Однообразцовый способ оценки эффекта Баушингера

Эффект Баушингера является одним из фундаментальных свойств большинства металлических сплавов при их пластическом деформировании в условиях немонотонного нагружения. Поэтому в теории пластичности придается важное значение разработкам методов количественной оценки этого эффекта. Знание параметра, характеризующего указанный эффект, необходимо для определения напряженного состояния в пластически деформируемых заготовках при обработке металлов давлением. Для определения этого параметра чаще всего проводят стандартные испытания образцов на растяжение с последующим их сжатием. Его величину находят как отношение условного предела текучести при сжатии к значению напряжения предварительного растяжения. При этом, как правило, испытывают на растяжение-сжатие цилиндрические образцы (~10 шт.). Согласно традиционному способу предварительно растягивают длинномерные стандартные образцы до различных степеней пластических деформаций, после чего из этих образцов вырезают короткие образцы для испытания на сжатие согласно стандарту в целях определения условного предела текучести на сжатие с допуском на пластическую деформацию 0,2 %. Выполнение таких испытаний связано с большими затратами времени и материалов. В данной работе предложен новый способ оценки эффекта Баушингера, заключающийся в испытании одного длинномерного образца на растяжение с последующим сжатием его в специальном устройстве, позволяющем деформировать предварительно растянутый образец без искривления в условиях линейного напряженного состояния. Указанное устройство спроектировано, изготовлено и прошло соответствующие испытания. Устройство включает в себя поддерживающие элементы в виде секторов конической формы, препятствующих искривлению при сжатии длинномерного цилиндрического образца с соотношением длины рабочей части к диаметру в пределах от 5 до 10. Представлены результаты экспериментального определения параметра β, характеризующего указанный эффект. Результаты сопоставления значений параметра β, полученных новым и традиционным способами позволяют сделать вывод о допустимости его определения однообразцовым способом. В целях уменьшения трудоемкости выполнения испытаний, связанных с определением параметра, предлагается аппроксимация его в виде экспоненты как функции величины пластической деформации. При этом достаточно определить одно значение β₀ при пластических деформациях, больших 0,05. В связи с этим β₀ можно рассматривать как новую характеристику материала. Расчетные данные достаточно хорошо согласуются с опытными. Определены значения β₀ для ряда исследованных марок сталей.

1. Дель Г. Д. Технологическая механика. — М.: Машиностроение, 1978. — 180 с.

2. Талыпов Г. Б. Исследование эффекта Баушингера/ Известия АН СССР. Механика и машиностроение. 1964. № 6. С. 131 – 137.

3. Талыпов Г. Б. К теории пластичности, учитывающей эффект Баушингера / Инженерный журнал. МТТ. 1966. № 6. С. 81 – 88.

4. Дель Г. Д., Гезе Г., Елисеев В. В., Меньших Я. В. Определение параметров эффекта Баушингера при моделировании процессов листовой штамповки / Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2000. № 3. С. 12 – 15.

5. Романов А. Е., Гаденин М. М. Методы определения циклического эффекта Баушингера / Заводская лаборатория. 1972. Т. 38. № 1. С. 99 – 102.

6. Томилов Ф. Х., Хван Д. В., Толстов С. А. Оценка эффекта Баушингера по результатам испытаний стандартных плоских образцов в цикле растяжение – сжатие / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1995. Т. 61. № 11. С. 51 – 53.

7. Зильберг Ю. В., Малыш А. Д. К вопросу об эффекте Баушингера / Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2007. № 6. С. 10 – 18.

8. Елисеев В. В., Крупин Е. П., Кривенко Е. А. Исследование влияния релаксации остаточных напряжений на эффект Баушингера при реверсивном кручении / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 12. С. 14 – 15.

9. Комарцов Н. Н., Лужанская Т. А., Рычков Б. А. Эффект Баушингера при сложном нагружении / Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2010. Т. 15. № 3-1. С. 853 – 855.

10. Шапиевская В. А. Экспериментальные методы определения параметров эффекта Баушингера / Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. № 1. С. 3 – 8.

11. Дель Г. Д., Елисеев В. В., Шапиевская В. А. Экспериментальное исследование эффекта Баушингера анизотропных металлов / Известия РАН. Механика твердого тела. 2014. № 5. С. 98 – 104.

12. Мерсон Д. Е., Васильев Е. В., Виноградов А. Ю. Количественная оценка эффекта Баушингера в магниевых сплавах с эффектом асимметрии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 3. С. 55 – 58.

13. Каратушев С. И., Храмова Д. А., Пехов В. А. Эффект Баушингера при различных видах пластической деформации / Изв. вузов. Машиностроение. 2017. № 12. С. 45 – 50. DOI: 10.18698/0536-1044-2017-12-45-50.

14. ГОСТ 25.503–80. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. — М.: Стандарт, 1981. — 95 с.

15. Хван А. Д., Хван Д. В., Воропаев А. А., Рукин Ю. Б. Устройство для пластического сжатия длинномерных цилиндрических образцов в условиях линейного напряженного состояния / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. ¹ 8. С. 61 – 64. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-8-61-64.