Yield limit dependence of titanic alloy VТ14 from the stress state parameters

N N. Tormakhov
2018 Mechanics and Advanced Technologies  
Аннотация. Вид напряженного состояния оказывает влияние на предел текучести конструкционных материалов, что вызывает необходимость учета этого явления при определении ресурса этих материалов. Количественная характеристика вида напряженного состояния может быть дана с помощью параметров, которые описывают, соответственно, объемную составляющую тензора и вид девиатора напряжений. Объемную составляющую тензора напряжений характеризует параметр жесткости нагружения, а вид девиатора напряжений
more » ... ра напряжений -параметр Лоде, углы вида напряженного состояния или нормированный третий инвариант девиатора напряжений. В работе предложены зависимости предела текучести в виде полиномов второй степени от параметров вида напряженного состояния. Проведена конкретизация этих уравнений для титанового сплава ВТ14 на основе опытов с нагружением трубчатых образцов осевой силой и внутренним давлением. В работе полагали, что напряженное состояние в стенке образца соответствует тому, какое существует на его срединной поверхности. При вычислении интенсивности напряжений были учтены не только осевые и окружные, но и радиальные напряжения, что привело к уменьшению расхождения пределов текучести при разных видах напряженного состояния с 12,4 до 10,2 %. Результаты расчетов показали, что данные экспериментов лучше всего описывает уравнение регрессии в виде полинома с членами содержащими: первую степень от обоих параметров вида напряженного состояния, произведения этих параметров и второй степени от параметра объемной составляющей тензора напряжений. Наилучшим с точки зрения статистической значимости оказалось уравнение, которое в качестве параметра вида девиатора напряжений содержало модуль приведенного третьего инварианта девиатора напряжений. Уровень значимости этого уравнения по критерию Фишера и констант по критерию Стьюдента превысил величину 94 %. Применение предложенного уравнения регрессии для описания зависимости предела текучести титанового сплава ВТ14 от параметров вида напряженного состояния позволяет полнее использовать ресурсные возможности этого материала. Ключевые слова: напряжения, предел текучести, вид напряженного состояния, тензор, девиатор. Введение В большинстве теорий, описывающих неупругое поведение материалов, принято допущение о независимости механических свойств материалов от вида напряженного состояния (ВНС) [1] . Это предположение вошло в противоречие с данными опытов [2 -6], которые показали расхождение свойств материалов при разных ВНС и нашло свое отражение в работах [7 -10]. Попытки описать явление расхождения свойств материалов при разных ВНС встречают затруднение, связанное с тем, что само понятие ВНС не достаточно точно определено. Термин «вид напряженного состояния» является многозначным и одним из его значений является понятие размерности пространства главных напряжений. В зависимости от количества главных ненулевых компонентов в тензоре напряжений, ВНС называют, соответственно одноосным, плоским или объемным [6] . Это понятие ВНС не дает его количественной оценки и не может быть использовано для описания свойств материалов в уравнениях состояния. В [6, 11 -13] были предложены разные параметры, дающие количественную характеристику ВНС. В [14] был дан обзор этих параметров, а в [15] показано, что ВНС однозначно определяется двумя параметрами, которые являются функциями инвариантов тензора и девиатора напряжений и характеризуют, соответственно, объемную составляющую тензора напряжений (ОСТН) и вид девиатора напряжений (ВДН). В работе [16] была дана геометрическая интерпретация параметров ВНС и показано, что эти параметры являются функциями координат зенита и азимута вектора октаэдрического напряжения в сферической системе координат, ось которой совпадает с главной диагональю пространства главных напряжений. Угол зенита является параметром,
doi:10.20535/2521-1943.2018.84.127194 fatcat:tnjiji3d4jhrbbbtcgmztrg3qq