213 / 457
Материаловедение, динамика и прочность машин и механизмов
213
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ
МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
УДК 621.01:620.17
Определение параметров упрочнения материалов для задач
упругопластического внедрения сферы
Огар П.М.
a
, Горохов Д.Б.
b
,
Соболевский А.А.
c
, Чебыкин В.С.
d
Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия
a
ogar@brstu.ru,
b
gorokhov@brstu.ru,c
yeloyblybas@mail.ru,
d
viktor2100@mail.
Ключевые
слова: степенной закон Холломона, экспонента упрочнения, предел текучести, ус-
ловный предел текучести, предел прочности, сопротивление разрыву в шейке, относительное суже-
ние, относительное удлинение, равномерная деформация, условная диаграмма растяжения, истин-
ная диаграмма растяжения.
В работе исследован вопрос определения параметров упругопластического тела по характеристиками
условной диаграммы растяжения, или по данным марочников (или справочников) материалов. Указано, что
последнее время для решения задач упругопластического внедрения сферы широко применяется метод конеч-
но-элементного моделирования. При этом для описания напряженно-деформированного состояния использу-
ются диаграммы истинных напряжений при растяжении. Приведены основные модели упругопластических
тел. Показано, что при определении экспоненты упрочнения следует учитывать на условном пределе текуче-
сти остаточную деформацию 0,2 %. Приведено выражение для определения экспоненты упрочнения n в зави-
симости от отношения характеристик
y
u
условной диаграммы растяжения и величины
E
y
, приведены
соответствующие графические зависимости. Полученные результаты позволят повысить точность расче-
тов упругопластического контакта шероховатых поверхностей по методикам, разработанным авторами.
Введение
. Вопросы внедрения сферы в упругопластическое полупространство постоянно на-
ходятся в центре внимания исследователей, в частности, при определении механических свойств ма-
териалов по параметрам твердости, в задачах трибомеханики и поверхностного пластического де-
формирования. Многие положения остаются недостаточно изученными, а некоторые предлагаемые
решения требуют уточнений и усовершенствований. В последнее время для решения задач упруго-
пластического внедрения сферы широко применяется метод конечно-элементного моделирования [1-
6 и др.], в котором для описания напряженно-деформированного состояния используются параметры
различных идеализированных упругопластических тел [7]. Так, например, авторами [1] указанный
метод использован для исследования геометрии контакта при нагружении и разгрузке сферы. В рабо-
те [2] авторы определили отношение глубины контактной линии hc к глубине внедрения индентора h
и пластическую деформацию εp. Авторы [3] также определили отношение
2
c hh
c
. В работе [4]
была определена величина навала, связанная с эффектом «pile-up»
пластическим выдавливанием
материала вокруг лунки. Авторами [4] была определена зависимость относительного усилия при вне-
дрении сферы от параметров упругопластического тела и относительного внедрения
Rh h
, где R
– радиус сферы.
Модели упругопластических тел.
Наиболее часто используется упругопластическое тело
Холломона, например [1, 3-5], для которого
Исследования проведены при поддержке Минобрнауки России в рамках госзадания №
2014/10 на 2016 г. (проект № 1754).