2.7.Пластическая деформация при растяжении образца

При решении задач теории пластичности, обработки металлов давлением необходимо знать некоторые физические величины, называемые механическими характеристиками металла. К ним относится: предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности, относительное удлинение, относительное сужение и т.д. Характеристики напряженного состояния должны быть в соответствии с физическими характеристиками металла. Это позволяет использовать эти соотношения в системе уравнений теории пластичности, определять напряженное состояние внутри очага деформации и на границе.

Рассмотрим пластическую деформацию при одноосном растяжении образца. Откладывая по оси ординат напряжение , а по оси абсцисс – относительное удлинение , получим диаграмму растяжения, рис.2. 6.

Процесс растяжения образца можно разделить на несколько стадий. Для начального участка характерна прямая пропорциональность между напряжением и деформацией (упругое растяжение). На этом участке справедлив закон Гука и Пуассона , , где - модуль упругости первого рода и коэффициент Пуассона.

При испытаниях на сжатие диаграммы аналогичны диаграммам растяжения, но не имеют участка уменьшения напряжения после достижения предела прочности, рис.2.6 . Опыты с чистым кручением позволяют построить зависимость между касательными напряжениями и относительным сдвигом. В этом случае , где - модуль упругости второго рода.

Рис.2.6. Диаграммы растяжения и сжатия образца

Участок параллельный оси абсцисс, называется площадкой текучести. Напряжение соответствующее этому участку называется пределом текучести . Если площадки текучести нет, за предел текучести принимается напряжение, при котором остаточная деформация не превышает 0,2% и называется условным пределом текучести. Далее идет зона упрочнения, участок 1-3. Начиная с точки 3, происходит местное сужение шейки, что сопровождается неравномерной деформацией. Напряжение, которое испытывает образец в точке 3 диаграммы, называется пределом прочности. В точке 4 происходит разрушение образца.

Следующей характеристикой материала является величина относительного удлинения образца после разрушения . Она характеризует пластичность материала , где - длина образца после и до разрыва. Кроме этого в качестве единичной пластичности используют сужение шейки при разрыве , тогда

,

где - площади сечений образца после разрыва и исходного сечения.

Ударная вязкость определяется изломом надрезанного образца на копре Шарпи.

В процессе упрочнения металла величина напряжения при растяжении увеличивается и отличается от исходного значения в начале пластической деформации. Эту величину называют сопротивлением деформации.

2.8. Влияние температуры, скорости и степени деформации на сопротивление деформации

Сопротивление деформации при пластической обработке обусловлено совместным влиянием физико-химических свойств металла, температуры деформации , истории нагружения , степенью деформации , скоростью деформации . Влияние температуры на сопротивление деформации сплава установлено на основании температурного закона Курнакова

,

где - сопротивление деформации, экстраполированное до температуры плавления . На основании экспериментальных данных установлена зависимость от скорости деформации . Последние выражения можно объединить, тогда .

В итоге сопротивление деформации определяют выражением

где - базисное значение сопротивления деформации, термомеханические коэффициенты, зависящие от температуры, степени деформации и скорости деформации.