Статья 8419

Название статьи

УТОЧНЕННАЯ ТЕОРИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ СЖАТИИ ПО ИЗМЕРЕННОЙ ТВЕРДОСТИ ПО МЕЙЕРУ 

Авторы

Кравчук Александр Степанович, доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории динамики систем и механики материалов, Научно-исследовательский политехнический институт – филиал Белорусского национального технического университета (Республика Беларусь, г. Минск, проспект Независимости, 65), E-mail: ask_belarus@inbox.ru
Кравчук Анжелика Ивановна, кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра веб-технологий и компьютерного моделирования, Белорусский государственный университет (Республика Беларусь, г. Минск, проспект Независимости, 4), E-mail: anzhelika.kravchuk@gmail.com 

Индекс УДК

53.08 

DOI

10.21685/2072-3059-2019-4-8 

Аннотация

Актуальность и цели. Объектом исследования является задача об упругопластическом вдавливании индентеров различной формы в упругопластическое покрытие. Актуальность задачи обусловлена тем, что она является теоретической основой измерений твердости поверхности деталей на производстве. Предметом исследования является установление связи между показателями твердости поверхности по Мейеру и предела текучести при сжатии. Цель исследования – построение уточненных формул, связывающих твердость по Мейеру и предел текучести при сжатии с учетом упрочнения материала при сжатии.
Материалы и методы. Уточненная теория определения параметров пластического течения материала при сжатии по измеренной твердости по Мейеру построена с использованием обобщенной стержневой модели покрытия. Рассматриваются все типы индентеров, используемых как в промышленности, так и в научных исследованиях. В качестве аппроксимации упругопластического поведения материала используется общеизвестная билинейная диаграмма Прандтля. Именно она нашла наиболее широкое распространение в инженерно-ориентированном программном обеспечении для моделирования упругопластического поведения конструкций.
Результаты. Впервые получены уравнения, определяющие связь двух параметров пластичности при сжатии (предела текучести и отношения модуля пластичности к модулю упругости) со значениями твердости по Мейеру. Термин «модуль пластичности» определяет угол наклона участка упрочнения к оси деформаций. Поскольку полученные в статье результаты формально не зависят от толщины покрытия, то их можно трактовать как универсальные, верные для любых твердых тел.
Выводы. Установлено, что для однозначного определения двух параметров пластичности при сжатии проще всего использовать два индентера разной формы. Это могут быть шары различных диаметров, либо шар и конус со стандартным углом при вершине, либо шар и пирамида (также со стандартным углом наклона граней). При этом на первом шаге за счет выбора относительно большого диаметра шара и малой силы исследователь получит возможность однозначно определиться с пределом текучести, а уже второй параметр будет определяться по внедрению второго индентера (шара малого радиуса, конуса или пирамиды). 

Ключевые слова

упругопластическое вдавливание индентора, билинейная диаграмма Прандтля, упрочнение, модуль пластичности, предел текучести 

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия / К. Джонсон. – Москва : Мир, 1989. – 510 с.
2. Ишлинский, А. Ю. Осесимметрическая задача пластичности и проба Бринеля / А. Ю. Ишлинский // Прикладная математика и механика. – 1944. – Т. 8, № 3. – С. 201–224.
3. Кравчу к, А. С. Прикладные контактные задачи для обобщенной стержневой модели покрытия : монография / А. С. Кравчук, А. И. Кравчук. – Санкт-Петербург : Наукоемкие технологии, 2019. – 221 с. – URL: https://publishing.intelgr.com/
archive/core_model.pdf (дата обращения: 24.07.2019)
4. Марченков, А. Ю. Исследование микро- и макротвердости материалов и влияния на них скорости индентирования / А. Ю. Марченков, В. М. Матюнин, Е. Б. Опаричев, М. А. Проходцов // Технология металлов. – 2013. – № 2. – С. 54–56.
5. Быков, Ю. А. Нанотвердость поверхностного слоя твердых тел / Ю. А. Быков, С. Д. Карпухин // Заготовительные производства в машиностроении. – 2015. – № 6. – С. 40–43.
6. Коновалов, Д. А. Напряженно-деформированное стояние в очаге деформации при вдавливании конического бойка в упругопластическую среду / Д. А. Коновалов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. – 2006. – № 12. – С. 24–27.
7. Коновалов, Д. А. Определение сопротивления деформации по результатам вдавливания конических инденторов / Д. А. Коновалов, С. В. Смирнов, Д. И. Вичужанин // Известия вузов. Черная металлургия. – 2007. – № 3. – С. 69–70.
8. ANSYS. – URL: https://www.ansys.com (дата обращения: 24.07.2019).
9. Kravchuk, A. Penetration of a pyramid indenter into a multilayer coating / A. Kravchuk, Z. Rymuza, D. Jarzabek // Int. J. Mat. Res. (formerly Z. Metallkd.). – 2009. – Vol. 100, № 7. – P. 933–935.
10. Кравчу к, А. С. Определение предела текучести материла по результатам статического вдавливания инденторов / А. С. Кравчук, А. И. Кравчук // Инженерный вестник Дона. – 2018. – № 3. – URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5173 (дата обращения: 24.07.2019).
11. Кравчу к, А. С. Геометрический критерий надежности измерений микро- и нанотвердости, участков диаграмм вдавливания инденторов, а также кривой ползучести при вдавливании / А. С. Кравчук, А. И. Кравчук // Перспективы науки. – 2018. – № 9 (108). – С. 12–22. 

 

Дата создания: 16.12.2019 10:15
Дата обновления: 10.03.2020 15:56