With the growing demand for the low-weight, but reliable design of plastic products, the finite element modelling of mechanical behaviour of plastic parts becomes more important. However, despite of strong time-dependent behaviour of polymers, the visco-elasticity models are rarely used by engineers in everyday practice. Instead, the elasticity or elastic-plastic material models are used. It is due to lack of well-established visco-elasticity models in the commercial FEA packages, but also due to the traditional (among the engineers) point of view, when plastic is considered to the "metal alike". In this paper, based on the example of problem on creep-buckling of plastic strips, the benchmark of several constitutive models is performed.

Розглянуто варіант ендохронної теорії пластичності для прогнозування асиметричного знакозмінного циклічного навантаження матеріалів. Визначено базові досліди і описана розрахунково-експериментальна методика для конкретизації запропонованого функціоналу пластичності. Показано переваги наведеного підходу при розв'язку конкретних задач.

Досліджено вплив попереднього пластичного деформування (ППД) розтягуванням - стискуванням (e=0; +0,106; -0,102) на порогову тріщиностійкість в алюмінієво-магнієвому сплаві АМг6. Виявлено взаємний зв'язок між кроком борозенок, шорсткістю поверхні руйнування та розмахом порогових коефіцієнтів інтенсивності напружень. На підставі огляду результатів інших авторів і власних досліджень отримано узагальнені дані з впливу ППД на характеристики порогової тріщиностійкості для різних матеріалів при різних рівнях і напрямках ППД.

Отримано співвідношення, що встановлюють зв'язок довжини пластичної зони біля вершини тріщини нормального відриву в пластині з ортотропного матеріалу з величиною границь текучості в напрямку осей анізотропії. Розглянуто випадок, коли тріщина орієнтована в напрямку однієї з осей анізотропії, яка обумовлена деформаційним зміцненням матеріалу на стадії, що передує виникненню тріщини. Показано, що підвищення границь текучості в напрямку осей, які лежать у площині пластини, призводить до зменшення розмірів пластичної зони. Підвищення границі текучості в напрямку нормалі до вказаної площини викликає їх збільшення.

З позицій механіки руйнування розглянуто питання впливу попереднього одноразового та циклічного пластичного деформування матеріалу на статичну та циклічну тріщинотривкість конструкційних сплавів. Описано методи прогнозування впливу попередньої пластичної деформації на швидкість росту втомних тріщин та опір крихкому руйнуванню за умов статичного та циклічного навантажень. Розглянуто модель стабільного та нестабільного росту втомної тріщини, а також її застосування для прогнозування характеристик тріщинотривкості під час статичного та циклічного навантажень з урахуванням історії навантаження. По-новому висвітлено природу розкиду в'язкості руйнування за умов статичного навантаження.

Наведено результати досліджень автора щодо розвитку та розробки теорії визначальних рівнянь процесів пластичного деформування в сучасній математичній теорії пластичності. Розглянуто основні її класичні напрями: теорію текучості й теорію процесів. В основі першого напряму лежить концепція існування граничної поверхні та можливість розкладу деформацій на пружну й пластичну частини. У другому напрямі, що бурхливо розвивається, навпаки, не використовується концепція існування граничних поверхонь і не допускається розклад деформацій на пружну й пластичну частини, за виключенням випадків простого навантаження і простого розвантажування. Прийнято, що у випадку складного навантаження і складного розвантажування деформація є пружнопластичною (неповною пластичною або неповною пружною). Зближення цих двох напрямів у теорії пластичності, як вважає автор, за умов складного навантаження неминуче, оскільки вони призначені для дослідження закономірностей однакових фізико-механічних процесів пластичного деформування різних середовищ. Одну з таких можливостей зближення наведено в даній роботі.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж306.23

Рубрики:

Пластичність матеріалів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Разработана расчетно-экспериментальная методика определения пластических свойств материалов, деформируемых в аппаратах высокого давления с алмазными наковальнями. Для измерения толщины образца в процессе сжатия изготовлено оригинальное устройство на базе трехканального емкостного датчика, оснащенное компьютерной системой обработки информации. Проведено конечноэлементное исследование влияния деформации элементов аппарата на точность измерения толщины образцов. Определены нелинейные зависимости сопротивления сдвигу от давления материалов, используемых в аппаратах высокого давления.

Для довільних неперервних кусково-неперервно диференційованих траєкторій деформування, будь-яких деформацій і типів симетрії властивостей матеріалу на базі теорії простих зміцнюваних матеріалів із пружно-пластичною поведінкою математично строго побудовано загальні визначальні співвідношення деформаційної теорії пластичності. Розглянуто дві умови, за яких це можливо. Розроблено підходи до строгої спеціалізації загальних визначальних співвідношень деформаційної теорії пластичності за допомогою накладання обмежень на деформації, процеси деформування та властивості матеріалів. При цьому обмеження на властивості матеріалів формалізують дані, що одержано в експериментах. Побудовано ряд нових та відомих визначальних співвідношень, які розміщено у вигляді ієрархії за рівнем складності реакції на деформування. Визначено область застосування одержаних фізичних рівнянь. Особливу увагу приділено моделюванню кінцевих та нескінченно малих деформацій ізотропних матеріалів.

Исследовано влияние пластических свойств материала пленки на нагрузочный участок зависимости силы от перемещения индентора для мягкой пленки на твердой подложке. Предложена методика исследования поведения нагрузочных кривых на основе рассмотрения их аппроксимационного степенного спектра.

  Скачати повний текст

У сучасній фізиці міцності і пластичності у випадку пояснення явища пластичної деформації використовують теорію дислокацій. У цьому разі вважається, що ідеальна кристалічна гратка є стійкою і їй властивий високий опір деформації зсуву. Висвітлено нові погляди на явище пластичності з використанням уявлень про нестійкість кристалічної гратки. Класична модель описує стійкість кристалічної гратки за умови, що атоми знаходяться у положенні мінімальної потенціальної енергії, без врахування їх теплової енергії. У запропонованій моделі для пластичних тіл припускається, що атоми кристалічної гратки можуть знаходитися у положеннях, що не відповідають мінімуму їх потенціальної енергії, а стійкість чи нестійкість гратки залежатиме від кінетичної енергії атомів. На двовимірній моделі кристала показано, що ідеальна кристалічна гратка може бути нестійкою відносно зсувної деформацій у деяких кристалографічних напрямах. Зсув атомних площин в такій гратці може здійснюватися за дуже низьких значень зсувних напружень. Опір деформації зсуву, що спостерігається в реальних кристалах, обумовлений густиною дефектів і, перш за все, тонким поверхневим шаром, а в полікристалі - межами зерен і блоків. Проведено аналіз відомих експериментальних даних для підтвердження запропонованої гіпотези.

Предложен параметр напряженного состояния в виде суммы относительных главных напряжений с коэффициентами их влияния. Коэффициенты влияния являются механическими свойствами материала. Диаграмму пластичности при помощи данного показателя предлагается аппроксимировать экспоненциальной функцией. Проверка для трех различных материалов показала достаточную близость опытных точек к диаграмме пластичности. Приведены зависимости, при помощи которых можно произвести расчет коэффициентов влияния на основе испытания образцов в условиях сдвига, одноосного растяжения, плоской деформации и равномерного двухосного растяжения. Даны рекомендации по определению коэффициентов при произвольных видах испытаний. Минимальное количество испытаний - 4.

Запропоновано підхід до визначення усталеної швидкості деформацій ратчетингу за двовісного навантаження залежно від форми геометрії циклу навантаження. На основі аналізу даних, наведених у літературних джерелах, мікроструктурних досліджень і виявленої подібності мікроструктурних утворень після деформування матеріалу за жорсткого і м'якого режимів навантажень для прогнозування швидкості ратчетингу запропоновано використовувати параметр непропорційності циклу. Показано, що за допомогою геометричних параметрів циклу та простих базових експериментів можна задовільно прогнозувати швидкість ратчетингу для складних циклічних траєкторій.

Для аналітичного описання ефекту ратчетингу конструкційних сплавів удосконалено модель циклічної пластичності на основі визначальних рівнянь ендохронної теорії пластичності, яка дозволила задовільно описати кінетику напружено-деформованого стану для широкого спектра циклічних одновісних траєкторій навантаження. Уперше в рамках ендохронної теорії пластичності отримана система визначальних диференційних рівнянь для описання ефекту ратчетингу при двовісному непропорційному навантаженні. На їх підставі розроблено універсальний чисельний алгоритм для моделювання ефекту ратчетингу для довільних плоских траєкторій циклічного навантаження розтягом-стиском і знакозмінним крученням. Для врахування складності траєкторії непропорційного навантаження у разі конкретизації параметрів моделей циклічної пластичності, а також для прогнозування швидкості ратчетингу на усталеній стадії запропоновано використання коефіцієнтів непропорційності циклу. Розроблено методику та проведені експериментальні дослідження впливу виду напруженого стану за пропорційного навантаження на ефект ратчетингу.