любовь Владимировна Хливненко
394026, Воронеж, Московский проспект, д. 14
Lyubov V. Khlivnenko
14, Moskovskiy prospekt, Voronezh, 394026
Александр Михайлович Гольцев
394026, Воронеж, Московский проспект, д. 14
Aleksandr M. Goltsev
14, Moskovskiy prospekt, Voronezh, 394026
Цель исследования — поиск оптимальных геометрических размеров прямоугольных образцов с поперечной канавкой, изготовленных из анизотропного материала, при испытании на одноосное растяжение в условиях, близких к плоской деформации. Представлена схема испытания, при которой реализуется механизм разрушения срезом в центре канавки в условиях плоской деформации. Оптимальные геометрические размеры образца (глубину, ширину и длину поперечной канавки) определяли на основе численного моделирования эксперимента в программном комплексе ABAQUS в режиме Explicit. Установлено, что начальная анизотропия материала существенно влияет на деформированное состояние в канавке. Чем больше отношение коэффициентов Лэнкфорда вдоль направления прокатки и поперек этому направлению, тем ближе деформированное состояние в канавке к плоской деформации. Выявлено, что путем изменения геометрии образца с поперечной канавкой можно получить лучшие результаты в реализации плоской деформации в области разрушения образца. Например, для большинства исследованных материалов деформированное состояние в канавке тем ближе к плоскому, чем меньше толщина образца в канавке и ее ширина. Показано, что возможности создания плоской деформации в канавке за счет выбора геометрии образца ограничены сверху для любой начальной анизотропии. Наблюдается момент «насыщения», при котором дальнейшего приближения отношения главных деформаций к нулю в центре канавки после изменения геометрии не происходит. Получены геометрические размеры прямоугольных образцов с поперечной канавкой, рекомендованные для всех типов анизотропных и изотропных листовых материалов при проведении испытаний на растяжение в условиях плоской деформации.
The goal of the study is determination of the optimal geometric dimensions of rectangular anisotropic specimens with a transverse groove when tested for uniaxial tension under conditions close to plane deformation. A test scheme in which the shear fracture mechanism is implemented in the center of the groove under conditions of plane deformation is presented. The optimal geometric dimensions of the specimen (namely, the depth, width and length of the transversal groove) were determined proceeding from numerical simulation of the experiment in the ABAQUS software package in the Explicit mode. It is shown that the initial anisotropy of the material significantly affects the deformed state in the groove. The larger the ratio of the Lankford coefficients along the rolling direction and across this direction, the closer the deformed state in the groove to the plane deformation. It is also shown that change in the geometry of the specimen with a transverse groove can provide better results in implementation of the plane deformation in the region of specimen fracture. The value of the parameter of the deformed state approaches zero when the thickness and width of the groove decrease, as well as when the width of the specimen increases. It is shown that the possibility of forming plane deformation in the groove due to the choice of specimen geometry is limited from above for any initial anisotropy. A moment of «saturation» is observed, at which the ratio of principal strains in the center of the groove does not go any further to zero despite further change in the geometry. A table of geometric dimensions of rectangular specimens with a transverse groove recommended for tensile testing under conditions of plane deformation for all types of anisotropic and isotropic sheet materials is presented.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.