zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2023-89-2-I-76-80zldm-1862Research ArticleМЕХАНИКА МАТЕРИАЛА: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬMATERIALS MECHANICS: STRENGTH, DURABILITY, SAFETYТраектории главных напряжений после пластической деформацииTrajectories of principal stresses after plastic deformationСемыкинВ. Н.SemykinV. N.

Владимир Николаевич Семыкин

394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84

Vladimir N. Semykin

84, 20-letiya Oktyabrya ul., Voronezh, 394006

ПроценкоВ. Н.ProtsenkoV. N.

Вера Николаевна Проценко

394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84

Vera N. Protsenko

84, 20-letiya Oktyabrya ul., Voronezh, 394006

БеськоА. В.BeskoA. V.

Александр Васильевич Бесько

394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84

Aleksandr V. Besko

84, 20-letiya Oktyabrya ul., Voronezh, 394006

СвиридовД. А.SviridovD. A.

Дмитрий Алексеевич Свиридов

394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84

Dmitrii A. Sviridov

84, 20-letiya Oktyabrya ul., Voronezh, 394006

d.a.sviridov@mail.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ВГТУ»РоссияVoronezh State Technical UniversityRussian Federation202323022023892(I)7680Copyright © Семыкин В.Н., Проценко В.Н., Бесько А.В., Свиридов Д.А., 20232023Семыкин В.Н., Проценко В.Н., Бесько А.В., Свиридов Д.А.Semykin V.N., Protsenko V.N., Besko A.V., Sviridov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1862

Эффективность исследований механических напряжений в металлах можно повысить путем изучения и учета полей траекторий главных напряжений (изостат), качественно характеризующих напряженное состояние. Цель работы — определение возможности выявления изостат в образце из стали СтЗ после его пластического деформирования. Для исследований использовали магнитоупругий метод, основанный на зависимости магнитной проницаемости ферромагнитных материалов от действующих в них механических напряжений. Метод реализован с помощью монофазного магнитоупругого измерителя механических напряжений ИМН-4М с базой датчика 5 мм и погрешностью угломера ±2 градуса. Образец — пластина размером 150 х 150 х 4 мм. На ее лицевую и тыльную поверхности наносили координатные сетки с ячейками 10 х 10 мм. Прибором ИМН-4М в узлах сеток измеряли значения углов наклона касательных к траекториям главных напряжений, затем строили изостаты способом последовательной корректировки направления и радиуса кривизны наращиваемой кривой. Пластины пластически деформировали выстрелом мелкой свинцовой дробью с кинетической энергией 1916 Дж. Максимальный выгиб пластины в зоне воздействия основной части заряда составил 7 мм. После выстрела в тех же узлах координатных сеток повторили измерения и вновь построили изостаты. Эксперимент показал: магнитоупругий метод позволяет определить изолинии и после пластического деформирования; траектории присутствуют на лицевой и тыльной поверхностях деформированной пластины; в полях, сформированных выстрелом, имеются изотропные точки и параллельные изолинии. На лицевой и тыльной сторонах формируются изотропные зоны, в которых из-за хаотической ориентации касательных нельзя построить изостаты. Выявлены ≪возмущения≫ полей со срывом упорядоченных потоков траекторий. Результаты работы могут быть полезны исследователям и инженерно-техническим работникам, занимающимся изучением упругих и пластических деформаций.

Improving research efficiency of mechanical stresses in metals can be achieved by studying and taking into account the fields of the trajectories of the main stresses (isostats), which qualitatively characterize the stress state. The purpose of the work was to determine the possibility of detecting the isostates in a St3 steel sample, following its plastic deformation. The methodology is based on the magnetoelastic method, manifested by the dependence of magnetic permeability of ferromagnetic materials upon mechanical stresses, acting in them. The method is implemented using the IMN-4M monophase magnetoelastic meter of mechanical stress: the base of the device gage is 5 mm, the angle meter error is ±2°. The sample is a plate with dimensions of 150 x 150 x 4 mm. Coordinate grids with 10 x 10 mm cells were applied to its front and back surfaces. Using the IMN-4M device, we measured the values of tilt angles for tangents to principal stress trajectories in all nodes, then we created isostates by consecutive adjustment of the direction and radius of curvature for a raised curve. The plastic deformation of a plate was performed by shooting small lead pellets with kinetic energy of 1916 J. The maximum plate curvature in the impact zone of main charge equaled 7 mm. After a shot, the measurements were repeated in the same nodes of coordinate grids, and the isostates were plotted again. The experiment has shown that: the magnetoelastic method makes it possible to detect the isostates even after plastic deformation; the trajectories are present both on front and back surfaces of the deformed plate; isotropic points and parallel isostates are available in fields, formed by the shot. Izotropic zones were formed on front and back surfaces, in which isostates can not be plotted due to random orientation of tangents. The "disturbances" of fields with disruption of regular trajectory flows were detected. The results of the work may be useful for researchers and technical engineers, engaged in the study of elastic and plastic deformations.

пластическое деформированиевыстрел свинцовой дробьюмагнитоупругий методтраектории напряженийизотропные зоныlastic deformationlead pellet shotmagnetoelastic methodtrajectories of stressesisotropic zonesReferencesКуче р А. Т., Семыки н В. Н., Шмулевич С. Д. Кинетика формирования траекторий главных напряжений при сварке / 100-летие изобретения сварки по методу Н. Г. Славя-нова и современные проблемы развития сварочного производства: сб. науч. тр. всесоюзн. науч.-техн. конф. Ч. 3. — Пермь: Пермский политех, ин-т, 1990. С. 124 - 129.Kucher А. Т., Semykin V N., Shmulevich S. D. Kinetics of principal stresses trajectories formation in welding / 100th anniversary of the invention of welding according to the method of N. G. Slavyanov and modern problems of the development of welding production: a collection of scientific papers of the AUUnion Scientific and Technical Conference. Part 3. — Perm': Perm. Politekhn. Inst., 1990. P 124 - 129 [in Russian].Семыки н В. Н., Куче р А. Т. Определение температуры стабилизации изостат / Современные проблемы сварочной науки и техники: тез. докл. межд. науч.-техн. конф. — Рос­тов-на-Дону: Донской гос. техн. ун-т, 1993. С. 81 - 82.Semykin V N., Kucher A. T. Determination of isostat stabilization temperature / Modern problems of welding science and technology: abstrs of the Int. Sci.-Tech. Conf. — Rostov-na-Donu: Don. Gos. Tekhn. Univ., 1993. P 81 - 82 [in Russian].Semykin V N., Protsenko V N., Besko A. V, et al. Small atlas of residual stresses trajectories during surfacing or how to make steel 'transparent' / Welding International. 2021. Vol. 35. Issue 1 - 3. E 91 - 97. DOI: 10.1080/09507116.2021.1945319Semykin V N., Protsenko V N., Besko A. V, et al. Small atlas of residual stresses trajectories during surfacing or how to make steel 'transparent' / Welding International. 2021. Vol. 35. Issue 1 - 3. P 91 - 97. DOI 10.1080/09507116.2021.1945319Попов А. Л., Куров Д. А. Использование температурных следов для неразрушающей диагностики остаточных напряжений в сварном соединении / Вестник МГСУ. 2012. № 8. С. 143 -146.Popov A. L., Kurov D. A. Using temperature traces in non-destructive diagnostics of residual stresses of welded joints / Vestn. MGSU 2012. N 8. P 143 - 146 [in Russian].Семыкин В. Н., Свиридов Д. А., Проценко В. Н., Бесько А. В. Деструкция траекторий главных остаточных сварочных напряжений / Сварка и диагностика. 2018. № 6. С. 24 - 28.Semykin V N., Sviridov D. A., Protsenko V N., Besko A. V Destruction of the trajectories of principal residual welding stresses / Svarka Diagn. 2018. N 6. P 24 - 28 [in Russian].Семыкин В. Н., Проценко В. Н., Свиридов Д. А., Бесько А. В. Снижение остаточных напряжений обработкой выстрелами свинцовой дробью сварных соединений толщиной 12 мм / Сварочное производство. 2022. № 3. С. 49 - 54.Semykin V N., Protsenko V N., Sviridov D. A., Besko A. V Reduction of residual stresses by lead shot treatment of welded joints 12 mm thick / Svar. Proizv. 2022. N 3. P 49 - 54 [in Russian].Семыкин В. Н., Проценко В. Н., Свиридов Д. А., Бесько А. В. Проверка эффективности снятия остаточных сварных напряжений выстрелами свинцовой дробью / Сварка и диагностика. 2022. № 3. С. 47 - 51.Semykin V N., Protsenko V N., Sviridov D. A., Besko A. V Verification of the effectiveness of removing residual welded stresses with lead shots / Svarka Diagn. 2022. N 3. P 47 - 51 [in Russian].Yoshinaga A., Takizawa Т., Yoshi Т. Non-Destructive Measurement of Residual Stress by Magnetostriction Effect / Journal of NDI. 1979. Vol. 28. E 491 - 497 [in Japanese].Yoshinaga A., Takizawa Т., Yoshi T. Non-Destructive Measurement of Residual Stress by Magnetostriction Effect / Journal of NDI. 1979. Vol. 28. P 491 - 497 [in Japanese].Abuku S., Isono T. Measurement of Welding Residual Stress Distribution by means of Magnetic Frobe / Journal of NDI. 1986. Vol. 35. N 11. E 805 - 810 [in Japanese].Abuku S., Isono T. Measurement of Welding Residual Stress Distribution by means of Magnetic Probe / Journal of NDI. 1986. Vol. 35. N 11. P 805 - 810 [in Japanese].Петушков В. Г., Брызгали н А. Г., Титов В. А., Первой В. М. Оценка напряженного состояния сварных металлоконструкций методом магнитоупругой тензометрии / Автоматическая сварка. 1992. № 5. С. 16 - 18.Petushkov V G., Bryzgalin A. G., Titov V A., Pervoi V M. Evaluation of the Stressed State of Welded Metal Structures by Magnetoelastic Tensometry / Avtom. Svarka. 1992. N 5. P 16 -18 [in Russian].Петушков В. Г. Применение взрыва в сварочной технике. — Киев: Наукова думка, 2005. — 756 с.Petushkov V. G. The use of explosion in welding technology. — Kiev: Naukova dumka, 2005. — 756 p. [in Russian].Никули н В. Е., Евстратикова Я. И. Контроль остаточных сварочных напряжений с помощью магнитоанизотропного метода после применения ультразвуковой ударной обработки / Сварка и диагностика. 2019. № 4. С. 38 - 41.Nikulin V E., Evstratikova Ya. I. Control of residual welding stresses using the magnitoanizotropnogo method after the application of ultrasonic peening / Svarka Diagn. 2019. N 4. P38-4 1 [in Russian].Парши н С. Г., Никулин В. Е., Левченк о А. М. Неразрушающий контроль остаточных напряжений при подводной мокрой сварке судостроительной стали с применением порошковой проволоки / Сварка и диагностика. 2021. № 5. С. 24 - 29.Parshin S. G., Nikulin V E., Levchenko A. M. Non-destructive testing of residual stresses during underwater wet welding of shipbuilding steel using flux-cored wire / Svarka Diagn. 2021. N 5. P 24 - 29 [in Russian].Калини н Ю. П., Семыки н В. Н., Ульянов А. В. Компактное устройство для снятия статических характеристик магнитоупругих датчиков / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 1. С. 66 - 67.Kalinin Yu. I., Semykin V N., Ul'yanov A. V Compact device for measuring static characteristics of magnetoelastic sensors / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2013. Vol. 79. N 1. P 66 - 67 [in Russian].Пат. 2593256 Российская Федерация, МПК С 21 D 9/50, С 21 D 1/30, С 21 D 7/06. Способ снижения остаточных сварочных напряжений / Семыкин В. Н., Юршин А. Н.; заявитель и патентообладатель Семыкин Владимир Николаевич. — 2014122903/02; заявл. 04.06.14; опубл. 10.08.16. Бюл. № 22.RF Pat. , Int. CI. С 21 D 9/50, С 21 D 1/30, С 21 D 7/06. Method for reducing residual welding stress / Semykin V N., Yurshin A. N.; applicant and proprietor Semykin Vladimir Nikolaevich. — 2014122903/02; applied 04.06.14; publ. 10.08.16. Byull. N 22 [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.