Образец для определения характеристик напряженно- деформированного состояния

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для точного определения характеристик напряженно-деформированного Состояния тел, подвергаемых обработке давлением. Цель изобретения - повьшение достоверности экспериментальной информации путем обеспечения сплошности образца по поверхности контакта. Для достижения цели однотипные элементы выполнены в виде конуса или пирамиды.с углом при вершине 60...120 . Углы при вершинах элементов могут быть вьтолнены изме- .няющимися от элемента к элементу вдоль оси образца. Выбор конкретной формы поперечного сечения элемента в виде квадрата или прямоугольника (в случае использования пирамиды). а также круга или овала (в случае использования конуса) обусловлен необходимостью достижения заданной формы составного образца в решении конкретных задач пластического сечения. 1 з.п. ф-лы, 8 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЭВЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1 (19) (11) (б)) 4 В 21 J 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4169789/31-27 (22) 29. 12.86 (46) 15.04.88. Бюл. ¹ 14 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В.В.Бринза, В.П.Сухачев и П.С.Можаев (53) 621.73(088.8) обработке давлением. Цель изобретения — повышение достоверности экспериментальной информации путем обеспечения сплошности образца по поверхности контакта. Для достижения цели однотипные элементы выполнены в виде конуса или пирамиды.с углом при вершине 60 ° ..120 . Углы при вершинах элементов могут быть выполнены изме.няющимися от элемента к элементу вдоль оси образца. Выбор конкретной формы поперечного сечения элемента в виде квадрата или прямоугольника (в случае использования пирамиды). а также круга или овала (в случае использования конуса) обусловлен необходимостью достижения заданной формы составного образца в решении конкрет— ных задач пластического сечения, 1 з.п. ф-лы, 8 ил. (56) Журнал Известия вузов. Черная металлургия, 1976, № 9, с.77. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕПЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для точного определения характеристик напряженно-деформированного состояния тел, подвергаемых

3g). ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /ц . /

))

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ М д,,„,.

1388171

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть ис— пользовано для точного определения характеристик напряженно-деформированного состояния тел, подвергаемых обработке давлением.

Целью изобретения является повышение достоверности экспериментальной информации путем обеспечения сплошности образца по поверхности контакта.

На фиг.l изображен образец для определения характеристик напряженнодеформированног о состоя ния в виде параллелепипеда, общий вид;на фиг.2— однотипный элемент в виде пирамиды; на фиг.3 — сечение образца по вертикально-продольной плоскости симметрии; на фиг.4 — сечение однотипного элемента по вертикально-продольной плоскости симметрии;на фиг.5 образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния, имеющий форму цилиндра, общий вид; на фиг.б — однотипный элемент в виде конуса; на фиг.7 — образец с углами при вершинах однотипных элементов, выполненными изменяющимися от элемента к элементу„ использование козорого повышает чувствительноетI: ltpH получении экспериментальной информации в приконтактных зонах; на фиг.8 — образец, использование когорого повышает ч вствитегIьность IIpH получении экспериментальной информации в центральной зоне.

Образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния в процессе объемного пластического течения металла 1 или 2 состоит из совокупности пакета однотипных элементов 3 и элементов 4, дополняющих пакет однотипных элементов 3

IIo форме до параллелепипеда, цилиндра или до любой другой необходимой формы, моделирующей форму реального тела при его пластическом течении.При этом каждый однотипный элемент 3 имеет форму пирамиды или конуса с углом при вершине oL = 120...60, на внешнюю поверхность 5 которого нанесены группы рисок-свидетелй 6. Расстояние между рисками-свидетелями выбирают для обеспечения необходимой точности и достоверности экспериментальной информации, но при этом обеспечивают наличие на поверхности каждого

20 25

55 однотипного элемента не менее 10

1? рисок. Риски для получения максимума информации наиболее целесообразно располагать по направлению от основания однотипногп элемента к его вершине.

Внутренняя поверхность однотипного элемента может быть расположена или под заданным углом Ы, или с изменением угла в указанном интервале (фиг.7, 8). При 3ТоМ Boзможно или увеличение угла М при вершинах однотипных элементов от переднего конца образца (т.е. того конца образца, который первым подают для деформирования) к заднему (фиг.7), что обеспечивает более мелкий шаг к осевой зоне образца), или уменьшение угла

Ы, от переднего конца -бразца к заднему (фиг.8), что обеспечивает более мелкий шаг в поверхностных слоях образца. Однотипные элементы в пакете соединены между собой по поверхностям 7 и 5. При этом плотное прилегание однотипных элементов друг к другу с изменением угла при их вершинах обеспечивается тем, что контактирующие поверхности соседних элементов выполнены с равным углом при вершине. Элементы 4, дополняющие пакет однотипных элементов до заданной фигуры, не имеют на поверхности контакта рисок,, Образцы для определения характеристик напряженно-деформированного состояния в процессе объемного пластического течения получают следующим образом.

Однотипные элементы 3 и совокупность рисок б на их поверхностях получают с помощью механической обработки или обработкой давлением (например, штамповкой). Затем на их внутренние 7 и внешние 5 поверхности наносят связующий материал. Таким материалом, если однотипные элементь, сделаны из свинца и его сплавов, может служить сплав Буда или сплав

Розе, Однотипные элементы собирают в гтакет так, чтобы риски на двух соседних элементах имели заданное расстояние, дополняют пакет до задан— ной формы дополнительными элементами -4 и соединяют элементы пакета склеиванием, скреплением, сваркой и т.д. Далее полученный образец подвергают пластическому деформированию.

Эбработку информации об объемном

1388171 пластическом течении металла производят с использованием известных методик, При этом, если используется лагранжевое представление закона дви5 жения, исследуется пластическое течение металла во всем объеме образца, то образец необходимо разобрать на отдельные элементы и измерить рассто-. яния между отдельными рисками в де- 10 формированном состоянии, а при необходимости исследования течения по-. верхностных слоев образца непосредственно исследуются искажения рисок на его контактных и боковых поверх- 15 ностях. Если используется комбинированное эйлерово-лагранжевое представление закона движения, то деформированный образец разрезают последовательно на темплеты вдоль од- 2p ного из направлений преимущественно пластического течения металла и фиксируют следы рисок-свидетелей, Затем во всех случаях по известным картинам перемещений осуществляют опре- 25 деление скоростей течения металла, скоростей деформаций, а с использованием известных теорий пластичности — определение напряжений. Для конкретного определения характеристик напряженно-деформированного состояния удобно применять соответствующую систему координат, учитывающую расположение однотипных элементов и рисок-свидетелей на их по35 верхностях в образцах предлагаемой формы.

В процессах развитого объемного пластического течения (при прокатке высоких полос, сортовой прокатке, осадке, прессовании, волочении и т.д.) наблюдается, в основном, действие линейных (высотных, продольных, поперечных или осевых) и радиальных деформаций и связанных с ними напряже 45 ний, которые зачастую являются растягивающими. Поэтому конструкции известных образцов, для которых плоскости контакта однотипных элементов приблизительно совпадают с направ50 лением действия одного из линейных напряжений и деформаций или перпендикулярны им, оказываются непрочными, происходит нарушение сплошности образца, при этом снижается достоверность информации о пластическом

55 течении и распределении характеристик напряженно-деформированного состояния. Увеличение прочности сцепления отдельных однотипных элементов образца за счет увеличения толшины скрепляющего слоя или применения дополнительных деталей неэффективно и искажает закономерности локального пластического течения в образце и тем самым снижает достоверность экспериментальной информации.

Практика исследований показывает, что величина сдвиговых (касательных) деформаций и напряжений в этих процессах на порядок меньше, чем величина линейных характеристик, Анализ информации о распределении характеристик напряженно-деформированного состояния в объеме большого количества образцов, подвергнутых обработке давлением, показал, что в интервао ле от 30 до 60 к направлениям действия главных деформаций (скоростей деформаций) и напряжений действуют минимальные но величине укаэанные характеристики, которые не могут привести к нарушению сплошности металла. Поэтому расположение плоскостей контакта однотипных элементов в ино тервале углов от 30 до 60 к направлениям действия главных деформаций и напряжений является оптимальным с точки зрения предотвращения наруше— ний сплошности образца, состоящего из пакета однотипных элементов. При углах наклона плоскости контакта мео нее 30 и более 60 действие на них проекций линейных деформаций и на— пряжений становится сравнимым с действием главных деформаций и напряжений и существенно превышает предел текучести и прочности. Конструкции ( однотипных элементов, удовлетворя— ющие такому требованию расположения плоскостей в пространстве по отношению к главным осям (направлениям преимущественно пластического течения), показаны на фиг.2 и 6. При этом оптимальные углы плоскостей контактов с различными плоскостями в образце, образованными сочетанием различных главных направлений, должны о составлять 60...120

Конструкции однотипных элементов в виде пирамид или конусов вследствие их замкнутой формы по периметру прн одновременном изменении их формы в направлении деформирования являются единственными; из всех возможньг:, 1388171 удовлетворяющих требованиям максимальной прочности по всем линейным (высотному, поперечному и продольному) направлениям. Выбор конкретной

5 формы поперечного сечения элемента в виде квадрата или прямоугольника (в случае использования пирамиды), а тактакже круга или овала (в случае использования конуса) обусловлен необ- 1ð ходимостью достижения заданной формы составного образца в решении конкретных задач пластического течения.

Укаэанная конструкция образцов может быть использована для повышения чувствительности при получении экспериментальной информации в локальных зонах образца. В процессе объемного пластического течения в деформируемом теле наблюдаются зоны с ярко выраженной неоднородностью в распределении напряжений и деформаций, характеризующихся резким возрастанием их градиента. В одних случаях такие зоны расположены в центре деформируемых тел, в других — в периферийных частях. Непрерывное изменение углов при вершинах однотипных эле— ментов вдоль оси образца в пределах

„а эО-120 позволяет уменьшить в л.окаль30 ных зонах шаг между рисками-свидете-лями во всех направлениях (фиг,7 и Р).

Таким образом, повышая чувствительность при получении исходной информации, одновременно повышают достоверность ее получения путем обеспечения сплошности образца по поверхностям KoEctBKTB, Формула изобретения

1. Образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния в процессе объемного пластического течения металла, состоI ящий из пакета соединенных между собой однотипных элементов, на поверхностях контакта каждого из которых выполнены группы рисок, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения достоверности экспериментальной информации путем обеспечения сплошности образца, однотипные элементы выполнены в виде конуса или пирамиды с углом при вершине 60...120

2. Образец по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что углы при вершинах элементов выполнены изменяющимися от элемента к элементу вдоль оси образца.

1388171

Составитель А. Быстров

Редактор Л.Повхан Техред И.Верес.

Корректор А.Тяско

Заказ 1537/25 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4