|
50 Предельные величины эквивалентной деформаций и удельной работы деформации определяются из диаграммы пластичности и ползучести, полученной экспериментальным путем на основе испытаний материала в различных условиях деформирования. При теоретическом анализе процессов обработки металлов давлением оценивается напряженное и деформированное состояния выделенного элемента очага деформации в процессе его формообразования, определяется повреждаемость материала заготовки на каждом этапе деформирования. В дальнейшем находится накопленная повреждаемость в процессе деформирования путем линейного или нелинейного принципа накопления повреждений. Предельные возможности деформирования определяются при достижении величины накопленной повреждаемости в процессе формоизменения, равной 1 или меньшего значения в зависимости от условий эксплуатации изготавливаемого изделия. Приведем феноменологический критерий разрушения анизотропного материала в условиях кратковременной ползучести анизотропного материала. В настоящее время феноменологические модели разрушения изотропного материала при пластическом деформировании развиты в работах В.Л. Колмогорова, А.А. Богатова, Л.Г. Степанского, Г.Д. Деля, В.А. Огородникова и других, а при деформировании в режиме ползучести в исследованиях Ю.Н. Работнова, С.А. Шестерикова, О.В. Соснина, Н.Н. Малинина, К.И. Романова и др. Феноменологический критерий разрушения заготовки из анизотропного материала в условиях кратковременной ползучести разработан на основании экспериментальных исследований [10, И, 26, 30, 38, 39, 45, 69, 77 81, 117]. Принимается, что при вязкопластическом (ползуче-пластическом) формоизменении эквивалентная деформация в момент разрушения гепр и удельная работа разрушения Апр существенно зависят от показателя напряженного состояния а/ае и относительной величины эквивалентной скорости |
55 как локальной потерей устойчивости (шейкообразованием), так и накоплением повреждаемости материала. Ниже приведены основные уравнения и соотношения необходимые для теоретического анализа процессов обработки металлов давлением анизотропных материалов, протекающих в условиях кратковременной ползучести; предложены критерии деформируемости (энергетический и деформационный) анизотропного материала при вязком и вязкопластическом течении материала, связанные с накоплением микроповреждений; разработан критерий локальной потери устойчивости листового анизотропного материала при кратковременной ползучести; приведены методика и результаты экспериментального определения коэффициентов анизотропии и констант уравнений состояний и разрушений специальных алюминиевого и титанового сплавов, применяемых в авиакосмической технике. 2.1. Определяющие соотношения при кратковременной ползучести Рассмотрим деформирование анизотропного материала в условиях кратковременной ползучести. Под кратковременной ползучестью будем понимать медленное деформирование в условиях вязкого (ползучего) или вязкопластического (ползуче-пластического) течения, упругими составляющими деформации пренебрегаем [87, 102, 103, 137]. Считаем, что если величина эквивалентного напряжения <зе меньше некоторой величины соответствующей эквивалентной степени деформации при эквивалентной скорости деформации , то процесс деформирования будет протекать в условиях вязкого течения материала (деформации ползучести), а если величина больше значения сгео, то будет осуществляться процесс деформирования в условиях вязкопластического течения (ползуче-пластическое течение). Величину <56q, разделяющую вязкое и вязкопластическое течения, будем назначить в зависимости от механических свойств материала при заданной 60 "с", а вязкопластического течения индексом ”ср". Например: У, i,?, Rcx, Rc x p,fc,fcPht.a. 2.2. Феноменологические модели разрушения анизотропного материала при деформировании в режиме кратковременной ползучести Предельные возможности формоизменения при пластической обработке материалов и деформировании в режиме вязкого течения материала часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения. В основу этих моделей положен принцип накопления повреждаемости материала при деформировании. Наибольшее распространение получили деформационные и энергетические критерии разрушения, а в качестве характеристики повреждаемости материала обычно принимается степень использования ресурса пластичности, представляющая собой отношение накопленной эквивалентной деформации или удельной (пластической) работы деформации к их предельным величинам при заданных характеристиках напряженного и деформированного состояния элементарного объема в очаге пластической деформации. Предельные величины эквивалентной деформаций и удельной работы деформации ‘определяются из диаграммы пластичности и ползучести, полученной экспериментальным путем на основе испытаний материала в различных условиях деформирования. При теоретическом анализе процессов обработки металлов давлением оценивается напряженное и деформированное состояния выделенного элемента очага деформации в процессе его формообразования, определяется повреждаемость материала заготовки на каждом этапе деформирования. В дальнейшем находится накопленная повреждаемость в процессе деформирования путем линейного или нелинейного принципа накопления повреждений. Предельные возможности деформирования определяются при достижении величины накопленной повреждаемости в процессе 61 формоизменения, равной 1 или меньшего значения в зависимости от условий эксплуатации получаемого изделия. В настоящее время феноменологические модели разрушения изотропного материала при пластическом деформировании развиты в работах В.Л. Колмогорова, А.А. Богатова, Л.Г. Степанского, Г.Д. Деля, В.А. Огородникова и др, а при деформировании в режиме ползучести в исследованиях Ю.Н. Работнова, С.А. Шестерикова, О.В. Соснина, Н.Н. Малинина, К.И. Романова и др. В этих исследованиях показано, что при пластическом формоизменении величина эквивалентной деформации в момент разрушения %Р и удельная пластическая работа разрушения существенно зависят от показателя напряженного состояния ст/ст£ (ст среднее напряжение; ст = (cti + ст 2 + СТ3)/3; CTJ, Ст2, СТ3 главные напряжения) и параметра вида напряженного состояния а при деформации ползучести в конструкциях обнаруживается независимость этих предельных величин от указанных выше параметров и возможность разрушения связывают или с предельной величиной степени деформации ^епр’ или с УД^ьной пластической работой разрушения Дс пр в зависимости от рода материала и заданной температуры обработки. Ниже рассмотрены деформационный и энергетический критерии разрушения анизотропного материала при кратковременной ползучести. 2.2.1. Феноменологические критерии разрушения Феноменологический критерий разрушения заготовки из анизотропного материала в условиях кратковременной ползучести разработан на основании экспериментальных исследований [27, 58, 79, 80, 90-92, 94, 98, 99, 102, 137, 139, 166-173]. Принимается, что при вязкопластическом формоизменении эквивалентная деформация в момент разрушения ^епр и удельная рабо |