<?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">10.26896/1028-6861-2023-89-8-55-61</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">zldm-1999</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>ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>TESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Влияние масштабного фактора на модуль нормальной упругости стали, определяемый растяжением образцов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>The scale factor effect on Young’s modulus of steel specimens determined by tensile tests</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>Артем 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>Горячкина</surname><given-names>М. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Goryachkina</surname><given-names>M. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Мария Викторовна Горячкина</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Maria V. Goryachkina</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>Поройков</surname><given-names>А. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Poroykov</surname><given-names>A. Yu.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Антон Юрьевич Поройков</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Anton Yu. Poroykov</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>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>Панькина</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Pankina</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Анастасия Алексеевна Панькина</p><p>111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Anastasia A. Pankina</p><p>14, Krasnokazarmennaya ul., Moscow, 111250</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></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><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>24</day><month>08</month><year>2023</year></pub-date><volume>89</volume><issue>8</issue><fpage>55</fpage><lpage>61</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Матюнин В.М., Марченков А.Ю., Горячкина М.В., Поройков А.Ю., Жгут Д.А., Каримбеков М.А., Панькина А.А., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Матюнин В.М., Марченков А.Ю., Горячкина М.В., Поройков А.Ю., Жгут Д.А., Каримбеков М.А., Панькина А.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Matyunin V.M., Marchenkov A.Y., Goryachkina M.V., Poroykov A.Y., Zhgut D.A., Karimbekov M.A., Pankina A.A.</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/1999">https://www.zldm.ru/jour/article/view/1999</self-uri><abstract><p>Модуль нормальной упругости считается достаточно устойчивой физико-механической характеристикой материалов, мало зависящей от их состава и структуры. Среди факторов, влияющих на модуль нормальной упругости, выделяют температуру и анизотропию. Сведения о влиянии масштабного фактора на модуль нормальной упругости весьма ограничены, а иногда и противоречивы. Цель данной работы — исследование влияния масштабного фактора на модуль упругости стали 45, определяемый растяжением геометрически подобных образцов с разным исходным диаметром. Испытания образцов проводили на универсальной машине Instron 8801 со скоростью деформирования 0,1 мм/мин при комнатной температуре. Упругие деформации при растяжении измеряли двумя способами — с помощью навесного экстензометра и методом корреляции цифровых изображений. Оба метода показали достаточно близкие результаты при испытании образцов одинакового диаметра. Однако метод корреляции цифровых изображений позволил выполнить измерения упругих деформаций на образцах малого диаметра, на которых нельзя было закрепить экстензометр. Установлено снижение модуля упругости с увеличением исходного диаметра образца. Получены графические зависимости модуля упругости от диаметра образца и площади его поперечного сечения. Изложены возможные причины снижения модуля упругости под влиянием масштабного фактора. Среди этих причин основными можно считать уменьшение удельной поверхности и удельной поверхностной энергии, увеличение деформируемого объема, снижение скорости деформации при постоянной скорости деформирования. Уменьшение модуля упругости под воздействием масштабного фактора необходимо учитывать в расчетах на прочность и при оценке остаточного ресурса деталей и конструкций с относительно большими сечениями и толщинами стенок.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The modulus elasticity (or Young’s modulus) is considered to be a rather stable physical and mechanical characteristic of metallic materials being a weak function of the chemical composition and structure. However, the temperature and anisotropy can be referred as the main factors affecting the Young modulus. Scanty data on the scale factor effect on Young’s modulus are sometime even contradictory. We present the results of studying the impact of the scale factor on Young’s modulus of steel 45 determined by the tension of cylindrical tensile specimens with different initial diameters on an Instron 8801 machine with a movable traverse speed of 0.1 mm/min at room temperature. An extensometer and a digital image correlation (DIC) method were used to measure elastic deformations. Both methods showed fairly close results during tensile testing of specimens with equal diameters. DIC method made it possible to measure elastic deformations on small-size specimens on which it was impossible to fix the extensometer. A decrease in the Young modulus with an increase in the specimen diameter has been revealed. Graphical dependences of the Young modulus on the specimen diameter and cross-sectional area have been obtained. Possible reasons for the decrease in the Young modulus under the influence of the scale factor have been indicated. A decrease in the specific surface area and specific surface energy, an increase in the deformable volume, and a decrease in the strain rate at a constant movable traverse speed are among the main reasons. The decrease in Young’s modulus under the influence of the scale factor must be taken into account in strength calculations and in assessing the residual life of large-scale parts and structures with relatively large cross sections and wall thicknesses.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>модуль нормальной упругости</kwd><kwd>растяжение образцов</kwd><kwd>экстензометр</kwd><kwd>метод корреляции цифровых изображений</kwd><kwd>масштабный эффект</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>Young’s modulus</kwd><kwd>tensile tests</kwd><kwd>extensometer</kwd><kwd>digital image correlation</kwd><kwd>scale factor</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">Husain A., La P., Hongzheng Y., Jie S. Influence of temperature on mechanical properties of nanocrystalline 316L stainless steel investigated via molecular dynamics simulations / Materials. 2020. Vol. 13. N 12. P. 2803. DOI: 10.3390/ma13122803</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Husain A., La P., Hongzheng Y., Jie S. Influence of temperature on mechanical properties of nanocrystalline 316L stainless steel investigated via molecular dynamics simulations / Materials. 2020. Vol. 13. N 12. P. 2803. DOI: 10.3390/ma13122803</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wang W., Liu B., Kodur V. Effect of temperature on strength and elastic modulus of high-strength steel / Journal of Materials in Civil Engineering. 2013. Vol. 25. N 2. P. 174 – 182. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000600</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wang W., Liu B., Kodur V. Effect of temperature on strength and elastic modulus of high-strength steel / Journal of Materials in Civil Engineering. 2013. Vol. 25. N 2. P. 174 – 182. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000600</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tromans D. Elastic anisotropy of HCP metal crystals and polycrystals / Int. J. Recent Res. Appl. Stud. 2011. Vol. 6. N 4. P. 462 – 483.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tromans D. Elastic anisotropy of HCP metal crystals and polycrystals / Int. J. Recent Res. Appl. Stud. 2011. Vol. 6. N 4. P. 462 – 483.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Gol’dshtein R. V., Mokryakov V. V., Chentsov A. V., et al. Anisotropy of the effective elastic modulus of a steel plate with a lattice of circular holes / Russian Metallurgy (Metally). 2017. P. 838 – 841. DOI: 10.1134/S0036029517100068</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gol’dshtein R. V., Mokryakov V. V., Chentsov A. V., et al. Anisotropy of the effective elastic modulus of a steel plate with a lattice of circular holes / Russian Metallurgy (Metally). 2017. P. 838 – 841. DOI: 10.1134/S0036029517100068</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rozanski A., Rajczakowska M., Serwicki A. The influence of microstructure geometry on the scale effect in mechanical behaviour of heterogeneous materials / J. Composite Mater. 2017. Vol. 24. N 4. P. 557 – 571. DOI: 10.1515/secm-2015-0007</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rozanski A., Rajczakowska M., Serwicki A. The influence of microstructure geometry on the scale effect in mechanical behaviour of heterogeneous materials / J. Composite Mater. 2017. Vol. 24. N 4. P. 557 – 571. DOI: 10.1515/secm-2015-0007</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Petrova Y., Perez-Juste J., Zhang Z., et al. Crystal structure dependence of the elastic constants of gold nanorods / J. Mater. Chem. 2006. Vol. 16. P. 3957 – 3963. DOI: 10.1039/B607364F</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Petrova Y., Perez-Juste J., Zhang Z., et al. Crystal structure dependence of the elastic constants of gold nanorods / J. Mater. Chem. 2006. Vol. 16. P. 3957 – 3963. DOI: 10.1039/B607364F</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Vogl L. M., Schweizer P., Richter G., Spiecker E. Effect of size and shape on the elastic modulus of metal nanowires / MRS Advances. 2021. Vol. 6. P. 665 – 673. DOI: 10.1557/s43580-021-00103–3</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vogl L. M., Schweizer P., Richter G., Spiecker E. Effect of size and shape on the elastic modulus of metal nanowires / MRS Advances. 2021. Vol. 6. P. 665 – 673. DOI: 10.1557/s43580-021-00103–3</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sutton M. A., Orteu J. J., Schreier H. Image correlation for shape, motion and deformation measurements: basic concepts, theory and applications. — NY: Springer New York, 2009. — 322 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sutton M. A., Orteu J. J., Schreier H. Image correlation for shape, motion and deformation measurements: basic concepts, theory and applications. — NY: Springer New York, 2009. — 322 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Griffith A. A. The phenomena of rupture and flow in solids / Proc. Roy. Soc. Lond. 1921. Vol. 221. P. 163. DOI: 10.1098/rsta.1921.0006</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Griffith A. A. The phenomena of rupture and flow in solids / Proc. Roy. Soc. Lond. 1921. Vol. 221. P. 163. DOI: 10.1098/rsta.1921.0006</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Александров А. П., Журков С. Н. Явление хрупкого разрыва. — М.: Гос. техн.-теоретич. изд-во, 1933. — 52 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Aleksandrov A. P., Zhurkov S. N. Brittle fracture phenomenon. — Moscow: Gos. tekhn.-teor. izd., 1933. — 52 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шевандин Е. М., Маневич Ш. С. Эффект масштаба при хрупком разрушении стали / Журнал технической физики. 1946. Т. XVI. С. 1223 – 1234.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shevandin E. M., Manevich Sh. S. Scale effect in brittle fracture of steel / Zh. Tekhn. Fiz. 1946. Vol. XVI. P. 1223 – 1234 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чечулин Б. Б. Масштабный фактор и статистическая природа прочности твердых тел. — М.: Металлургиздат, 1963. — 120 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chechulin B. B. The scale factor and the statistical nature of the strength of solids. — Moscow: Metallurgizdat, 1963. — 120 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Матюнин В. М. Индентирование в диагностике механических свойств материалов. — М.: Издательский дом МЭИ, 2015. — 288 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Matyunin V. M. Indentation in diagnostics of mechanical properties of materials. — Moscow: Izd. dom MÉI. 2015. — 288 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Atkinson M. J. Phenomenology of the size effect in hardness tests with a blunt pyramidal indenter / J. Mater. Sci. 1998. N 33. P. 2937 – 2947.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Atkinson M. J. Phenomenology of the size effect in hardness tests with a blunt pyramidal indenter / J. Mater. Sci. 1998. N 33. P. 2937 – 2947.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Федосов С. А., Пешек Л. Определение механических свойств материалов микроиндентированием. — М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2004. — 98 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedosov S. A., Peshek L. Determination of mechanical properties of materials by microindentation. — Moscow: MGU im. M. V. Lomonosova, 2004. — 98 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Головин Ю. И. Наноиндентирование и его возможности. — М.: Машиностроение, 2009. — 312 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Golovin Yu. I. Nanoindentation and its possibilities. — Moscow: Mashinostroenie, 2009. — 312 p. [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Матюнин В. М., Марченков А. Ю., Казанцев А. Г. и др. Статическая, динамическая и циклическая прочность металла шпилек крупных гидроагрегатов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 9. С. 59 – 66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Matyunin V. M., Marchenkov A. Yu., Kazantsev A. G., et al. Static, dynamic and cyclic strength of metal of large hydraulic unit studs / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2015. Vol. 81. N 9. P. 59 – 66 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru"></mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en"></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>
