Тема №2 «Механические схемы деформаций»

5. Схемы деформаций. Схемы напряжений. Механические схемы деформаций.

6. Влияние механической схемы деформации на удельную силу деформирования и пластичность металла.

2. Заготовка подверженная пластическому деформированию в операции ОМД находится обычно в неоднородном и нестационарном напряженно-деформированном состоянии (НДС). Это означает если заготовку представить в виде совокупности взаимодействующих материальных частиц, то НДС одной и той же частицы с течением времени изменяется, а в фиксированный момент времени НДС двух различных частиц неодинаково.

Как изменяется НДС одной и той же частицы во времени показывают:

траектория деформирования;

траектория нагружения;

графическая зависимость показателя жесткости схемы напряжений – K от времени;

графическая зависимость показателя Лоде для напряжений ν_σ от времени, для для деформаций ν от времени.

Все перечисленные выше зависимости характеризуют так называемую историю нагружения частицы – историю «ее пластической жизни».

Показатель Лоде:

и т.д.

следовательно

Коэффициент жесткости

–мгновенное напряжение течения металла

–среднее напряжение

следовательно

Если представить себе шестимерное пространство деформаций с осями: oε_x; oε_y; oε_z; oe_xy; oe_yz; oe_zx, то деформацию частицы в фиксированный момент времени можно представить вектором с началом в 0 и концом с координатами (ε_x, ε_y, ε_z, e_xy, e_yz, e_zx). Положение конца этого вектора с течением времени будет изменяться и он опишет в этом воображаемом пространстве так называемую траекторию деформации.

Аналогично, можно представить шестимерное пространство напряжений. Вектор напряжений, координаты конца которого равны (σ_x, σ_y, σ_z, τ_xy, τ_yz, τ_zx), опишет пространстве напряжений линию называемую траекторией нагружения.

Траектории нагружения и деформации показывают, как изменяется НДС частицы во времени.

В фиксированный момент времени НДС частицы будет соответствовать пара векторов – вектор деформации и вектор напряжения.

НДС в фиксированный момент времени всех частиц составляющих заготовку будет характеризоваться множеством пар векторов деформации и напряжений, последнее не совсем удобно. Поэтому для характеристики НДС заготовки в целом ввели понятие механической схемы деформации.

Механической схемой деформации называют превалирующую по объему заготовки (качественно одинаковую для большинства частиц) совокупность схемы деформаций и схемы напряжений в главных значениях.

Механическую схему принято изображать графически: (например)

Укажем возможные схемы деформаций и напряжений.

Количество возможных схем деформации ограничивается законом постоянства объема металла при пластической деформации.

Соотношение между величинами главных деформаций отражает показатель Лоде для деформированного состояния:

При сдвиге ;

В схемах растяжения , при простом растяжении;

в схемах сжатия при простом сжатии.

Напомним, что если ε >0 то волокна испытывают растяжение, если ε <0 сжатие.

Возможные схемы главных напряжений следует из всевозможных сочетаний трех некомпланарных векторов напряжений:

• две одноосные

три двухосные схемы: две одноименные и одна разноименная

• четыре трехосные схемы: две одноименные и две разноименные:

Всего 9 видов схем главных напряжений

Одноосная схема напряжений с одним растягивающим напряжением сочетается только со схемой простого растяжения.

Одноосная схема напряжений с одним сжимающим напряжением сопровождает только схему простого сжатия. Итого 2 механические схемы.

Каждый из семи видов оставшихся схем напряжений может быть при любой из трех схем деформаций. Всего механических схем -23 штуки.

Напомним, что схема напряжений (любая из 7) имеет место при пластической деформации частицы, если , т.е.;;.

Механическая схема деформации отображает схему действующих сил и определяет характер формоизменения.

Операции ОМД механически сравнимы, если они имеют одну и ту же механическую схему деформации.

Одна лишь схема главных напряжений не определяет схему деформаций.

Для построения последней нужно построить схему компонент девиатора напряжений.

Компоненты девиатора напряжений предопределяют формоизменение и обладают тем же свойством что и компоненты главных деформаций. Возможное количество схем девиаторов напряжений, как и деформаций – 3. Это следует из:.

Примеры:

2. Чем меньшую роль в схеме главных напряжений играют растягивающие напряжения и чем большую роль играют сжимающие, тем большую способность к пластической деформации проявляет металл.

При одноименных схемах главных напряжений (сжимающих или растягивающих) удельная сила деформирования больше чем в условиях разноименных схем.

Почему микротрещины залечиваются более интенсивно в условиях сжимающих напряжений почитать самостоятельно.