ИСТИНА

Доклад посвящен численно-экспериментальному построению истинных диаграмм деформирования (с учетом конечных деформаций) и определению предельных характеристик авиационных титановых сплавов ВТ3-1, ВТ8-1 и ВТ20 в экспериментах на растяжение и кручение сплошных круговых цилиндрических образцов, проводимых во всем диапазоне реализуемых деформаций вплоть до разрушения. Наиболее распространенным способом построения материальных статических диаграмм, связывающих интенсивности девиаторов тензоров напряжений и деформаций, 161 является опыт на одноосное растяжение. Для многих материалов, в частности для большинства конструкционных сталей, считается, что применительно к простым или квази-простым процессам нагружения в условиях малых деформаций диаграмма деформирования характеризуется зависимостью от единственного параметра – длины дуги траектории деформаций и инвариантна по отношению к виду напряженнодеформированного состояния, т. е. применяется гипотеза о единой кривой. С другой стороны, для некоторых титановых сплавов наблюдается заметное отличие (более чем на 10 %) диаграммы деформирования при растяжении от получаемых в опытах на кручение и сжатие. Также для большинства известных конструкционных сплавов характерно существенное влияние вида НДС на их предельные характеристики, как кинематические, так и силовые. В работе для построения истинной диаграммы деформирования исследуемых материалов в эксперименте на растяжение по кинематической схеме во всем диапазоне реализуемых деформаций, включая область неодноосного неоднородного НДС в шейке образца, была применена комбинированная численно-экспериментальная схема. Начальный участок диаграммы деформирования, ограниченный областью однородного НДС, стандартным образом определялся непосредственно по данным эксперимента. Последующие участки диаграммы с учетом локализации деформаций в шейке и вплоть до разрушения строились при помощи численной процедуры решения обратной задачи с представлением продолжения начального участка диаграммы в виде гладкой однопараметрической кусочно-степенной функции. При этом значения параметров на каждом из участков продолжения диаграммы допускались в пределах от нуля до единицы таким образом, что единице соответствовал участок локального линейного упрочнения, а нулю – соответственно участок без упрочнения. Оптимальное значение параметра подбиралось путем минимизации отклонения силовых и кинематических величин (растягивающей силы, диаметра шейки и длины образца) в эксперименте и расчете в каждый момент времени. Синхронизация по времени кинематических граничных условий в натурном и виртуальном экспериментах обеспечивалась учетом жесткости испытательной установки. Для всех испытанных материалов построенная таким образом истинная диаграмма деформирования обеспечивала разброс результатов в натурном и виртуальном экспериментах не более 5 %. По результатам численного эксперимента идентифицированы силовые и кинематические предельные характеристики материалов в зависимости от вида НДС (предельные деформации на оси шейки достигали от 50 до 80 %), Похожая схема была использована для построения диаграмм деформирования в эксперименте на кручение. Проведено сравнение диаграмм деформирования, полученных в экспериментах на растяжение и кручение. В зависимости от материала, разброс составил от 8 до 13 %.