Образец для определения характеристик напряженно деформированного состояния

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЭВЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) 111 б 14 В 21 1 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕ ВТОР СНО ЕТЕПЬСТВ 89/31(21) 41697 (22) 29. 12 (46) 15.04 (71) Моско сплавов (72) В.В.Б и П.С.Можа (53) 621,7 рете- экспе юл. 1- 14 институт обеспеверхноелив виде али и вскии за, В.П.Сухач и вер миды.с углом Углы при ве быть выполи конуса или пиршине 60120элементов могу е 3 8) на ы изме(56) Журнал Известия вузов, Чернметаллургия, 1976, В 9, с,77,ту ента к элем Выбор кон ретно мента о сечения эл и прямоуголь ания пирамид ЛЕНИЯ ХАРАК- ОРМИРОВАННОГО ЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕ НАПРЯЖЕННО-Д а в е и лу вл ала б- смы н нео й фор конкр уса) обусло жения зада ца в реш тическог сече л. з,п, ф-лы,(54) ОБРТЕРИСТИКСОСТОЯНИЯ(57) Изоке металиспользохарактер ванного ретение относится к обрабоов давлением и может быть ано для точного определени стик напряженно-деформироостояния тел, подвергаемых обработке давлением. Цель иэобния - повышение достоверностириментальной информации путемчения сплошности образца по пости контакта. Для достижения цоднотипные элементы выполнены няющимися от эл вдоль оси образ формы поперечно виде квадрата и случае использо также круга или пользования кон ходимостью даст составного обра ных задач плаИэобретение относится к обработкеметаллов давлением и может быть испальзанано для точного определения характеристик напряженно-деформированного состояния тел, подвергаемых обработке давлением,Целью изобретения является повышение достоверности экспериментальной информации путем обеспечения сплошности образца по поверхности контакта. На Фиг.1 изображен образец для определения характеристик напряженно- деформированного состояния в виде параллелепипеда, общий вид;на фиг,2 - однотипный элемент в виде пирамиды; на Фиг,3 - сечение образца по вертикально-продольной плоскости симметрии; на фиг,4 - сечение однотипного элемента по вертикально-продольной плоскости симметрии;на фиг.5 образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния, имеющий Форму цилиндра, общий нид; на фиг.б - однотипный элемент в виде конуса; на Фиг.7 - образец с углами при вершинах однотипных элементов, выполненными изменяющимися от элемента к элементу использование которого повышает чувствительность при получении экспериментальной информации н прикантактных зонах; на фиг,8 - образец, использование копонышает чувствительность при получении экспериментальной информации в центральной зоне. Образец для определения характеристик напряженна-деформированного состояния в процессе объемного пластического течения металла 1 или 2 состаит из совокупности пакета однотипных элементов 3 и элементов 4, дополняющих пакет однотипных элементов 3по Форме до параллелепипеда, цилиндраили до любой другой необходимой Формы, моделирующей форму реального тела при ега пластическом течении.Приэтом каждый однотипный элемент 3 имеет форму пирамиды или конуса с угломпри вершине о = 12060 , на внешнюю поверхность 5 которого нанесеныгруппы рисак-свидетелй 6. Расстояние между рисками-свидетелями выбирают для обеспечения необходимой точности и достоверности экспериментальной информации, на при этом обеспечивают наличие на поверхности каждого 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 однотипного элемента не менее 1012 рисок, Риски для получения максимума информации наиболее целесообразно располагать по направлению отоснования однотипнага элемента к его вершине.Внутренняя поверхность однотипного элемента может быть расположенаили под заданным углом Ы , или сизменением угла в указанном интервале (Фиг.7, 8). При этом возможно илиувеличение угла М при вершинах однотипных элементов от переднего конца образца (т,е, того конца образца,который первым подают для деформирования) к заднему (Фиг.7), что обеспечивает более мелкий шаг к осевойзоне образца), или уменьшение углаЫ, ат переднего конца бразца к заднему (Фиг,8), что обеспечивает более мелкий шаг в поверхностных слоях образца, Однотипные элементы в пакете соединены между собой по поверхностям 7 и 5. При этом плотное прилегание однотипных элементов друг кдругу с изменением угла при их вершинах обеспечивается тем, что контактирующие поверхности соседних элементов выполнены с равным угломпри вершине. Элементы 4, дополняющие пакет однотипных элементов дазаданной фигуры, не имеют на поверхности контакта рисок,, Образцы для определения характеристик напряженно-деформированногосостояния в процессе объемного пластического течения получают следующим образом.Однотипные элементы 3 и совокупность рисок б на их поверхностях получают с помощью механической обработки или обработкой давлением (например, штамповкой). Затем на ихвнутренние 7 и внешние 5 поверхностинаносят связующий материал. Такимматериалом, если однотипные элементь;сделаны из свинца и его сплавов,может служить сплав Вуда или сплавРозе, Однотипные элементы собираютн пакет так, чтобы риски на двухсаседних элементах имели заданноерасстояние, дополняют пакет до задан -най Формы дополнительными элементами 4 и соединяют элементы пакетасклеиванием, скреппением, сваркойи т,д. Далее полученный образец подвергают пластическому деформированию.Обработку информации аб объемномпластическом течении металла производят с использованием известных методик, При этом, если используется лагранжевое представление закона дви-5 жения, исследуется пластическое течение металла во всем объеме образца, то образец необходимо разобрать на отдельные элементы и измерить рассто-. яния между отдельными рисками в деформированном состоянии, а при необходимости исследования течения по-. верхностных слоев образца непосредственно исследуются искажения рисок на его контактных и боковых поверх ностях, Если используется комбинированное эйлерово-лагранжевое представление закона движения, то деформированный образец разрезают последовательно на темплеты вдоль од ного из направлений преимущественно пластического течения металла и фиксируют следы рисок-свидетелей, Затем во всех случаях по известным картинам перемещений осуществляют опре деление скоростей течения металла, скоростей деформаций, а с использованием известныс теорий пластичности - определение напряжений, Для конкретного определения характеристик напряженно-деформированного состояния удобно применять соответствующую систему координат, учитывающую расположение однотипных элементов и рисок-свидетелей на их по 35 верхностях в образцах предлагаемой формы.В процессах развитого объемного пластического течения (при прокатке высоких полос, сортовой прокатке, осадке, прессовании, волочении и т,д,) наблюдается, в основном, действие линейных (высотных, продольных, поперечных или осевых) и радиальных деформа 11 ий и с вя за нных с ними напр яже 45 ний, которые зачастую являются растягивающими. Поэтому конструкции известных образцов, для которых плоскости контакта однотипных элементов приблизительно совпадают с направ 50 лением действия одного из линейных напряжений и деформаций или перпендикулярны им, оказываются непрочными, происходит нарушение сплошности образца, при этом снижается достоверность информации о пластическом55 течении и распределении характеристик напряженно-деформированного состояния. Увеличение прочности сцепления отдельнх однотипных элементов образца за счет увеличения толшины скрепляющего слоя или применения дополнительных деталей неэффективно и искажает закономерности локального пластического течения вобразце и тем самым снижает достоверность экспериментальной информации.Практика исследований показывает, что величина сдвиговых (касательных) деформаций и напряжений в этих процессах на порядок меньше, чем величина линейных характеристик, Анализ информации о распределении характеристик напряженно-деформированного состояния в объеме большого количества образцов, подвергнутых обработке давлением, показал, что в интерваоле от 30 до 60 к направлениям действия главных деформаций (скоростей деформаций) и напряжений действуют минимальные но величине укаэанные характеристики, которые не могут привести к нарушению сплошности металла, Поэтому расположение плоскостей контакта однотипных элементов в инотервале углов от 30 до 60 к направлениям действия главных деформаций и напряжений является оптимальным с точки зрения предотвращения нарушений сплошности образца, состоящего из пакета однотипных элементов. При углах наклона плоскости контакта меонее 30 и более 60 действие на них проекций линейных деформаций и на - пряжений становится сравнимым с действием главных деформаций и напряжений и существенно превышает предел текучести и прочности, Конструкции однотипных элементов, удовлетворяющие такому требованию расположения плоскостей в пространстве по отношению к главным осям (направлениям преимущественно пластического течения), показаны на фиг,2 и 6, При этом оптимальные углы плоскостей контактов с различными плоскостями в образце, образованными сочетанием различных главных направлений, должньосоставлять 601201 Конструкции однотипных элементовв виде пирамид или конусов вследствиеих замкнутой формы по периметру прнодновременном изменении их формы внаправлении деформирования являютсяединственными; из всех возможньгх, 1388171удовлетворяющих требованиям максимальной прочности по всем линейным (высотному, поперечному и продольному) направлениям. Выбор конкретной5 формы поперечного сечения элемента в виде квадрата или прямоугольника (в случае использования пирамиды), а тактакже круга или овала (в случае использования конуса) обусловлен необ ходимостью достижения заданной формы составного образца в решении конкретных задач пластического течения.Укаэанная конструкция образцов может быть использована для повышения чувствительности при получении экспериментальной информации в локальных зонах образца, В процессе объемного пластического течения в деформируемом теле наблюдаются зоны с ярко выраженной неоднородностью в распределении напряжений и деформаций, характеризующихся резким возрастанием их градиента. В одних случаях такие зоны расположены в центре деформируемых тел, в других - в периферийных частях. Непрерывное изменение углов при вершинах однотипных эле - ментов вдоль оси образца в пределах эО позволяет уменьшить в локаль 30 ных зонах шаг между рисками-свидете-. лями во всех направлениях (фиг,7 иР).Таким образом, повышая чувствительность при получении исходной информации, одновременно повышают достоверность ее получения путем обеспечения сплошности образца по поверхностям контакта,формула изобретения 1, Образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния в процессе объемного пластического течения металла, состоящий из пакета соединенных между собой однотипных элементов, на поверхностях контакта каждого из которых выполнены группы рисок, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности экспериментальной информации путем обеспечения сплошности образца, однотипные элементы выполнены в виде конуса или пирамиды с углом при вершине б 01202, Образец по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что углы при вершинах элементов выполнены изменяющимися от элемента к элементу вдоль оси образца.1388171Составитель А,Быстров Редактор Л.Повхан Техред И.Верес,Корректор А,Тяско Заказ 1537/25 Тираж 589 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4