Влияние особенностей низкотемпературной пластической деформации металлов с ОЦК решеткой на напряженнодеформированное состояние в вершине макротрещины

Abstract

Приведены результаты использования предложенного ранее физического критерия текучести при сложном напряженном состоянии для описания пластической деформации в вершине трещины. Данный критерий, в отличие от критерия Мизеса, позволяет учитывать особенности пластической деформации ОЦК-металлов при низких температурах. Моделировалось нагружение образца в виде пластины (400 X 160 мм) с центральной трещиной при плоской деформации. Показано, что уменьшение сопротивления сдвигу под действием нормальных растягивающих напряжений, которое наблюдается при низкотемпературной пластической деформации ОЦК-металлов и сплавов, значительно влияет на параметры напряженно-деформированного состояния металла в вершине трещины. Это проявляется в увеличении размеров области локальной пластической деформации и максимальной пластической деформации в вершине трещины, изменении соотношения между касательными и нормальными напряжениями в пластической области. Обоснована целесообразность применения физического критерия текучести при расчетах методом конечных элементов напряженно- деформированного состояния в вершине трещины в ОЦК-металлах и сплавах при низких температурах.

Наведено результати використання запропонованого раніше фізичного критерію текучості при складному напруженому стані для опису пластичної деформації у вістрі тріщини. Цей критерій, на відміну від критерію Мізеса, дозволяє врахувати особливості пластичної деформації ОЦК-металів за низьких температур. Моделювалось навантаження зразка у вигляді пластини (400 X160 мм) з центральною тріщиною в умовах плоскої деформації. Показано, що зменшення опору зсуву під дією нормальних розтягуючих напружень, що спостерігається при низькотемпературній пластичній деформації ОЦК-металів і сплавів, в значній мірі впливає на параметри напру- жено-деформованого стану металу у вістрі тріщини. Це проявляється в збільшенні розмірів області локальної пластичної деформації у вістрі тріщини, зміні співвідношення між дотичними і нормальними напруженнями в пластичній області. Обгрунтовано доцільність використання фізичного критерію текучості при розрахунках методом скінченних елементів напружено- деформованого стану у вістрі тріщини в ОЦК-металах і сплавах за низьких температур.

We describe plastic strain at a crack-tip with the use of a physical criterion of creep in a complex stressed state proposed earlier. As distinct from von Mises criterion, the above criterion allows consideration of low-temperature deformation features of bcc metals. Simulation of loading was performed on a center-cracked plate specimen (400X160 mm) in plane deformation. It was shown that a decrease in shear resistance under the action of normal tensile stresses induced by low-temperature plastic deformation of bcc metals and alloys affects parameters of a stress-strain state at a crack-tip. This gives rise to an extension of the local plastic strain region, an enhancement of maximum strain at the crack-tip, and a change in the ratio between normal and tangential stresses in the plastic-flow region. Application of a physical criterion of creep is shown to be reasonable for stress-strain state calculations by the finite-element method in cracked bcc metals and alloys at low temperatures.