Низькотемпературна стрибкоподібна деформація металів: локалізоване пошкодження та втрата міцності

Abstract

Розглянуто імпульсний режим пластичної течії металів, який виникає при реалізації ефекту низькотемпературної стрибкоподібної деформації. Він відрізняється неізотермічністю, великою швидкістю та локальністю. Структурні дослідження показали, що матеріал у шийках, які виникають, досягає значного ступеня анізотропії та несуцільності у вигляді мікротріщин. Існує тісна кореляція між показником пошкодження в зоні течії та величиною деформації. Вказаний ефект можна розглядати як фактор пошкодження. Наведено результати чисельного дослідження стрибкоподібної деформації від головних чинників за допомпогою термомеханічної моделі. Показано, що стрибкоподібна деформація за даної температури середовища суттєво залежить від динамічних характеристик системи навантажування та рівня міцності матеріалу. Наведено відповідні рівняння. Розроблено рекомендіції з удосконалення стандарту на методи випробувань металів на розтяг.

The pulse mode of the plastic flow of metals, which occurs in realization of the low-temperature discontinuous yielding effect or jump-like deformation, is considered. Its main features are nonisothermality, large velocity and localization. A sequence of necks is formed here, which corresponds to a number of strain jumps. As structural investigations have shown, the material in the neck attains a significant anisotropy and nonuniformity in the form of microcracks. Apparently, in this case, there is a close correlation between the damage factor in the flow zone and jump-like deformation value. Thus, the low-temperature discontinuous yielding effect can be considered as a damage factor, which causes exhaustion of the material load-carrying ability, since its subsequent deformation becomes impossible and fracture occurs. The possibility of occurrence and nature of jump-like deformation for the given temperature and medium depend considerably not only on the material, but also on the specimen size and shape as well as on the loading parameters, test machine, etc. The paper presents the results of numerical investigation on jump-like deformation regarded as a material damage factor depending on the indicated determining factors using the thermomechanical model. The investigation showed that jump-like deformation of metals at the specified temperature of medium depends significantly on the parameters, which are related to the loading system, as well as on the level of material strength. The corresponding equations are given. The mechanical characteristics, which are determined in the process of standard testing, depend on the above factors to some extend. Also, recommendations regarding improvement of the standard on tensile test methods for metals are developed.