ВПЛИВ ЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕРТЯ НА ДІАГРАМУ ПРОДАВЛЮВАННЯ ДИСКОВОГО МІКРОЗРАЗКА З УРАХУВАННЯМ ПРОЦЕСУ РУЙНУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2020-150-3-90-95Ключові слова:
small punch test, метод продавлювання дискових мікрозразків, границя текучості, границя міцності, дисковий мікрозразок, метод скінченних елементів, коефіцієнт тертяАнотація
Визначення зміни механічних характеристик, зокрема границі текучості та міцності, матеріалів конструкцій впродовж строку їх служби під дією експлуатаційних навантажень та робочого середовища є дуже важливою задачею забезпечення надійної та безпечної експлуатації працюючого обладнання. Застосування для цього випробувань на одновісний розтяг не завжди можливе через обмеженість наявності матеріалу для виготовлення зразків та неминуче порушення цілісності конструкції. Через це розробляються непрямі методи контролю, одним з яких є метод продавлювання дискових мікрозразків. Суть методу полягає у продавлюванні індентором у формі кулі закріпленого певним чином зразка із записуванням діаграми процесу його деформування в координатах «навантаження»—«глибина продавлювання». За параметрами цієї діаграми з використанням кореляційних залежностей визначаються механічні характеристики. Для вдосконалення цього методу необхідно використовувати чисельне моделювання, одним з параметрів якого є значення коефіцієнта тертя в контактних парах. Метою роботи є дослідження впливу вибору коефіцієнта тертя на діаграму продавлювання під час чисельного моделювання процесу деформування дискового мікрозразка з урахуванням процесу руйнування. Для врахування процесу руйнування використано модель Gurson–Tvergaard–Needleman (GTN). За результатами дослідження встановлено, що зі зміною коефіцієнта тертя від 0 до 0,36, діаграми продавлювання на стадіях пружного й пружно-пластичного деформування дискового зразка суттєво не відрізняються. З досягненням максимального навантаження перед руйнуванням спостерігається розбіжність в діаграмах. Встановлено, що збільшення коефіцієнта тертя призводить до зменшення максимального навантаження та глибини продавлювання під час руйнування. Різниця максимальних значень навантаження за зазначеної зміни величини коефіцієнта тертя складає 27 %, глибини продавлювання — 14 %. Визначено, що найближчою до експериментальної кривої «навантаження»—«глибина продавлювання» є крива, визначена чисельним моделюванням з коефіцієнтом тертя, який дорівнює 0,18.
Посилання
CWA 15627:2007 Small Punch Test Method for Metallic Materials. CEN Workshop Agreement, 2007.
A. Janča, J. Siegl, and P. Haušild, “Small Punch Test Evaluation Methods for Material Characterization,” Journal of Nuclear Materials, vol. 481, pp. 201-213, 2016. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2016.09.015.
V. Vorlicek, L. F. Exworthy, and P. E. J. Flewitt, “Evaluation of a Miniaturised Disc Test for Establishing the Mechanical Properties of Low Alloy Ferritic Steels,” Journal of Materials Science, vol. 30, pp. 2936-2943, 1995. https://doi.org/10.1007/BF00349666.
О. А. Каток, і Р. В. Кравчук, «Порівняльний аналіз методик розрахунку характеристик механічних властивостей за результатами випробувань дискових мікрозразків,» Вісник Хмельницького національного університету, № 3 (273), с. 44-49, 2019. https://doi.org/10.31891/2307-5732-2019-273-3-44-49.
T. E. Garcia, C. Rodríguez, F. J. Belzunce, and C. Suárez, “Estimation of the Mechanical Properties of Metallic Materials by Means of the Small Punch Test,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 582, pp. 708-717, 2014. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.08.009.
Z.-X. Wang, H.-J. Shi, J. Lu, P. Shi, and X.-F. Ma, “Small Punch Testing for Assessing the Fracture Properties of the Reactor Vessel Steel with Different Thicknesses,” Nuclear Engineering and Design, vol. 238, pp. 3186-3193, 2008. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2008.07.013.
O. A. Katok, R. V. Kravchuk, V. V. Kharchenko and M. P. Rudnits’kyi, “A Setup for Complex Investigation of Mechanical Characteristics of Structural Materials for NPP Equipment,” Strength of Materials, vol. 51, pp. 317-325, 2019. https://doi.org/10.1007/s11223-019-00077-6.
A. L. Gurson, “Continuum Theorie of Ductile Rupture by Void Nucleation and Growth: Part I–Yield Criteria and Flow Rules for Porous Ductile Media,” Journal of Engineering Materials and Technology, vol. 99, no. 1, pp. 2-15, 1977. https://doi.org/10.1115/1.3443401.
A. Needleman, and J. R. Rice, “Limits to Ductility Set by Plastic Flow Localization,” in Symposium on Mechanics of Sheet Metal Forming, Warren, USA, 1977, pp. 237-267.
V. Tvergaard, and A. Needleman, “Analysis of the Cup-Cone Fracture in a Round Tensile Bar,” Acta Metallurgica, vol. 32, no. 1, pp. 157-169, 1984. https://doi.org/10.1016/0001-6160(84)90213-X.
C. C. Chu and A. Needleman, “Void nucleation effects in biaxially stretched sheets,” Journal of Engineering Materials and Technology, vol. 102, no. 3, pp. 249-256, 1980. https://doi.org/10.1115/1.3224807.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 134
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
