Построение деформационного критерия прочности конструкционных материалов с учетом вида напряженного состояния на основе прецизионных испытаний и томографических исследований образцов
Автор: Мария Владимировна Захарова
Соавторы: Трефилов Сергей Иванович
Организация: ФГУП ЦНИИмаш
При проектировании конструкций предъявляются высокие требования к точности расчетов запасов прочности. При расчетах критерием прочности считается достижение предельной интенсивности пластических деформаций в какой-либо зоне конструкции. Как показано в данной работе предельная деформация существенно зависит от типа напряженного состояния, который характеризуется безразмерными параметрами: объемностью, углом Лоде.
Целью работы является определение вида зависимости предельной интенсивности деформации от типа напряженного состояния. Для определения указанной зависимости проводились испытания образцов с реализацией различных видов напряженного состояния.
Исследовалось растяжение образцов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Рассматривался гладкий цилиндрический образец, а так же образцы с кольцевыми выточками (концентраторами) радиусов 2,5 мм, 1 мм, 0,5 мм. Образец растягивался с постоянной скоростью перемещения захватов на сверхпрецизионном испытательном оборудовании, что позволяло остановить эксперимент в момент инициации разрушения. Далее проводилась томографическая диагностика испытанных образцов с целью выявления места инициации разрушения. Следующим шагом определялись значения расчетных параметров напряженного состояния в зоне начала разрушения. Расчет напряженно-деформированного состояния проводился с помощью программного комплекса SIMULIA Abaqus в геометрически и физически нелинейной постановке. В качестве модели материала использовался вариант теории пластического течения с нелинейным изотропным упрочнением.
В ходе изучения образцов с выточкой выявлена нетипичная зависимость. Максимальная деформация по расчетам реализуется вблизи концентраторов, однако инициация разрушения происходит в середине образца, как и в случае гладкого.
В работе представлена выявленная зависимость предельной деформации от коэффициента объемности для всех исследуемых образцов (найдена искомая зависимость для угла Лоде равном 1). В настоящий момент ведется работа по определению данной зависимости для остальных углов Лоде.
