Kinetic equations of creep and damage for description of materials with non-monotonic dependence of fracture strain on stress

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 139 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Кинетические уравнения ползучести и повреждаемости для описания материалов с немонотонной зависимостью деформации при разрушении от напряжения Инна Банщикова * Институт гидродинамики им . М . А . Лаврентьева СО РАН , пр . Лаврентьева , 15, г . Новосибирск , 630090, Россия https://orcid.org/0000-0002-4045-7975, binna@ngs.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 3 с . 139–154 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-139-154 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Для уменьшения повреждений материалов в процессе их обработки давлением режимы высо - котемпературной ползучести и близкие к сверх - пластичности давно нашли свое применение . ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 539.376 История статьи : Поступила : 16 июня 2021 Рецензирование : 05 июля 2021 Принята к печати : 30 июля 2021 Доступно онлайн : 15 сентября 2021 Ключевые слова : Ползучесть Кинетические уравнения Немонотонная зависимость Деформация при разрушении Нормализованная кривая накопле - ния повреждений Растяжение стержня Рациональные режимы деформиро - вания Благодарности : Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП « Структура , механические и физические свой - ства материалов ». АННОТАЦИЯ Обоснование . Снижение уровня накопления повреждений в процессе обработки материалов давлением в условиях повышенных температур в режимах ползучести и близких к сверхпластичности при изготовлении деталей может давать существенное увеличение их эксплуатационного ресурса в холодном состоянии . Нахождение температурно - силовых режимов , ведущих к уменьшению поврежденности материала в процессе производства и эксплуатации , – важная задача . Цель работы . Показать возможность использования модели ползучести и повреждаемости Соснина – Горева для сплавов с немонотонной зависимостью предельной деформации на диаграммах с кривыми ползучести . На примере сплава с такой зависимостью провести сравнительный анализ накопления повреждений двух способов деформирования в условиях одноосного растяжения : когда в сечении напряжение постоянно и когда постоянна скорость деформации . Методы исследования . Используется скалярный параметр поврежденности , который приравнен к нормированной деформации , т . е . к отношению текущей деформации к деформации при разрушении . Для нахождения коэффициентов определяющих соотношений проверяется подобие кривых ползучести в нормированных величинах « приведенная деформация – приведенное время », т . е . наличие единой нормализованной кривой накопления повреждений . Аппроксимация экспериментальных данных выполняется на основе метода наименьших квадратов . Для сравнительного анализа режимов деформирования используются методы численного интегрирования . Результаты и обсуждение . Определение параметров уравнений ползучести и повреждаемости по методике « единой кривой » продемонстрировано на примере экспериментальных данных для стали 12 Х 18 Н 10 Т (steel 12Cr18Ni10Ti) при 850 º С , имеющей минимум предельной деформации на диаграммах с кривыми ползучести . Анализ статического и кинематического режимов деформирования для исследуемого материала показал , что накопление повреждений в обоих случаях практически одно и то же для напряжений , близких к напряжению , при котором этот минимум достигается . Если напряжения ниже этого диапазона , то меньший уровень накопления повреждений будет при кинематическом режиме деформирования ; при напряжениях выше значений этого диапазона к меньшему уровню накопления повреждений будет приводить статический режим . Область применения . Полученные результаты могут быть полезны при выборе рациональных режимов формования элементов конструкций из сплавов с немонотонной зависимостью предельной деформации от напряжения , а также при их оценке на длительную прочность в процессе эксплуатации . Для цитирования : Банщикова И . А . Кинетические уравнения ползучести и повреждаемости для описания материалов с немонотонной зависимостью деформации при разрушении от напряжения // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 3. – С . 139–154. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-139-154. ______ * Адрес для переписки Банщикова Инна Анатольевна , д . ф .- м . н ., с . н . с . Институт гидродинамики им . М . А . Лаврентьева СО РАН , пр . Лаврентьева , 15, 630090, г . Новосибирск , Россия Тел .: 8 (383) 333-27-50, e-mail: binna@ngs.ru Выбор рациональных с точки зрения накопления повреждений термосиловых режимов нагруже - ния при изготовлении элементов конструкций ведет к увеличению эксплуатационного ресурса конечного изделия в холодном состоянии . Вы - явление таких режимов формования при произ - водстве металлических конструкций – важная задача . Другим не менее актуальным направле - нием исследований является оценка остаточного ресурса в процессе эксплуатации .