<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">zldm</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Заводская лаборатория. Диагностика материалов</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Industrial laboratory. Diagnostics of materials</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1028-6861</issn><issn pub-type="epub">2588-0187</issn><publisher><publisher-name>ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.26896/1028-6861-2022-88-2-54-63</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">zldm-1601</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МЕХАНИКА МАТЕРИАЛА: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MATERIALS MECHANICS: STRENGTH, DURABILITY, SAFETY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Преобразование кинетических диаграмм вдавливания сферического индентора в диаграммы растяжения для металлических конструкционных материалов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Conversion of the kinetic indentation diagrams of ball indenter into stress-strain curves for metallic structural materials</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Матюнин</surname><given-names>В. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Matyunin</surname><given-names>V. M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Вячеслав Михайлович Матюнин</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vyacheslav M. Matyunin</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250</p></bio><email xlink:type="simple">MatiuninVM@mpei.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Марченков</surname><given-names>А. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Marchenkov</surname><given-names>A. Yu.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Артём Юрьевич Марченков</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Artem Yu. Marchenkov</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Волков</surname><given-names>П. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Volkov</surname><given-names>P. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Павел Владимирович Волков</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Pavel V. Volkov</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Каримбеков</surname><given-names>М. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Karimbekov</surname><given-names>M. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Мырзамамат Арзиевич Каримбеков</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Myrzamamat A. Karimbekov</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Жгут</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Zhgut</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Дарья Александровна Жгут</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Daria A. Zhgut</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Петрова</surname><given-names>М. П.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Petrova</surname><given-names>M. P.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Мария Павловна Петрова</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14150023, Ярославль, Московский проспект, д. 88</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Maria P. Petrova</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 11125088, Moskovskii prosp., Yaroslavl, 150023</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Веремеева</surname><given-names>Н. О.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Veremeeva</surname><given-names>N. O.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Наталья Олеговна Веремеева</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14111250, Москва, ул. Авиамоторная, д. 53</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Natalya O. Veremeeva</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 11125053, Aviamotornaya ul., Moscow, 111250</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Национальный исследовательский университет «МЭИ»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>National research university «Moscow Power Engineering Institute»</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Национальный исследовательский университет «МЭИ»; Ярославский государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>National research university «Moscow Power Engineering Institute»; Yaroslavl State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>Национальный исследовательский университет «МЭИ»; АО «Российские космические системы»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>National research university «Moscow Power Engineering Institute»; JSC «Russian Space Systems»</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2022</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>22</day><month>02</month><year>2022</year></pub-date><volume>88</volume><issue>2</issue><fpage>54</fpage><lpage>63</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Матюнин В.М., Марченков А.Ю., Волков П.В., Каримбеков М.А., Жгут Д.А., Петрова М.П., Веремеева Н.О., 2022</copyright-statement><copyright-year>2022</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Матюнин В.М., Марченков А.Ю., Волков П.В., Каримбеков М.А., Жгут Д.А., Петрова М.П., Веремеева Н.О.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Matyunin V.M., Marchenkov A.Y., Volkov P.V., Karimbekov M.A., Zhgut D.A., Petrova M.P., Veremeeva N.O.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.zldm.ru/jour/article/view/1601">https://www.zldm.ru/jour/article/view/1601</self-uri><abstract><p>Приведен краткий обзор известных подходов к преобразованию диаграмм, полученных индентированием, в диаграммы растяжения. Отмечено, что большинство исследований по преобразованию кинетических диаграмм вдавливания сферического индентора в диаграммы растяжения выполнено в пределах равномерной деформации. Для этого используют различные расчетно-экспериментальные подходы, включая метод конечных элементов (МКЭ) и нейронные сети. Однако, по мнению авторов, такое преобразование целесообразно выполнять с применением установленной связи деформаций при вдавливании и растяжении. Это дает возможность не только более точно выполнить преобразование, но и оценить механические характеристики при растяжении по характеристикам индентирования. В существующих и наиболее часто используемых формулах для определения пластической деформации основным параметром является относительный диаметр отпечатка. Вместе с тем при одном и том же значении относительного диаметра отпечатка и постоянном отношении среднего контактного давления (твердости по Мейеру) к истинному напряжению при растяжении значения деформации при вдавливании и растяжении могут значительно различаться из-за разной способности материалов к деформационному упрочнению. Авторы установили связь истинной упругопластической деформации при растяжении образца с относительной глубиной невосстановленного отпечатка при вдавливании сферического индентора с учетом параметра деформационного упрочнения, определяемого по кинетической диаграмме вдавливания. На основе этой связи разработана методика преобразования кинетической диаграммы вдавливания в диаграмму растяжения в области равномерной деформации с определением предела текучести, временного сопротивления, максимальной равномерной деформации. Методика экспериментально проверена на сталях, алюминиевых, магниевых и титановых сплавах, сильно различающихся по модулю нормальной упругости, характеристикам прочности, пластичности и деформационного упрочнения.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>A brief review of known approaches to converting diagrams obtained by indentation into tension diagrams is presented. It is noted that most studies on the transformation of kinetic diagrams of indentation of a spherical indenter into tension diagrams are carried out within the limits of uniform deformation using both computational and experimental approaches including the finite element method (FEM) and neural networks. However, we consider that such a transformation from one diagram to another can be fulfilled successfully when using the proper relationship between indentation and tension deformations. This makes it possible to obtain both more reliable estimation of the mechanical properties from indentation tests and more accurate transformation of these results into the stress-strain curves. A relative indentation diameter is one of the main parameters used in the most frequently used formulas for determining plastic deformation. However, at the same values of the relative indentation diameters and a constant ratio of the average contact pressure (Meyer hardness) to the true tensile stress, the strain values upon indentation and tensile can differ significantly due to different ability of materials to strain hardening. We determined a relationship between the true elastoplastic deformation in tensile tests and the relative depth of unrecovered indent obtained in indentation tests with allowance for strain hardening. A methodology for converting the kinetic indentation diagram into a tension diagram in the region of uniform deformation has been developed with the possibility of determining the yield strength, tensile strength, and ultimate uniform elongation of tested materials. The developed method was verified by testing steels, aluminum, magnesium and titanium alloys which differ greatly in the modulus of normal elasticity, strength characteristics, ductility and strain hardening.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>кинетическое индентирование</kwd><kwd>сферический индентор</kwd><kwd>диаграммы растяжения и вдавливания</kwd><kwd>деформации</kwd><kwd>напряжения</kwd><kwd>механические свойства</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>kinetic indentation</kwd><kwd>ball indenter</kwd><kwd>stress-strain curves</kwd><kwd>indentation diagrams</kwd><kwd>deformation</kwd><kwd>mechanical properties</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Давиденков Н. Н. Получение диаграмм растяжения на основании определения твердости / Журнал технической физики. 1943. Т. 13. В. 7 – 8. С. 389 – 393.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Davidenkov N. N. Stress-strain curves plotted based on the determination of hardness / Zh. Tekhn. Fiz. 1943. Vol. 13. N 7 – 8. P. 389 – 393 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Марковец М. П. Построение диаграмм истинных напряжений по твердости и технологической пробе / Журнал технической физики. 1949. Т. 19. № 3. С. 371 – 382.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Markovets M. P. Construction of diagrams of true stresses by hardness with technological sample / Zh. Tekhn. Fiz. 1949. Vol. 19. N 3. P. 371 – 382 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tabor D. The Hardness of metals. — Oxford: Clarendon Press, 1951. — 175 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tabor D. The Hardness of metals. — Oxford: Clarendon Press, 1951. — 175 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Давиденков Н. Н., Беляев С. Е., Марковец М. П. Получение основных механических характеристик стали с помощью измерений твердости / Заводская лаборатория. 1945. Т. 11. № 10. С. 964 – 973.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Davidenkov N. N., Belyaev S. E., Markovets M. P. Main mechanical characteristics of steel using hardness measurements / Zavod. Lab. 1945. Vol. 11. N 10. P. 964 – 973 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ahn J.-H., Kwon D. Derivation of plastic stress-strain relationship from ball indentations: examination of strain definition and pileup effect / J. Mater. Res. 2001. Vol. 16. N 11. P. 3170 – 3178. DOI: 10.1557/JMR.2001.0437</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ahn J.-H., Kwon D. Derivation of plastic stress-strain relationship from ball indentations: examination of strain definition and pileup effect / J. Mater. Res. 2001. Vol. 16. N 11. P. 3170 – 3178. DOI: 10.1557/JMR.2001.0437</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зайцев Г. П. Твердость по Бринеллю как функция параметров пластичности / Заводская лаборатория. 1949. Т. 15. № 6. С. 704 – 711.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zaitsev G. P. Brinell hardness as a function of plasticity parameters / Zavod. Lab. 1949. Vol. 15. N 6. P. 704 – 711 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ogar P. M., Gorokhov D. В. The relationship between the deformation of spherical indentation and tensile deformation / Key Eng. Mater. 2017. Vol. 723. P. 363 – 368. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.723.363</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ogar P. M., Gorokhov D. В. The relationship between the deformation of spherical indentation and tensile deformation / Key Eng. Mater. 2017. Vol. 723. P. 363 – 368. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.723.363</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бакиров М. Б., Потапов В. В. Феноменологическая методика определения механических свойств корпусных сталей ВВЭР по диаграммам вдавливания шарового индентора / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2000. Т. 66. № 12. С. 35 – 43.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bakirov M. B., Potapov V. V. Phenomenological method for determining the mechanical properties of WWER vessel steels based on the indentation diagrams of a ball indenter / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2000. Vol. 66. N 12. P. 35 – 43 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Shan Z., Gochale A. Utility of micro-indentation technique for characterization of the constitutive behavior of skin and interior microstructures of die-cast magnesium alloys / Mater. Sci. Eng. A. 2003. Vol. 361. N 1 – 2. P. 267 – 274. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00529-X</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shan Z., Gochale A. Utility of micro-indentation technique for characterization of the constitutive behavior of skin and interior microstructures of die-cast magnesium alloys / Mater. Sci. Eng. A. 2003. Vol. 361. N 1 – 2. P. 267 – 274. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00529-X</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ogar P., Kushnarev V., Kobzova I. Energy approach to determine mechanical properties of materials from the kinetic diagram of spherical indentation / Mater. Today. Proc. 2019. Vol. 19. P. 2342 – 2346. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.07.684</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ogar P., Kushnarev V., Kobzova I. Energy approach to determine mechanical properties of materials from the kinetic diagram of spherical indentation / Mater. Today. Proc. 2019. Vol. 19. P. 2342 – 2346. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.07.684</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sreeranganathan A., Gokhale A., Tamirisakandala S. Determination of local constitutive properties of titanium alloy matrix in boron-modified titanium alloys using spherical indentation / Scripta Mater. 2008. Vol. 58. N 2. P. 114 – 117. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2007.09.023</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sreeranganathan A., Gokhale A., Tamirisakandala S. Determination of local constitutive properties of titanium alloy matrix in boron-modified titanium alloys using spherical indentation / Scripta Mater. 2008. Vol. 58. N 2. P. 114 – 117. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2007.09.023</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mahmoudi A. H., Nourbakhsh S. H. A Neural Networks approach to characterize material properties using the spherical indentation test / Proc. Eng. 2011. Vol. 10. P. 3062 – 3067. DOI: 10.1016/j.proeng.2011.04.507</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mahmoudi A. H., Nourbakhsh S. H. A Neural Networks approach to characterize material properties using the spherical indentation test / Proc. Eng. 2011. Vol. 10. P. 3062 – 3067. DOI: 10.1016/j.proeng.2011.04.507</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Матлин М. М., Мозгунова А. И., Казанкина Е. М., Казанкин В. А. Методы неразрушающего контроля прочностных свойств деталей машин. — М.: Инновационное машиностроение, 2019. — 246 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Matlin M. M., Mozgunova A. I., Kazankina E. M., Kazankin V. A. Methods of non-destructive testing of strength properties of machine parts. — Moscow: Innovatsionnoe mashinostroenie, 2019. — 246 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Matyunin V. M., Marchenkov A. Yu., Abusaif N., Goryachkina M. V., Rodyakina R. V., Karimbekov M. A., Zhgut D. A. Evaluation of Young’s modulus of construction materials by instrumented indentation using a ball indenter / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 8. С. 64 – 68. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-8-64-68</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Matyunin V. M., Marchenkov A. Yu., Abusaif N., Goryachkina M. V., Rodyakina R. V., Karimbekov M. A., Zhgut D. A. Evaluation of Young’s modulus of construction materials by instrumented indentation using a ball indenter / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2021. Vol. 87. N 8. P. 64 – 68 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-8-64-68</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jonson K. L. The correlation of indentation experiments / J. Mech. Phys. Solids. Vol. 19. P. 115 – 126. DOI: 10.1016/0022-5096(70)90029-(31970)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jonson K. L. The correlation of indentation experiments / J. Mech. Phys. Solids. Vol. 19. P. 115 – 126. DOI: 10.1016/0022-5096(70)90029-(31970)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Матюнин В. М., Марченков А. Ю., Волков П. В. Определение условного предела текучести металла по кинетической диаграмме вдавливания сферического индентора / Заводская лаборатория. Диагностика материалов». 2017. Т. 83. № 6. С. 57 – 61.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Matyunin V. M., Marchenkov A. Yu., Volkov P. V. Determination of the offset yield strength point of the metal according to the instrumented indentation diagram with a ball indenter / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2017. Vol. 83. N 6. P. 57 – 61 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Matyunin V. M., Marchenkov A. Yu., Abusaif N., Stasenko N. A. Evaluation of the Elastic Compliance of the Hardness Tester in Instrumented Indentation Tests / Inorg. Mater. 2020. Vol. 56. N 15. P. 1492 – 1498. DOI: 10.1134/S0020168520150157</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Matyunin V. M., Marchenkov A. Yu., Abusaif N., Stasenko N. A. Evaluation of the Elastic Compliance of the Hardness Tester in Instrumented Indentation Tests / Inorg. Mater. 2020. Vol. 56. N 15. P. 1492 – 1498. DOI: 10.1134/S0020168520150157</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
