Прогнозування деформаційного зміцнення і довговічності циклічно нестабільних матеріалів

Abstract

Проаналізовано дані циклічного деформування матеріалів із різними циклічними властивостями. Встановлено залежність між рівнем додаткового деформаційного зміцнення та механічними характеристиками матеріалу. Запропоновано моделі для врахування впливу виду напруженого стану на деформаційне зміцнення та довговічність за непропорційного циклічного деформування. Моделі побудовано на основі аналізу експериментальних даних циклічного деформування нержавіючої сталі 304. Прогнозування деформаційного зміцнення і довговічності здійснюється за окремого розгляду впливу форми циклу та виду напруженого стану. Для врахування впливу форми циклу використовуються коефіцієнт непропорційності циклу та параметр чутливості до непропорційності, для врахування виду напруженого стану - коефіцієнт виду напруженого стану і відповідний йому параметр чутливості до виду напруженого стану. Результати прогнозування за феноменологічними моделями як деформаційного зміцнення, так і довговічності свідчать про їх достатню ефективність.

Проанализированы данные циклического деформирования материалов с разными циклическими свойствами. Установлена зависимость между уровнем дополнительного циклического упрочнения и механическими характеристиками материала. Предложены модели для учета влияния вида напряженного состояния на деформационное упрочнение и долговечность при непропорциональном циклическом деформировании. Модели построены на основе анализа экспериментальных данных циклического деформирования нержавеющей стали 304. Прогнозирование деформационного упрочнения и долговечности осуществляется при отдельном рассмотрении влияния формы цикла и вида напряженного состояния. Для учета влияния формы цикла используются коэффициент непропорциональности цикла и параметр чувствительности к непропорциональности, для учета вида напряженного состояния - коэффициент вида напряженного состояния и соответствующий ему параметр чувствительности к виду напряженного состояния. Результаты прогнозирования с использованием феноменологических моделей как деформационного упрочнения, так и долговечности свидетельствуют о их достаточной эффективности.

We analyzed data on cyclic deformation of various materials, which differ by their cyclic properties, and revealed the dependence between the level of their additional strain hardening and mechanical characteristics. The models are proposed for taking into account the stressed state effect in prediction of material strain hardening and durability under nonproportional cyclic loading conditions. The proposed models are based on the analysis of experimental data concerning cyclic deformation of stainless steel 304. Prediction of material strain hardening and durability is conducted in framework of analysis of the cycle shape and stressed state type. In order to take into account the cycle shape we use a coefficient of cycle nonproportionality and parameter of material sensitivity to nonproportional loading, while the stressed state type is accounted for by using the coefficient of stressed state type and the respective parameter of material sensitivity to the type of stressed state. The prediction results obtained using phenomenological models of strain hardening and durability demonstrate satisfactory effectiveness of these models.