Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур
Приведены результаты исследования влияния концентрации напряжений на характеристики
 механических свойств титанового сплава 3М и алюминиевого сплава АМг5 в диапазоне
 температур 293...4,2 К. Показано, что в условиях глубокого охлаждения его характер
 существенно изменяется вс...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Datum: | 2007 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48055 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Нестабильность деформации и прочность конструкционных
 сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных
 температур / Е.В. Воробьев, Т.В. Анпилогова // Проблемы прочности. — 2007. — № 2. — С. 153-156. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860234778575372288 |
|---|---|
| author | Воробьев, Е.В. Анпилогова, Т.В. |
| author_facet | Воробьев, Е.В. Анпилогова, Т.В. |
| citation_txt | Нестабильность деформации и прочность конструкционных
 сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных
 температур / Е.В. Воробьев, Т.В. Анпилогова // Проблемы прочности. — 2007. — № 2. — С. 153-156. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | Приведены результаты исследования влияния концентрации напряжений на характеристики
механических свойств титанового сплава 3М и алюминиевого сплава АМг5 в диапазоне
температур 293...4,2 К. Показано, что в условиях глубокого охлаждения его характер
существенно изменяется вследствие проявления эффекта низкотемпературной скачкообразной
деформации.
Наведено результати дослідження щодо впливу концентрації напружень на
характеристики механічних властивостей титанового сплаву 3М і алюмінієвого
сплаву АМг5 у діапазоні температур 293...4,2 К. Показано, що в
умовах глибокого охолодження його характер істотно змінюється в результаті
прояву ефекту низькотемпературної стрибкоподібної деформації.
We present results of the study of stress concentration
effect on the mechanical characteristics
of 3M titanium alloy and AMg5 aluminum alloy
in the temperature range 293-4.2 K. It is
shown that under cryogenic conditions this pattern
undergoes an essential change as a result
of pronounced effect of low-temperature jumplike
deformation.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:23:08Z |
| format | Article |
| fulltext |
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 539.43
Нестабильность деформации и прочность конструкционных
сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных
температур
Е. В. Воробьев, Т. В. Анпилогова
Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина
Приведены результаты исследования влияния концентрации напряжений на характерис
тики механических свойств титанового сплава 3М и алюминиевого сплава АМг5 в диапазоне
температур 293...4,2 К. Показано, что в условиях глубокого охлаждения его характер
существенно изменяется вследствие проявления эффекта низкотемпературной скачко
образной деформации.
К л ю ч е в ы е с л о в а : концентрация напряжений, низкотемпературная преры
вистая текучесть, скачок деформации, механические характеристики.
Необходимость учета особенностей деформирования и разруш ения
конструкционных сплавов в связи с реализацией эффекта прерывистой
текучести или нестабильной (скачкообразной) деформации - одна из важ
ных проблем низкотемпературной прочности [1]. Для сталей и сплавов
криогенного назначения этот эффект проявляется в области температур
ниже 30 К, где находятся точки кипения жидких водорода и гелия (соответ
ственно 20 и 4,2 К). Локализуясь при каждом акте прерывистой текучести,
пластическая деформация протекает с высокими скоростями и сопровож
дается интенсивным нагревом [2, 3].
Стартовые механизмы низкотемпературной прерывистой текучести ме
таллических материалов обусловлены внутрикристаллическими взаимодейст
виями скоплений дислокаций с барьерами, возникновением тепловых вспы
шек при близких к нулю значениях теплоемкости [4]. Однако дальнейшее
развитие скачкообразной деформации проявляется уже как свойство систе
мы образец-маш ина (деталь-конструкция) в зависимости от ряда ее харак
теристик, которые условно можно разделить на две группы, определяемые
системой нагружения и относящ иеся непосредственно к детали. В первой
группе в отношении рассматриваемого эффекта главную роль играют ско
рость деформирования или нагружения и жесткость системы [3, 5, 6], во
второй - такие конструкционно-технологические факторы, как структура
материала, состояние поверхности, размеры, форма, в том числе наличие
концентраторов напряжений [7-9].
Учитывая, что одним из важных свойств низкотемпературной скачко
образной деформации является ее локальность, вопрос о взаимовлиянии
этого своеобразного механизма концентрации деформации и концентраторов
конструкционных с точки зрения прочности и разрушения сплавов крио
© Е. В. ВОРОБЬЕВ, Т. В. АНПИЛОГОВА, 2007
ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2007, № 2 153
Е. В. Воробьев, Т. В. Анпилогова
генной техники с различной основой представляет теоретический и практи
ческий интерес. В настоящее время этот вопрос остается не исследованным,
что и определяет цель данной работы.
Объектом исследования служили титановый сплав 3М и алюминиевый
сплав АМг5. Образцы этих сплавов испытывали на статическое растяжение
при температурах 293, 77 и 4,2 К. На рабочей части диаметром 5 мм они
имели кольцевую выточку глубиной 1 мм с радиусом в ее вершине 10; 1,5;
0,5; 0,25 и 0,1 мм. Благодаря использованию специального устройства [10]
обеспечивалась высокая точность центрирования образцов, что особенно
важно при наличии кольцевых концентраторов напряжений в условиях
криогенных температур. Соответствующие величины теоретических коэф
фициентов концентрации напряжений К { составляли 1,08; 1,54; 2,10; 2,75 и
3,60. По результатам испытаний образцов с надрезом определяли предел
прочности о ^ , а для алюминиевого сплава АМ г5 при температуре 4,2 К -
так называемый предел прерывистой текучести I рода о ^ т как напряжение,
соответствующее потере устойчивости процесса пластической деформации
после более или менее продолжительной стадии ее плавного накопления.
Для высокопрочного материала (титанового сплава) при наличии концентра
тора наблюдается скачкообразный переход от стадии упругого деформиро
вания к пластическому течению. В этом случае определяли соответству
ющее номинальное напряжение - предел прерывистой текучести II рода о ̂ .
При температурах 293 и 77 К с увеличением К { до определенной
величины (1,54...2,75) значения о ^ для исследуемых материалов, как и для
ряда аустенитных сталей [7, 9], возрастают, оставаясь далее практически на
одном уровне, при Т = 4,2 К соответствующие зависимости становятся
немонотонными и отличаются резкими перегибами (рисунок). Подобный
вид имеют также зависимости пределов прерывистой текучести. В каждом
случае характерно наличие двух участков: прироста и спада прочности. Это
связано с различным проявлением эффекта прерывистой текучести по мере
увеличения остроты надреза - амплитуда скачков деформации и их коли
чество резко снижаются, причем для высокопрочного материала - тита
нового сплава (как и для стали 03Х20Н16АГ6 [9]) при К { = 3,6 величины
о ̂ и о ̂ становятся равными (для алюминиевого сплава с увеличением К і
значения о ^ т и о ^ сближаются), а разрушение происходит непосредст
венно по завершении стадии упругого деформирования.
Таким образом, низкотемпературная прерывистая текучесть реализу
ется не только в условиях однородного линейного и плоского [11], но и
существенно неоднородного объемного напряженного состояния материала,
обусловленного наличием концентраторов напряжений. Об универсальности
данного эффекта свидетельствует то, что он проявляется для сплавов с
разными основой, кристаллическим строением и уровнем прочности. Одна
ко прерывистая текучесть в зоне концентратора имеет и существенные
отличия от “обычной”, фиксируемой при испытании цилиндрических образ
цов. Это - резкое снижение количества и амплитуды скачков деформации,
вплоть до их полного исчезновения, по мере увеличения остроты надреза.
154 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2007, № 2
Нестабильность деформации и прочность
о вн , аон,М Па о В1, о “ т , МПа
1000
1800
1400
600
2 3 K 2 3 K
a
Зависимости пределов прочности (1-3) и пределов прерывистой текучести (4) образцов с
надрезом из титанового сплава 3М (а) и алюминиевого сплава АМг5 (б) от коэффициента
концентрации напряжений при различных температурах: 1 - Т = 293 К; 2 - Т = 77 К; 3, 4 -
Т = 4,2 К.
Кроме того, прерывистая текучесть приводит к существенному изменению
влияния концентрации напряжений на механические свойства, характер
деформирования и разрушения материалов. С увеличением до определен
ных пределов радиуса закругления выточки (уменьшение жесткости и не
однородности напряженного состояния) возрастают количество скачков и
концентрация деформации, а следовательно, деформационное упрочнение и
характеристики прочности.
Линейно-упругое поведение конструкционного элемента вплоть до
появления скачка деформации при наличии концентратора предопределяет
возможность его внезапного разрушения. Вероятность последнего возрас
тает при увеличении запаса упругой энергии и скорости нагружения или при
высокоэнергетических импульсных воздействиях [3, 5, 6, 8].
Р е з ю м е
Наведено результати дослідження щодо впливу концентрації напружень на
характеристики механічних властивостей титанового сплаву 3М і алюмі
нієвого сплаву АМг5 у діапазоні температур 293...4,2 К. Показано, що в
умовах глибокого охолодження його характер істотно змінюється в резуль
таті прояву ефекту низькотемпературної стрибкоподібної деформації.
1. Т р о щ ен ко В . Т ., С т р и ж а ло В . А ., Н о в о гр у д с к и й Л . С. и др . Прочность
материалов и конструкций. - Киев: Академпериодика, 2005. - 1085 с.
2. С т р и ж а ло В. О ., В о р о б й о в Є. В . Енергетичні перетворення під час
низькотемпературного переривчастого течіння металів // Фіз.-хім. меха
ніка матеріалів. - 2002. - № 5. - С. 71 - 74.
3. В о р о б ь е в Е . В ., С т р и ж а ло В . А . Развитие низкотемпературной скачко
образной деформации металлов и возможности ее устранения // Пробл.
прочности. - 1999. - № 1. - С. 41 - 52.
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2007, № 2 155
Е. В. Воробьев, Т. В. Анпилогова
4. К л я в и н О. В . Физика пластичности кристаллов при гелиевых темпера
турах. - М.: Наука, 1987. - 255 с.
5. В о р о б ь е в Е. В . Влияние скорости деформирования на прочность и
деформативность сплавов при температуре 4,2 К // Пробл. прочности. -
2000. - № 6. - С. 84 - 92.
6. В о р о б ь е в Е. В . О влиянии жесткости системы нагружения на сопро
тивление деформированию и разрушение образцов сплавов при глубо
ком охлаждении // Там же. - 2001. - № 1. - С. 98 - 104.
7. С т е п а н о в Г . А ., Б а с о в И . В . Низкотемпературная прочность и пластич
ность аустенитных сталей при наличии концентратора напряжений //
Там же. - 1989. - № 1. - С. 108 - 110.
8. В о р о б ь е в Е. В . Чувствительность аустенитных сталей к концентрации
напряжений в условиях глубокого охлаждения и высокоэнергетических
импульсных воздействий // Там же. - 1991. - № 4. - С. 8 9 - 9 1 .
9. В о р о б ь е в Е. В ., С т р и ж а ло В. А . К вопросу о деформировании и разру
шении стали 03Х20Н16АГ6 в условиях неоднородного напряженного
состояния при температурах до 4,2 К // Там же. - 2003. - № 2. - С. 48 -
53.
10. А .с. 1 6 93441 С С С Р М КИ G 01 N 3/04. Устройство для центрирования и
крепления образцов с головками при механических испытаниях / Е. В.
Воробьев, А. А. Копанев, Л. С. Новогрудский. - Опубл. 23.11.91. Бюл.
№ 43.
11. В о р о б й о в Є. В . Нестабільність деформування та зміцнення матеріалів в
умовах глибокого охолодження: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. -
Київ, 2004. - 36 с.
Поступила 25. 04. 2006
156 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2007, № 2
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-48055 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:23:08Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Воробьев, Е.В. Анпилогова, Т.В. 2013-08-14T10:49:36Z 2013-08-14T10:49:36Z 2007 Нестабильность деформации и прочность конструкционных
 сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных
 температур / Е.В. Воробьев, Т.В. Анпилогова // Проблемы прочности. — 2007. — № 2. — С. 153-156. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48055 539.43 Приведены результаты исследования влияния концентрации напряжений на характеристики
 механических свойств титанового сплава 3М и алюминиевого сплава АМг5 в диапазоне
 температур 293...4,2 К. Показано, что в условиях глубокого охлаждения его характер
 существенно изменяется вследствие проявления эффекта низкотемпературной скачкообразной
 деформации. Наведено результати дослідження щодо впливу концентрації напружень на
 характеристики механічних властивостей титанового сплаву 3М і алюмінієвого
 сплаву АМг5 у діапазоні температур 293...4,2 К. Показано, що в
 умовах глибокого охолодження його характер істотно змінюється в результаті
 прояву ефекту низькотемпературної стрибкоподібної деформації. We present results of the study of stress concentration
 effect on the mechanical characteristics
 of 3M titanium alloy and AMg5 aluminum alloy
 in the temperature range 293-4.2 K. It is
 shown that under cryogenic conditions this pattern
 undergoes an essential change as a result
 of pronounced effect of low-temperature jumplike
 deformation. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Краткие сообщения Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур Deformation instability and strength of structural alloys under conditions of stress concentration and cryogenic temperatures Article published earlier |
| spellingShingle | Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур Воробьев, Е.В. Анпилогова, Т.В. Краткие сообщения |
| title | Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур |
| title_alt | Deformation instability and strength of structural alloys under conditions of stress concentration and cryogenic temperatures |
| title_full | Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур |
| title_fullStr | Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур |
| title_full_unstemmed | Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур |
| title_short | Нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур |
| title_sort | нестабильность деформации и прочность конструкционных сплавов в условиях концентрации напряжений и криогенных температур |
| topic | Краткие сообщения |
| topic_facet | Краткие сообщения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/48055 |
| work_keys_str_mv | AT vorobʹevev nestabilʹnostʹdeformaciiipročnostʹkonstrukcionnyhsplavovvusloviâhkoncentraciinaprâženiiikriogennyhtemperatur AT anpilogovatv nestabilʹnostʹdeformaciiipročnostʹkonstrukcionnyhsplavovvusloviâhkoncentraciinaprâženiiikriogennyhtemperatur AT vorobʹevev deformationinstabilityandstrengthofstructuralalloysunderconditionsofstressconcentrationandcryogenictemperatures AT anpilogovatv deformationinstabilityandstrengthofstructuralalloysunderconditionsofstressconcentrationandcryogenictemperatures |