Физическая природа пластической деформации и разрушения поликристаллических ОЦК-металлов в неоднородных силовых полях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ
|
Котречко, Сергей Алексеевич
АВТОР
|
||||
|
доктора физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Киев
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1995
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.13
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
' . I Г
НАЦИОНАЛЬНА АКДЕМ1Я НАУК УКРАШИ ШСТИТУТ МЕТАЛОФГЗИКИ
о л
2 ь .;
На правах рукопису
КОТРЕЧКО СЕРИЙ ОЛЕКСШОВИЧ
УДК 539.214:539.219.2:539.4.015:539.4.014
ф13ична природа пластично! деформацН та руйнуваш1я пол 1кристал1чних оцк-метал1в в неоднорщних силових полях
спещальшсть 01.04.13 - физика метал1в
АВТОРЕФЕРАТ
дисертаци на здобуття паукового ступсня доктора ф1зико-матсматичних наук
Кшв - 1995
Дисертацш с рукописом.
Робота виконана в Ыститутт металоф1зики HAH Украши.
Науковий консультант: доктор техшчних наук,
професор Мешков Ю. Я.
Офшжш опонснти: чл.-кор. HAH Украши, доктор ф1зико - математичних наук, професор OipcroB С. А.
чл.-кор. HAH Украши, доктор ф!зико - математичних наук, v професор Красовський А- Я.
доктор фЬихо-математичних наук, професор 1ванов М. О.
Провщна оргатзацш: Ф1зико-мехашчний шститут ш. В. Г. Кар-
пенка HAH Украши.
Захист вщбудеться "_"__ 1995 р. о _год.
на засшанш Саещашзовано! ради Д 01.75.01 в 1нституп металоф1зики HAH Украши ( 252680, Кшв - 142, пр. Вернадского, 36; конференц - зал 1нсппугу металоф1зики HAH Украши ).
3 дисертащею можна ознайомитись в науковш б!бл1отещ
Институту металоф1зики HAH Украши.
Вщгуки на автореферат у двох пришрниках, зав1реш печаткою установи, просимо надсилати за адресою: 252680, Кшв-142, пр.Вернадського, 36, 1нсгитуг металоф1зики HAH Украши, Вченому секретаревх Спецради Д 01.75.01 д.ф.-м.н. Пццаку В. К.
Автореферат роз1сланий "_"_ 1995 р.
Вчений секретар Cncni:uii:ionanoi ради Д 01.75.01
доктор фЬ.-мат. наук Н1ЩАК В. К.
• f
ЗАГАЛЫ1А ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуалыисть теми. Сучасш уявлешш физики мдщосп i пласткчносп описують процеси деформування та руйнувашм твердкх Tin, як правило, в умовах шшлросгшшх схем напружено-деформованого стану, що реашзуються головним чшюм яри одшдасному розтягу та тиску. Такий падхщ дозволив дата иояснешш основним законошрностям впливу структурного стану метишв та оплатив на характеристики ïx шцносп в умовах одновюного розтягу. Проте, експериментально встановлено, що вид напруженого стану та характер розподалу полйв напружень i деформацш в значнш Mipi впливае на м1цшсть та шшсткчшсгь металу. На практшц де проявляеться в р1знгад Miac мщтстю, що визначаеться в лаборагорши умовах (лабораторна шщпсть) i службовою (техшчною) мщшспо, що реа'пзус метал при йога навантажешй ь конструкци, де продеси пластичного деформування та руйнувашм протгкають в умовах сильно неоднорщних псипв напружень та деформацш i складного напруженого стану.
При мехашчних випробуваннях метал!в дослщники намагаютъся вщтворити реальш умови, в яких вщбуваетъся руйнування мета/пв шляхом використання конце! rrparopiB напружень певнох (стандартно!) reoMeTpiï (випробування на уд ар ну в"язюсть, тр1щиностшзаспъ i т.п.). Проте вщсутшсть ф1зичиих уявленъ про природу впливу напружено-деформованого стану на властивоси металу не дозволяе за результатами таких дослхджень робити висновки щодо piBim мщносп i пластичносп металу в умовах, вщмшних в1д модельованкх в експеримезгп.
Таким чином, одшею з актуальних проблем сучасно! ф!зики металгв е розробка уявлень про ф1зичну природу впливу неоднорщних силових пол1в (НСП) на процеси пластично!
1 «
деформаци та руйнування полжристашчних меташв. Розв"язання щеУ проблеми дозволить зрозушти, якими явшцами на мжрорЬш обумовдсна р1зниця кож техшчною мщшспо метану та мщшстю в ум о пах однотисного розтяту.
Мета роботи полятс в роэробщ моделей, що дозволяюгь описаш продеси пластично! деформаци 1 юкшхрихкого руйнування полжристатчних меташв на мжро- 1 макрор1внях в найбшын загальних умовах складного напруженого стану 1 не од-нор вдш го розподшу пол1в напружень та деформацш 1 створенш на цш основ! ф!зичних уяилень про вплив НСП та структурного стану на ршень границ! плинносп, напруження квазжрихкого ру-йнування та в"язюсть полжрисгашчних ОЦК-меошив.
Досягнення поставлено! мети потребуе розв"язання вщгсовщних задач:
1. Розробити статистичну модель плинносп полжрисгашч-ного металу в умовах складного напруженого стану (СНС) та низьких температур.
2. Встановити зв"язок мдж силовими умовами зеуву в крис-ташчшй гратщ та законом!рностями впливу напруженого стану на величину гранищ плинносп полжрисгащчного металу та залро-понувати ф1зичний критерж плинносп полгкристашчтшх ОЦК-металЬ при СНС.
3. Розробити методику та провести експерименгальш досаи-дження впливу трив1сного розтягу на величину гранщц плинносп ОЦК-металу в умовах низьких температур.
4. Розробити методику та експерименгально досшдити зако-ном1рносп змши р1вня локального напруження руйнування (ус в неоднорщних силових полях в залежносп вад величины 1 неодно-рщноеп розподшу пласгичних деформацш,виду напруженого ста-
ну, об"ему пластично деформованого метолу та нараметр1В мжро-структури.
5. Розробити статистичну модель квазшрихкого руйнування полнфисталйних меташв у загальному випадку складного напру-женого стану та неоднорщного розподшу налружень I деформацш виходячи з анал1зу елементарних акт!в вштакнення та втрати рш-новаги зародкових трвдин (субмжротрщин).
6. Сформулювати уявлення про ф1зичну природу впливу на рдвень мщносп п о лжр и стал ¿ч них метшив у крихкому стан1 параметров розподшу розм1р1в кристалЫв (зерен); величини пластично! деформадц та д градоснту, а також напруженого стану.
7. Розробити ф!зичш уявлення про в"язюсть металу та за-пропонувага ц юлыасну м1ру.
Наукова новизна робота. У робой вперше отримаш таю результата.
1. Встановлено зв"язок м1ж силовими умовами зсуву в крис-тишчнш гратнд та закономерностями впливу виду напруженого стану на р1вень гранищ плшгносп пол&риспинчних мет*ал1в. Показано, що залсжндсть напруження зсуву в кристгипчшй гратщ вщ величини нормальних налружень на площадщ зсуву, яка обумов-лена 'ос впливом на висоту бар"ер1в Пайсрлса-Набарро гвинтових дислокацш в ОЦК-гратщ, е причиною залежносп гранищ плинносп полжристалгчних металш з дим типом гратки вщ величини гщр о статично! складово! тензора махронапружень. В умовах тршмсного розтягу, створюваного концентраторами налружень, цей ефект призводить до значного («30%) З1шже1шя величини границ! плинность
2. Розроблена статаспина модель квазжрихкоге руйнуващи гошкристалгчних металЬ, у якш вперше на оснош анализу елементарних актш виникнення, втрати р1вноваги та поширешгя за-
-1 «
родкових тршцш (субишротрищин), сформульоваш основш зако-ношрносп квазжрихкого руйнування полжрисгалЬ на макрор1вш в умовах складного напруженого стану та неоднорщного розподд-лу напружень ] деформацш. Встановлено, що щ законошрносп обумовлеш двома головними факторами: розподалом розшрш та ор1енгащй зародкових трпцин та 1х юлькктю в ансамбш.
3. Показано, що субмжротрпцини кригачних розшр1в вини-кають не в середшх,або найбхльш ймов]рних за розлирами зернах, а в кристаллах, ддаметри яких належать до интервалу (0.6 + 1.0) в]д максимального. Це обумовлюе залежшстъ мгцносп полшрис-талу в крихкому сгаш (крихко! шдносп) вщ однорщносп зерен-но! сгруктури.
4. Експериментально встановлена наявшсть мыпмуму на температурнШ залежносп локального руйнуючого налруження (ус в неоднорщних силових полях (НСП), величина якого коррелюе з мпсмалышм напрухенням крихкого руйнування
при одновюному розтягу.
5. Показано, що руйнування в неоднорщних силових полях характеризуешься локашзащею процесу виникнення субмЬсротр1-щин критичних розм!р1В в гранично малих о6"емах (л0.5+10мм5 ), що обумовлено неоднорщним розподшом деформацш 1, в силу масштабного ефекту, нризподить до значноге асрешидення иели-чшш локального руйнуючого напружсшш (ус над р1внсм крихко'/ мiцнocтi при одношсному розтягу 1{и<,, визначаючи таким чином верхню межу (ус (Ос°и*х (1-3+1.7)/^). Нер1ВНом1ршш розподал ор!ентадШ суб мжр отр ¡шин е причиною зниження р1вня крихко! мщносгп металу при перходо взд одновкного до дво-трив1сного розтягу. В умовах НСП цей сфект визначае нижню межу для ве-личини локального руйнуючого налруження ((Ус"***1 (0.6+0.9)
6. Вперше, виходячи з адатзу силових умов втрата рЬно-ваги зародкових тр'шцш, запролоноваш физичш характеристики виязкосп. Всгановлено, що пдастичшш при одновюному розтягу метал стае крихким, яйцо його в'язиспъ нижча вщ критичного р!вня }£в, величина якого залежить, головшш чином, вщ виду напруженого стану, величини локально! пластично! деформацп та ц грашенту, а також вщ схильносп металу до деформацшного змщненкя. Вщношешш величшга коефвдента в"язкост1 металу при одновкному розтягу Кв (Кв = ЯМс/СГт - Де Яис " мшимальний р!вень руйнуючого напруження при температур! в"язко-крихкого переходу, (уг- границя плинносп) до його граничного р)вго1 в ЫСП характеризуе запас в'язкосп металу в конкретних умовах його навангаження з урахуванням напружено-деформованого стану.
Практична значимость робота.
Розроблеш уядлення про мщшеть ОЦК-метаив в неоднорцпшх силових полях закладають основи ф1зичного подходу до прогнозування натцйносп металу в виробах та хонсгрук-щях.
Запропонована юлыаска мхра oкpríxчyючoif дн концентраторов напружень , що дозволило визначити вимоги до р!вня в'язкосп сталей, при якому наявш в 1шх конструюгивт концент-ратори 1 коротю трпциии втоми не с. пебезпечшши.
Для типових конструклдйних спиюй ¡:> (у,. вщ 500 МПа до 1500 МПа истановлеиа залежшеть коефщшнта запасу в"язкосп стал!, що м1стить коротку трищшу втоми, вщ р1вня мащосп.
Отркмака юльюсна характеристика окрихчуючо!' д1х стандартного (тип II за ГОС'Г 9454-78) концентратора, що використо-
вуеться при випробовуваннях мстшпв та сплавш на ударну в"язюсгь.
Для атестацц консгрукцшних сталей за р1внем ударно! в"яз-косп ксу запропоноваш диференцшоваш, вцщовщно до класу мщносп, ф!зично обгрунтоваш порогов! р1вш ХСУ ■ ОСНОВШ ПОЛОЖЕНИЯ, ЩО ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ
1. Вплив нормальних напружень на ошр зсуву в систеш ковзання, який мае м1сце в ОЦК-металах при низьких температурах, призводить до залежносп напруження плшшосп полшрисгалу в!д величини пдросгатично! складово! тензора макронапружень. В умовах тривкного розтягу, створюваного концентраторами напружень, цей ефекг обумовлюе суттеве («30%) зниження величини границ! плинносп металу.
2. Ршень напруження квазжрихкого руйнування полгкрис-ташчних ОЦК-метагив визначаеться трьома головними факторами: розподшом розм1р!в кристаллов (зерен), що лежать о юл максимального значения (0.6 + 1.0 вщ максимального); величиною пластично! деформацц та об"емом пластично дефор-мованого полжристалу.
3. Причиною значного (в 1.3+1.7 рази) перевщцення величшш локального напруження квазисрихкого руйнування СГС полжрис-
тишчних метишв в неоднорщких силових полях (НСП) над р1внем крихко! мщносп Лис металу е масппабний ефекг, зумовлений
локшнзащею процесу виникнення субмгкротршдш критичних розм1р1в в гранично малих об"емах (л0.5+10мм') в умовах неоднородного розподшу пласгичних деформацш.
4. Пласгичний при одновюному розгягу метал руйнуетъся крихко в умовах концентрацЯ напружень, якгцо величина його в"язкосп нижча вщ критичного р1вня , який визначаеться параметрами НСП (жорспаспо напруженого стану, величиною штенсивно!
пластично! деформацн, н градхентом) та величиною показника де-формацшного зшцнення металу.
Авробацм роботи та лублжацп.
Основш результата роботи доповщались та обговорювались на таких конферешцях та семшарах: II Всесоюзному criMnoaiyMi "Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии" (Кшв, 1984 p.); XI Всесоюзнш конфе-ренцп з ф1зики мщноси та пластачносп (Куйби1шв, 1986 р.); II i III Всесоюзних конференциях "Прочность материалов и конструкций при низких температурах"(Житомир, 1986 р.,Вшниця,1991 р.); Республжанському ceMiHapi "Новые достижения в области металловедения и термической обработки стали" (Кшв, 1986 р.); Всесоюзному науково-техшчному ciiMiioaiyMi за участю сиещшиспв з краш РЕВ "Нормировага1е прочности и ресурса высоконагружен-иых Мишин" (Владимир, 1986 р.), Наукоиш ccciV "Проблемы пи тяжкою машиносхроене" (Варна, 1987 p.); VI Всесоюзшй конфе-ренцП "Физика разрушения" (Кшв, 1989 p.); V Всесоюзному ceMiHapi "Структурные аспекты локализации деформации и разрушения в кристаллах" (Юрмала, 1991 p.); XIII Шжнароднш конфе-ренци "Физика прочности и пластичности металлов и сплавов" (Самара, 1992 р.); М1жнародн:й конферищй' "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах" (Барнаул, 1992 p.); IV бвропейсьюй конференлп з Marepiajiiii i технологи (Санкт-Петербург, 1993 p.); Eight International Conference on Fracture (ICF-8) (Кихв, 1993 p.).
Основш результата дисертацшно1 роботи викладеш у 29 наукових пyблiкaцiяx, перелж якнх наведений у юнщ автореферату.
Структура та об"см дисетрацГх. Дисертащя складаеться i3 вступу, чотирьох роздМв, висновшв, списку шггованоУ лхтерагури
га додатку. Обсяг рукопису - 283 сгоршки машинописного тексту, пключиючи 11 тЬлиць, 75 мплюнкм, бКшогрпфш - 219 робгг.
Особистий внссок автора. В дисертащйнй робот1 узапиль-неш результата досладжень, виконаних безпосередньо автором або хрупою сшвро6птшк1в щд його кер1вншггвом. В осганньому випадку автором формулювались мета 1 задач1 доацдження, робились висновки та готувались матер1али для публжацш. Безпосередньо автором в становлений зв"язок м1ж силовими умовами зсуву в криспинчнш грани та законошрносгями впливу виду напруженого стану на величину границ! плинносп металу, а також розроблена методика ! проведет експериментальт дослщження пластично! деформади в умовах триз'юиого розгягу. Особисто автором розроблена сгатисгична модель квазжрихкого руйнування полжристашчних металзв, няттисаш программ \ проведене компьютерне моделювання руйнування ОС— Ив . Автор приймав участь у шдготовщ зразюв для мехашчних випробувань та досладхень мжроструктури, проводив мехашчш випробування металу в умовах одновюного розтягу та НСП, здшсюовав метал ограф1чш дослщжешш. 1м запропонована мжроскошчна Ьггсрпрстац1Я понятгя в"язко<л1 металу, отриманий вмраз для ц величини в загальному випадку НСП та проведет експериментальт дослщження по перев1рщ запропоновано! залежносп. Дисертащя не м1 стать щей та розробок, що належать ств авторам наукових робгг.
Методолопя та метода дослщжень.В робота використаний класичний тдид ф1зшш твердого тзла та ф1зики метагив, який в контекст1 дослщжувано! проблеми передбачав: розробку юлыас-них моделей плинносп та руйнування, компьютерне моделювання них процейв, за результатами якого ставились цшеспрямоваш екснерименти. Враховуючи багатофакторшсть впливу неоднорщ-
них СИЛ0Ш1.Ч полж ми мш.пкть I плисшчшоь метилу, сиочагку до-ОПДЖуНаНСИ Ш1ЛИ1» ОКрсМИХ фиКТОрМ! 1 1ШС'|уННИМ Ш1ШМЗОМ зако-110м1р1ЮС1'С11 :шпш иластиносчей метилу, обумоилених IX сишьною шею. Методики екснерименталышх досл^джсш» викладеш в иер-шому роздип роботи (див. Зм1ст роботи).
ЗМ1СТ РОБОТИ У вступнш частши роботи обгрунтована актуальшеть теми дисертацп, сформульована мета 1 задач! роботи, вказат об"скти доошджеиь га метода 1х проведения. Стисло викладеш головш результата, показана 1х наукова новизна та практична щшпетъ, сформульован1 науков! положения, хцо виносяться па захист. Вка-зашш особистий внесок автора.
В першому роздип роботи викладена методика дослщжень та обгрунтований вибip матер1ал1ъ. В експериментальних досшд-женлях неоднорЦои силот ноля створювались за допомогою кшь-цевих надр!з1в на цилшдричних зразках. Це дозволило в широкому пггервал1 змпповати парамегри иапружено-деформованого стану металу, а також в значшй м1р1 моделювати реальш ситуацИ, при яких вшбуваегься навантажегам металлу в виробах та конструкциях. Параметри иол ¡к напружень 1 деформацш визначались за допомогою методу кпщевих елемешгв (МКЕ), при цьому враховувалась як (¡лзична, так 1 геометрична нелппйшеть розв"язувано! крайовоГ задача При розрахупхах методом кшцевих елемептаз загальнопришштим с використшшя критерпо плинносп Мззеса, проте при яизьки.х температурах цей критерш не виконусться дяя ОДК-металгв (див. другий розддл),тому за результатами проведених дослщженъ був запропоновагаш ф1зичний критерш плшшосп, що дозволив при МКЕ-розрахунках врахувати особливосп низькотемлературно'1 деформацц ОЦК-ме-тал1в в умовах складного напруженого стану.
Досшдження впливу двовюного напруженого стану на величину границ! шшнносп 1 напруження квазшрихкого руйнування проводились на трубчатих зразках за методикою, розробленою в 1нституп проблем мщносп НАН Украши.
Кшьюсний анагиз дислокапшно! структури, а також фракто-граф1чш дослщження проводились методами елекгронно! мжро-скопи. Параметри зеренноТ структури визначались методами стереограф1чно! металографП.
Як основной об"екг експериментальних дослщжень в робой використовувалось а—Ре та його сплави з вуглецем, що зумовлено типовими для ОЦК-меташв закономхрносгями в"язко-крихкого переходу в а — Ре , а також можлкиспо в широкому штервал! змшювати не лише середшй або найбшьш ймов1рний розм1р зерна, але й сутгево впливати на параметри та вид функци розполшу Ух лтметрш. Кр1м того, (X — Ре та сплави на його основ! с найЫл мм шшш[1С1шм копструкцШиим магсрпиюм, крнхкс руйнування якого являс собою основхгу проблему надшносги сучасюн техшки.
В другому роздал 1 розроблеш уявлення про ф!знчну природу впливу напруженого стану на величину граниш плинно-сп полцсрисгсипчного металу. Це питания розглядаеться в роботт в зв"язку з тим, що пластична деформащя е необхщною умовою квазшрихкого руйнування, крш того, в неоднорщних силових полях руйнування цццдаеться в межах локально! обласп пластично-деформованого металу, розм1ри яко!, а також характер напру-жено-деформованого стану в якш сутгево залежить вщ величини границ! плинносп та законом1рностей ц змши в умовах дво- три-в!сного розтягу.
На сьогодншппй день встановлеш законом1рносп впливу виду напруженого стану на шшшисть меташв в умовах двовкного
(плоского) напруженого стану. Проблема полягае в тому, щоб пояснит щ закономлрност! I запропонувати ф1зичний критерш плинносп в умовах СНС виходячи ¡з перших принцишв, пщ якими, в даному В1шадку, сайд розумгги положе1пш про ковзання, як основшш мехашзм пластично! деформацп крисга/пчних твер-дих лл на мжрор1вш.
В дисертацшшй робст зв'язок м1ж законом1рностями мпсро- 1 м акр о пл ш шо сп був в становлений на основ! статисгач-них уявлень про пластичну деформацию полжристагпчного агрегату, вдаювщно до яких иерехвд полжристалу з нружного стану в пластичний визначаеться величиною Лмов1рност1 досягнет« в системах ковзання критичного напруження зсуву хс Д°бто часткою активовашк систем ковзання р :
Р(ТПУ>Ъ)=РС (1)
де р (тпи> Тс) ~ нмов1р1псть активацп системи ковзання.
Виходячи з цього положе!пш, в дисертацн отримаш вирази для границ! плинносп при СНС шдпотдно до двох вар!ант!в силових умов зсуву в крисгсиичнш грану. Перший вариант передбачав ви-конання закону Шшда (•^. = сога7), що мае мюце при ковзаыш в
ГЦК-металах. В другому вар!анп була врачевана особлив!сть ковзання н ОЦК-металах при низькнх температурах, яка полягае в залежпосг! опору зсуву 1с велнчини кормильцах папружепь ст , що дпоть на плотинах ковзання.
В загальному випадку ймов!ршстъ активацГх системи ковзання визначаеться залежюстю:
<Лгтох
р(тпу>тсу^-1.\^гпу,стп)атпуа(тпУ (2)
де $ (г„1/.0"п1/)"ФУ11КД1я одльносп сушеного розподалу дотичних
X 1 нормаль них (у мжронапружень в систем! ковзання;
Розподш мЬсронапружень в полжристаичних метал ах з достатньою точшспо описуеться нормальним законом.
Математичне сподавання < тому при £,=со/и/ (ГЦК-
метали) початок плинносп полжристалу визначаетъся величиною дисперсп О дотичних мЬсронапружень в системах ковзання.
В дисертацшнш робот! залежшсть для £) (,тпх/) отримана в
наближенш модел! Фойгга:
де (у. - штенсившсть макроналружень,
а ' СИ. ' Оъ ~ головш макронапруження,
- коефпиент,що визначаетъся пружними сгалими криста-л1чно1 гратки I залежигь вщ и пружно! атзотропи. Вщповцщо, кригерш плинносп полжристалу в умовах складного налруженого стану мае вигляд:
що сшвпадае з феноменолопчним критерием Шзеса.
Сучасш уявлення пов"язуютъ ефект залежносп X с в'д О"
впливом нормальных напружень на висоту бар"ерш Иайерлса-Набарро гвинтових дислокацш в ОЦК-гратщ. В першому наближенш:
(3)
щ = (яг1
(4)
о; =сгт
(5)
Тс=Тс<х-а-сгп„)
(6)
/ /
де Три 1 Тс ' напруження Пайерлса-Набарро I сумарний ошр зсуиу при 0; (X - коефццснт, що визначаеться парамет-
рами ядра гвшггово'1 дислокацп.
Виходячи з цих уявлень було показано, що вплив нормаль-них мжронапружень & на ошр зсуву 2" с обумовлюе вщхилен-
т
ня вщ критсрда Мзеса {(у. =сот() , яке проявляешься головним
чином у залежносп напруження макроплинносп (у. вщ величи-ни лдростатапшо? склаловоТ тензора макронапружет. /, 'О] 1 (У1 (У,)- Шдпошдио, пипружеппн илишшп! ОП,К-и<им-криспипв в умонах СПС визначапъсн залеж1пстю:
&г-Кт-сь (8)
к - к^-Рс)-^~ГгГ)+к,-а-4 (9ч
де J - параметр, що характеризуй вщносну величину пдроста-тично! складово!" тензора макронапруженъ (J = г ~ кое~
фвдент корреляци нормалышх (Jnv I дотичних хпУ
мпсронапружень в систем! ковзання; -коефпшлгг, що зале-жить вщ пружних сталих кристал1чно11ратки.
Вщповщно до (8), залежшсть <у. вщ ,/ повигага зросгати з1
зшгженням темиератури ( Три ~ , 1ДО узгоджусться з ре-
зультатами експериментальних дослщжень.
3 метою дослщження впливу зеренно! структури на плин-шсть металу в умовах СНС були проведен! мехашчш випробуван-ня маловуглецево! скип 20 в чотирьох структурних станах, яю вщ-р1знялись середшм розм1ром феритного зерна (14 мкм, 28 мкм,
36 мхм, 56 мхм) при температурах 293К 1 143К та п"яти видах плоского (двовкного) напруженого стану.* Результата: експери-ментальних дослщжень показали, що абсолютна величина границ! плинносп залежитъ вад середнього розшру зерна, проте в межах похибки експериментальних даних, розмдр зерна не впливае на законом!рносп змши границ! плинносп з1 змшою напруженого стану.
1з залежносп (8) випливае, що розтягуюч! напруження при-зводять до зшгасешш границ! плинносп металу. Величина цього ефекту повинна збтыиувагись при перехода вад дво- до тривкного розтягу. 3 метою перев!рки цього твердження ! ощнки величини ефекгу була розроблена методика, що дозволяе експерименгально визначити сгушнь зниження напруження плинносп в умовах трив1сного розтягу, створюваного концентраторами напружень.
В основу запропоновано! методики покладений ввдомий ефект, який полягае в тому, що при фшсованому навантаженш на зразок з концентратором розм1р обласп пластично деформованого матер!алу, а, вадповщно, ! величина пермпцень точок на поверхш зразка, залежитъ вад р!впя напруження плинносп в цш облает!. Таким чином, дая оцшки величини ефекгу вщхилення вщ критерий М!зеса в умовах тривюного розтягу, достатньо при заданому навантаженш на зразок експерименгально визначити перемпцен-пя точок на йот поверхш ! сшвспшити 1'х величину з розрахунко-вими значешшми,отрима1шми при використанн! критерш Млзеса
Для вйзначення розрахунковот величини перемпцення точок
* Мехашчш випробування при СНС проводились у ваддип Статично? мишоей ШМ НАН Украпш пад кер!внихггвом ! за учаспо с.н.с., к.т.н. Косарчука В.В.
'«10* 3 2 1 0
в мшшалыюму перерш зразка з кзльцевим надркзом використову-вався метод кнщевих елемент1в. Розрахунки проводились для трьох критерпв плшшосп: критерйо 1УНзеса, критерпо Писаренка-Лсбедева та запрононовапого ф!зичпого критерпо. Експеримен-тальш доандження проводились на зразках !з стал! 45 у вщпале-пому стан! з юльцевими надр1зами раддусом Я=4 мм ! К=0.6 мм. На мал.1 наведена результат випробувань зраз юл з надр!-
зом рад!усом К—4 мм. Зразки деформувались до величини в!д-
£
носного змешиешш мппмального д!аметру цг =0.03. Для величи-
с
ни навантаження р , при якому ц/ = 0.03 , розраховувались тео-ретичш значения у/ . Вщповщно до даних, наведених на мал.1, при зтгженш температури росте р!зниця и ¿ж експерхшентальним значениям у/ 1 величиною цг , розрахованою за критершм М1зе-са. При Т=135К величина цг майже на 50% нижча в1д експери-ментально1. Це означае, що в умов ах тривюного розгягу ! низьких температур критерш Мазеса дае завищеш значения напруження плннноеп, що 1)[д1н)|цдас результатам, огрпмшшм и умопах дво-в!сного розтягу.
Мал.1. Значешш вщ-носного змешпення площ! мппмального пе-
рер!зу зразка цг з Я = = 4 мм, розраховаш за: О - критер!ем М!зеса; 0- ф!зичшш критерЬ см;
Д ! А. - критер!ем Пи-
'■'УГ,'1/.^'7 1 ътг/п/1..4^/7/7з'Т:;.
130 170 210 250 290Т,К саренка"Лебедева пРи
А = 1 та А-0.9
(штрихов! лиш обмежують область розкиду експерименгалышх даних).
В сличили у/, що розраховаш за критер1ем Писаренка-Лебедева, а також за фшичним критерии, в межах похибки експсримси-тальних дшшх збнаються з у/. Це дозволяс оцшити величину вщносного зменшення К напруження шишносп, обумовленого
тривкним розтягом (мал.2). Вщповщно до отриманих даних, рот пдростатично! складово! тензора макронапружень, який мае мкце при перехода вщ двовкного р!вном1рного розтягу (,/ = 2) до три-вкного (J =5), спричинюе значне («30%) зменшення напружен-
ня плинносп металу. КтГ
Мал.2. Залежшсть кое-фпцента зменшення 1ранищ плинносп
металу вад температуры при двовкному J =2
(1) та тривкному J =3
(2) , у = 5 (3) розтягу
А - Сталь 35 о -Сталь 20 а,=0.014 мм
• - Сталь 20 а,-0.038 их
• - Сталь 20 а,-0.056 им О-Сталь 45
• -Сталь 45
120 170 ~220 270 Т.К Ця особлшысть пластично! деформацц пол1кристашчних
ОЦК-метал1в суттево впливае на характеристики Их руйнування в умовах неоднорщних силових полхв, створюваних концентраторами напружень. Як показують розрахунки, для типових концентратор1в вона призводить до значного (майже в 2 рази) збшыпення глибини обласп пластично деформованого металу, росту величини пластично! деформацп в цш облает! та деякого зменшення максимального напруження в момент руйнування.
В третьему роздан наведеш результата експериментальних дослщжень руйнування СС — Ре та вуглецевих сталей в неоднорщних силових полях, а також запропонована статастична модель кваз1крихкого руйнування полжристаш'пшх металов в умовах складного напруженого стану та неоднородного розподигу напружень 1 деформацш.
Експериментальш досждження передбачали проведения низькотемпературних вштробувань (77-293К) на одношсшй роз-тяг стандартних гладких цишндричних зразив, а також цилшдричних зразюв з юльцевими нащмзами. Типов! закономхрносп змхни максимального розтягуючого напруження в момент квазжрихкого руйнування та штенсивносп пластично! деформацн в точщ, де 0[ = СГ1ти , наведет на мал.З на приклада СС — Ре ¡з середшм розм1ром зерна 97 мкм. Врахуватш при зна-ходжент цих характеристик особливостей низькотемпсратурно! плизшосп ОЦК-метал!в, а також розв"язок вщповщно! крайово!
Мал.З. Температурш залежноси максимального напруження в момент руйнування зразклв ¡3 (X— Ре з на-др1зами Я=4 мм (2) 1 К=0.6мм(3) та вщповщ-них значень пггенсив-ност1 пластичних деформацш е ' (2' 1 3');
111'- напруження руйнування 1 залишкова деформацш гладких зразгав. задач! в геометрично нелпийшя постанови!, дозволило значно ро-зширити !нтервал температур, для яких назначались локальш ха-
б,МПа
рактеристики руйнування I виявити наявшсть мяпмуму на температурим залежносй максимального напруження в момент руйнування (ур {(уР = (УХта), величина якого коррелюе з м1н1-мальним значениям напруження квазжрихкого руйнування гладкого зразка в штсрваи температур в"язко-крихкого переходу.
Для того, щоб дати ф1зичне тлумачення встановленим закономерностям, зрозум1ти роль мжро структур и при руйнуванш в НСП, а також показати, якими явшцами на мжрор1вш обумовле-на р1зниця М1Ж крихкою мщшспо при одновюному розтягу, та в умовах НСП, в дисертацп була розроблена статистична модель квазжрихкого руйнування полжристал1чних металгв в найбишш загальних умовах складного напруженого стану та неоднородного розподиху напружень I деформацш. На вщмшу вщ кнуючнх моделей, в нш вперше враховаш головш фактори, пов"язаш з особли-восгями будови 1 напружено-деформованого стану полжриспшч-ного агрегату, а саме:
- розподш зерен за розм1рами та ор!ентащями;
- наявшсть границь м1ж окремими кристаллами;
- випадковий характер поля мжронапружень;
- флуктуаЩ1 мжродеформацш;
- вщсугшсть детермшованого зв"язку м1ж параметрами мжро- 1 макронапруженого стану.
Вщпошдно до сучнсних уявлень ф1зики твердого тша, кпаз1-крихке руйнуван1М металу пов"язанс Ь зародковими тродинами (субм1кротр1щинами), що утворюються в криспшчнш гратщ в процеа пластично!' деформацп. Щ дефекта кристал1чно1 гратки мають дв1 головш властивосп, яю потребуютъ врахування при ви-значенш умов втрати £х ршноваги. Розм1ри субмжротрпцин ста-
о
новлятъ ~1000Д, тому на сгабшьшсть них трццин впливають да-лекодноч1 напруження, сгворюваш дислокащйними ансамблями.
Кр1м того, зародгаш трнципи утворюютьсн в процес1 деформацд, тому ¡снуе зв"язок м1ж ор1ентац!ямл площнн ковзання \ площин, в яких залягають субмжротрпцини. Це призводить до не-ршном!рного розподоху субмжротр1щин за ор]ентацшми 1, як на-еллдок, до залежносп критичного напруження втрати р1вноваги вщ виду мжронапруженого стану, який характеризуетъея
сшввлдношенням головних мжронапружень, що дйоть на взаемно перпендикулярних ялощинах. Таким чином
ДС а - критичний рОЗМ1р су6м1крспр11цини, К - КОСфци<ЛГГ, що ха рактеризуе ошр металу поширешпо тр1щини; 0 - кут, що визначае п оркнтацпо вущосно напрямку дп найбшыдого головного мхкронапруження \г\ - параметр виду
мжронапруженого стану (Т] = С:1/41,)' ?/) - фунюця, що
врахопуо пилив оркптади 1 напружсиого стану на ^ ; £ - серсднс
зважене значения далскодшчих наиружень, створюваних дислокахцшжми ансамблями.
В дисертациапй робой отримана залежн1сть ддя ймов1рнос-11 втрати рншовага субмкротрщини при задан ому р1вш макро-напружень (ус :
К
(10)
1л<0>
°тдх
1г кч>т\г
\
с/? / ае
С{ Т] (13)
де - ймов!рн!сп> втрати ревновали субмжротркцшш при
величин! розтягуючих шкронапружень ; (77), f п {0),
/ (& >ф - функцп пильносп розподалу вадповщних величин; Ьп> ~ множила значенъ 77 ,(),£, для яких виконуеться
умова а . £
К <р(в>
■а
тах
; J (<£,) - коефодент
вар1ацн мшронапружень.
В процеа пластично! деформаци утворюеться ансамбль 1з N субмйфотрнцин. Ймов1ршсть втрати р!вноваги не менш шж
одши зародково1 трццини визначаеться залежтспо:
чМ,
л
-Е2(<Тс)]
(14)
знания якох дозволяе знайте математичне сподшання та диспер-сда макронапружень квазпсрихкого руйнування металу.
В запропонованш модел1 вперпге функцш пильносп розпо-далу розмхр!в субмщютрпцин не посгулювалась, а була отримана беэпосередньо ¡з анализу мжромехагазму !х виникнення в голов1 заблокованого плоского дислокацшного скупчення. Анашз сило-вих умов зародження субмЬсротрццшш в результат! злипя дисло-кацш в голов! скупчехшя ! и подальшого росту з урахувашшм на-копиченох в скупченш енерга ! р!вня доочих в кристалт нормальных мафонапружень, дозволив визначиги критичний розм1р,
' 23
при якому зиродкова трпцина в момент 57 утворенпя втрачае р!В-новагу в 1ю;п розтя!уючих мЬсронапружень:
а =
У'01
я С
(15)
дс ¿/^ - Р03М1Р зерна, ¿- - пггенсившсть мжрогогастичних деформаций, ^ - питома енерпя руйнування, - величина критичного напруження злитгя дислохацш в голов! скупчення, § ' частка дислокацш, що " увшшли" в субмжротрпцину, у? - кое-водент, р - константа, яка залежить вщ параметр ¡в кристашчно! граней.
Вщповщно, функщя щигъносп розподалу субмжротрпцин мае вигляд:
и/ил
,2
¿г
£
У А
й £, (16)
са=р\8-тск)1{ур), (17)
- мпимальна величина пластичних м1кродеформацш, при яких можуть утворюватись зародом трпцшш; - максимальна
величина мшропластичких деформащй, яка залежтъ вщ р1вня
макродеформацш ¡¡Р
г •%
Я --£
[с* 1
функщя нпльносп сумхс-
ного нормального розподшу вщювщних величин;¿-у - коефццент. Загальна юлыасть субМ1кротр!щин визначаеться залежшетю:
Етах
¿ш ■ 8
I /\е \vidAd с11
й £
(18)
(
де V - об"ем полжристала; у - середнш сб"см зерна; -константа.
Для визначення ймов1рност1 макроруйнування р
загальному випадку неоднордашх пол1в макронапружень I макродеформацш полпсрисгал "розбивали" на елеменгарш об"еми Уу, розшри яких задовольняють двом вимогам. Вони насгшьки
мал1, то змшою величини макронапружень 1 макродеформацш в IX межах можна знехтувати 1 настишш велию, що м1стять в соб1 весь спектр розм1р1в зерен. Це дозволяе викорисгати отримаш вище залежносп для визначення ймов!рносп руйнування ёлемен-тарного об"ему:
■¡щ
(19)
Вщповщно, ймов1ршсгь руйнування полжриспинчного агрегату, що складаеться ¡з М елеменгарнкх об"ем1в, визначаеться як:
(20)
Проведет теоретичт та експерименгалып дослщження дозволили видшити чотири головш фактори, що визначають закономерности квазжрихкого руйнування в неоднорщних силових полях. До них належать: параметри зеренно! сгруктури, величина пластично! деформацн, об"ем пластично деформованого полжристала та вид напруженого стану.
Компьютерно моделювання процеав утворення та попга-рення субмжротрпщш з урахуванням наявносп розподиху розм1р1в зерен показало, що субмжротршщни критичких розм1р1в, з по-ширенням яких пов'язане квазжрихке руйнування полжристала, утворюються не в найбшьш ймов!рних або в середщх за ром1рами
кристаллах, а в зернах, доаметри яких лежать оюл максимального. При цьому, чим бшьпшй кристалл, тим бшьша ймшпршсть того , що в ньому вшши1с субмжртрлцина критичного розм1ру (мал.4)
Як насладок, це призводить до значного впливу неоднорщ-носп зеренно! структури на ршень крихко1 мщносп металу, що дозволяе не лише пояснити вщомий ефект падали величини на-пруження квазЬфихкого руйнування при зросташн р1знозернис-тосп металу, але 1 теоретично обгрунтувати можштстъ значного шдвшцення р1вня крихко! мщносп 1, вщновщно, в"язко<тп металу за рахунок зменшення розкнду розм1р1в зерен.
Мал.4. Розподал розм1-р1в зерен (1) ! функцн щшьносп розподалу ро-зм1р1В зерен, в яких ут-ворюються субмЬфотрЬ 1ЦИНИ КрИТИЧНо! дов-жини при макродефор-ман,1ях, що дор!внюютъ
ес(2) ™ 0.2-ес(3) (0 - критична всличи-
12 (6 ч;/а,2,о«,/а, 2.<1 0
на макродеформацй',що вщповщае мннмалъному риипо наируження квазпсрихкого руйнування).
Проведет експериментальш дослщжеши показали, що р1-вень напруження квазЬсрихкого руйнувшия немонотонно зале-жить вщ величини пластично!' деформацп, досягаючи мпнмально-
го значения при певшй величин пластично! деформацн ^ , яка
була названа критичною (мал.5). Як випливае 1з запропоновано! модел1 та результата досгадження дислокацшно! структури в при-граничнкх 1 централышх областях зерен, що формуеться в проце-с1 пластично! деформацц, яка передуе руйнуванню, причиною падания рхвня руйнуючого надруження при збшьшенш величини де-
формаци в докригичному штервал1 {С - €с ) е рхст далекодш-
чих полЬ напружень, створюваних дислокащйними ансамблями бшя границь зерен. Вщповщно до (10), це призводить до змен-пгення критичного напруження, необхщного для втрати р1вноваги зародкових трццин.
бс
ЪсЫ*
т
Мал.5. Вялив пластично! деформацц на величину напруження кваз!-крихкого руй-г нування.
МАТЕР1 АЛ аТ. МПа\ес'
о а - Яе 625 ! 1,6
• столь У7А 700
о сталь ст Зсп 640 1 4,0
л сталь 45 900 4,5
УЮ
го 3.0 чо ~ 50 Характерною особлив1стю руйнування в неоднорщних сило-вих полях е локал1защя процеав виникнення 1 втрати р1вноваш субмжротршщн в малих об"емах, у зв"язку з чим в дисертащйшй робот! дослзджена залежшсть рхвня крихкох мщносп вад об"ему деформованого металу. Встановлет дв! основш особливосп ква-зйфихкого руйнування шшкрисгагпчних меташв пор1вняно з крихким руйнуванням стохастично дефектних твердих тш (керамики, чугуни \ т.п.). Як показано на мал.6, в полкрисшйчних ме-талах маспггабний ефекг стае "вщчутним" лише в обласгп досить
малих об'еийв ( у <, 100мм3). Причиною цього с вщносно велика гуспша зародкових трццин (~102 т10гмм'). Друга особлшистъ полягае в тому, що для поткристшичтсс металхв характерна за-лежюсть масштабного ефекту вщ величшш пластично! деформаца, яка передуе руйнувашпо. При цьому, чим менша залишкова деформащя, тим значшший вплив об"ему на р1вень крихко! мщ-ност! Ця осо6лив]Сть обумовлена залежшстю юлькосп зародкових трццин ДА (18) вщ величшш пластично! деформаца.
В загальному випадку неоднорццшх силових пол1в процеси пластично! деформаца та кваз1крихкого руйнувашш прот1кають в умовах дво- трюнсного розтягу. Проведене в дисертаца комлью-терне моделювання продесу руйнувашш та результата експери-ментальних дооиджень руйнування стал! У8А при однов'юному розтягу, а також обробка лггературних даних показали, що при переход! вщ одно- до двовкного розтягу мае мгсце ефект знижен-ня р1вня крихко! м!цносп на 10+20%. Причина цього ефекту по-
2,0
\
Мал.6. Залежшсть крихко! мшносп (у^ вщ об"ему
пластично деформованого металу при р1зшй величи-ш залишково! деформацГх":
с
в"язана з неоднорщним розподшом ор1ентацш: зародкових трпцин, в^насшдок чого величина критичного напруження £ втрати рт-новаги субмиеротрпцини залежить вщ сшвввдношення розтягую-чих мжронапружень (параметр Г) в (10). На макроршш це призводить до залежносп величини (у вщ параметр 1в макронапруже-
ного стану. б^МПаГ
600
400
200
' I
бкС, МЛа 600
400
200
г,
2
10
но
±1
150
190 Т.К
цИО*
8
я о
А
и Я
>
70
Кц.МПаЛ 30
20
10 0
110 б
<50 Т.К
Мал.7. Температурш залежносп характеристик руйнування
(1), ^(3 - мал.7.а), - мал.7.б) зразкхв ¿з ОС— Ре з надр1зом
11=0.6 мм (а) 1 грцциною втоми (б): ... - результата компьютерного моделювання; О ,0, X - експерйментальш даш; 2 - границя плинносп (ут при одновкному розтягу.
Законом]рносп змши номинального напруження руйнування в НСП, зумовлеш спшьною даею розглянутих вщце чотирьох голов1ШХ фактор1в, продемонстроваш на мал.7 на прикладо руйнування зразйв ¡3 а- Ре з юльцевим надр1зом К—О.6 мм 1 кЬхь-цевою тр1ЩИНою втоми. Сшд шдкреслити, що вперше шляхом
3
компьютерного моделювшпгя елементаршга акйв виникнення та попгире1пш зародкових трпдин вдалось ¡з достатш.ою точтстю обчислити не люпе середш характеристики руйнувашш, але й вказати теоретичш меж 1х розкиду у випадку НСП, створюваних як кшьцевими шщтами, так I втомними трпцинами.
Анагпз локально! картшш руйнувашш в НСП дозволив виявити дв1 особливоси кваз1крихкого руйнувашш полжристащч-них метал1в, яга пов"язаш з вшшвом пластично! деформацн на цей процес. Встановлено, що при низьких температурах, коли розм1ри обласп пластично деформованого металу мал1, а максимальна величина локально! пластично! деформацн не перевгацуе р , максимум фунхцп ймов1рносгп руйнувшшя не сшвпадае з по-
ложенням максимуму розтягуючнх напруженъ 1 змпцешш в область максималышх деформащй (крив! 1, 2, 3 на мал.8). Цей ефект обумовлений вшшвом пластично! деформацп на величину напруження руйнування, результатом чого при £ ~ £ с е
зменшення опору квазпсрихкому руйнуванню при зросганш величини деформацп (мал.5). Таким чином, при низьких температурах^ < Т^у » Тау ' темпеРатУРа загально! плинноси
зразка з концентратором) запропонована Дж.Ноттом характеристика (уг (о>= О] П1ЯХ ) не може використовуватись як
М|'ра локального руйпуючого напружешш. Друга оснблишсть квазпсрихкого руйнування шипкриста/нчних метший в НСП пов"язана з локаизащсю процесу виникнення субмп<ротрпцин критичних розм1р!в у гранично малих об"емах (а0.5+Юмм3). Вщповшю до результатов експерименталышх доашджень,
мпцмалышй розм^р х* (мал.8) обласп металу, обмежено! цим об"емом, залежить вщ модуля вщносного град1ента штенсивносп
пластично! деформацп (} ((3 -
зменшуючись при
його збшыпент. У зв"язку з маспггабним ефекгом це призводить
Мал.8. Розподш нормаль-
шк напружень
(1,1'),
о Хр х« х;из
40 х^
штенсивносп пласгично1 деформацп ^ (2, 21),
ймов1рносп руйнування Рп (3,3/) в мпымальному
перер1з1 зразка ¿з СС— Ре з 11=0.6 мм в момент його руйнування при Т=80К(1,2,3) та Т=1бЗК
(1;, I1, ъ').
до значного зросгання ргвня напружешш квазцсрихкого руйнування. Таким чином, неоднорщшсгь розподшу пластично! деформацп е головною причиною перевищення локальним напружен-ням руйнування (у в НСП р1вня кркхко! мщцосп ¡{^ металу.
Величина модуля вщносного градаента пластично! деформацп за-лежить, в першу чергу, вад раддуса концентратора напружень та абсолютно! величини штенсивносп локально! пластично! деформацп; кр^м того, на (} мае вплив схильшсть металу до деформа-
щйного змщнення.
В цшому, формування величини локального напружешш руйиувшшя (ус 1> исодноршних сшювих полях шдбувастъся таким
чином. Розподш розм1р1в зерен визначае початковий ршень крихко! мщносп, який коригуеться в залежносп вщ величини плас-
тично1 деформацп (через вплив шкронапружень, створюваних
ансамблями! дислокадш бшя границь зерен, на втрату р1вноваги субмжротрпцин), ступеня н неоднорщносп (через маспггабний ефект) (мал.9). Кр1м того, ;ия дно- гршнсного розтшу зумовлюс деяке зменшення величини ^ (показано сгриючками на мал.9).
Вдагов¡дно, всрхня межа р1'вня локального напруження руйнуван-ня в НСП (ус визначасгься ефекгом впливу градаента деформа-цш I досягаетъся при низыаос температурах, коли величина (3
максимальна. При падвшцешп темпсратури зростають як розм1ри локально! обласп пластично деформованого металу, так 1 величина пластично! деформацц в нш, що нризводить до зменшення ^
(пунктирна крива на мал.9). Мндмальна величина досягаетъся при деформац1ях \ визначаеться впливом дво- тривюного
Мал.9. Законом!рносп змши величини локального напруження руй-нування (ус та ¡нтенсив-
иосп пластично! дефор-мацн еР (--•—)СС— Ре в
НСП,створюваних кшь-цевим нащпзом И = = 0.6 мм.
_ залежшсть напруження руйнування вщ величхши пластично! деформацп та об"ему полхкристала при одновюному розтягу.
розтягу на р1вень крихко! мишостт.
Таким чином, запропонована модель квазжрихкого руйну-вання дозволяе на кшыасному р!вш пояснит отримат експери-менгальш залежносп величини локального напруження руйну-вання (ус вщ температури, радиуса концентратора напружень
(мал.З), а також розробити уявлення про вплив парам етр!в розпо-дшу розм1р1в зерен та гуспши дислокацш на ршень крихко! мщ-носп полжристашчного металу як при одакшсному розтягу, так I в умовах неоднорщних силових пол1в.
В четвертому роздан розвинуп ф!зичш уявлення про в'язысть полжристаличних метагив 1 запропонована ц юлыасна м1ра, а також наведеш результата експерименгальних дослщжень по перев1рщ отриманих залежностей та визначенню характеристик в"язкосп тапових консгрукцгйних сталей.
В дисертацшнш робел вперше поняття в"язкосп металу в загальному випадку НСП сформульоване виходячи з анал1зу еле-менгарних акпв квазжрихкого руйнування. При цьому встановле-но, що р!вень в"язкосп металу визначаеться схабшьшспо зародко-пихтр'нции, тобто залежитъ вщ еппшщиошенпн пел и чини критичного напруження ¿^ втрати р1вноваги субм1кротрнцини х ршня
розтягуючих напружень ^ , яи дпотъ в метати в момент п утво-
рення. Чим бшына р1зниця м1ж ¿^'х , там вищий р1вень в"яз-
косп металу. При ¿¿/¿¡и^1 мае мкце крихке руйнування при до-
сягненш границ! плинносп. Виходячи з цих положень, в дисерта-цшнгй робел отримана залежшеть для коефцдента запасу в"язко-сл в загальному випадку НСП:
Кзв-К£/Кв* (21)
де Кв*-;Кт{е[/егУ{к^У (22)
Кд - коефпцент в'язкосп металу при одновгаюму розтягу
(Кв = R^/сГгУ, Кв* " параметр, що визначае piBera> в"язкосп,
при якому пласпгпппг при одновкному розтягу метая стае крих-ким в умовах концентрацп напружепь, i тим самим, харакгеризуе вплив напружено деформованого стану металу на рхвень його в'язкосп. Вщповщго до (22), окрихчуюча дая концегаратор!в на-пружею> зумовлепа наявщстю дво- гривкного розтягу в ïx верши-Hi (j - параметр жорсгкосп напруженого стану, j = oj/oj )> а та"
кож концентращею деформацш - величина штенсивносп ло-
кальннх деформацш). KpiM того, * залежить вщ властивостей
металу, а саме: вщ його схильносп до деформацшного змвдення {ух - показник деформацшного змщнення); вщ "реакцп" <jr ОЦК-
меташв на об"емшсть напруженого стану (параметр )>
впливу на (jc напруженого стану, величшш пластично!' деформаци
та ïï градаента (параметрKvrie = CTc/R^)-
Сучасш уявлення пов"язуюгь окрихчуючу дш концентрато-PÏB напружень. як правило, ¡з сгворювашш тми перенапружен-ням (параметр j ). Залежшстъ £ * вщ властивостей металу зу-
мовлена тим, що кваз!крихке руйнування шщшсться в пластично деформоваиш oCumcii (шш першими концентратора, а величина пластично!' деформаци ннлпвао як на piBeub розпиуючих напружень, так i ira величину ^ . В останньому В1шадку значну
роль грае ступить нсоднорщиосп розподалу локальних деформацш. Залежшстъ в"язкост1 металу вщ параметрш зеренно'х сгрукгу-ри характеризуешься величиною , субструктури - величиною
(Ут 1 п . Останш да характеристики визначаклъ також вплив температури та швидкосп навангаження на в"язк!сть металу.
Залежшсть (22) дозволяе розрахувати критичной р1вень в"яз-
косп в загальному випадку НСП, створюваних концентраторами довшьноГ геометрц. Проте, для розв"язання прикладних задач доцшьно мати прост! залежносп, яи дозволять прогнозува-ти температуру Тх холодноламкосп металу, зумовлену даею конк-
ретних тшпв концентратор1в напружень. У зв"язку з цим, в дисер-
тацшнш робел була отримана наближена залежшсть для критич-„ . «
ИОН) рпшя II И ЖОСП /( ^ металу, що мигшть конструктииш К011-
цешратори напружень, оскшьки ншшггаження металу в консг-рукшях та виробах вщбувасться, як правило, в умовах НСП, створюваних цими концентраторами:
Кв* »1.15(23) де (ха - теоретичний (пружний) коефпдент концегарацп
напружень. Екснерименталью досладження, проведет на техшч-ному зашз! в р1зних структурних станах та на конструкшйних сталях з в местом вуглецю вщ 0.42% до 0.7%, показали коректтстъ запропоновано1 залежносп, а також можлишеть використання ц для прогаозувашш температури холодноламкосп 1" металу в цих
умовах. Крш того, встановлено, що при ршш в'язкосп /Сд* ¿1.4 типов1 конструктивш концентратори (д ¿1.3) не можуть
шщшвати руйнування виробу.
Аналопчна проблема була розв"язана для коротких втомних тршин, оскшьки !х окрихчуючу дио досить складно описати кла-сичними методами мехатки руйнування. Коефпцент запасу в"яз-
косп металу, що м1стить цей тип дефекпв, визначаеться залежш-стю:
Кгв=Кв!{^^) (24)
Анашз експериментальних даних щодо в"язкосп найбшьш поши-рених конструкцшнкх сталей показав, що в интервал] юпматичних температур (293*213К) щ дефекта являють небезпеку для сталей з рЬнем мщносп 700+900Мпа 1 вище.
Сучасш метода атестаци металт та сплав1в передбачакпъ проведения випробувань на ударну в"яз!асть, проте абсолютна величина питомно1 робота руйнування (КСУ,КСи) не може без-посередньо вюсорисговуватись при розрахунках елеменпв конст-рукпш, тому з метою кшькюноУ сип и ют окрихчугання металу при цих в1шробуваннях,на техшчному загпз1 та консгрукщйних сталях були проведет низькотемпературш (77н-293К) динам!чш випро-бування на одновкний розтяг гладких цилшдричних зразгав I трьохточковий згин стандартних (тип II за ГОСТ 9454-78) зразюв з V - подобним надазом. Встановлено, що випробування при т = Тх цього типу зразюв шггуе руйнування в умовах дп таких
концентратор!в напружень, що створюваш шмл НСП достатш для окрихчення металу з рпшем в"язкосп £ * £ 1.67 .
При атестаци м еталл в за результатами випробувань на удар-нк в'язюсть виникае проблема корекгного вибору критичного (порогового) р1вш питомно! робота руйнування. Розвинуп уяв-лс1П1Я про в"язюстъ металу дозволяють виршшти цю проблему шляхом призначення такого р1вня КСУ, при якому величина в'язкосп металу бшьша вщ критичного ркня * для зада-ного пшу дефекта. Величина КСУ залежить не лише вщ в"язкосп металу, але 1 в1д його мщносп, тому м1ж КСУ I £ не
кнуе однозначного зв"язку, проте в межах одного класу мщносп можлива коррелящя м1ж цими характеристиками.
Вщповщно до результата проведених доашджень, стал! ни-
зькоТ шцносгп (С~о2 <500Мпа) при величиш КСУ& « 20-г ЗОДж/см2 маютъ р1венъ в"язкосп ¡(^ «2, який достатшй для нротидц окрихчувашпо з боку трцциноподобних дефекпв. Для сталей середньо! мвдюсп (500Мпа^ Од2 -ЮООМпа) такий ршень в"язкосп забезпечуеться при КСУ~5 ОДж/см2. Спин висо-К01 мщносп ((То2 >Ю00Мпа) навпъ при КСУ~ 75Дх/см2мають
| К%.-> не перевищуе 1.5. Проте, щдвшцення до величини
«1.8 на цьому клас1 матер1ал1в пов"язане ¿з значними технолспч-ними труднощами, тому для високомщних сталей слщ рекомен-дувати пороговий р!вень КСУ& 75Дж/см2, враховуючи, що вщ-повщш йому значения £ забезпечують нечутливкть металу до
I
окрихчуючо! до типових консгрукгивних концентраторгв. ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ
I
I Проведет в дисертащйтй робот1 дослщження дозволили
| встановити зв язок мхж силовими умовами ковзання дислокацш,
утворення 1 втрати ршноваги зародкових трвдин в кристалхчшй | грани та закономфностями макрошшнносп 1 кжшкрихкого руй-
| нувалня полжрискшчних ОЦК-метал1в у загальному випадку
складного напруженого стану та неоднородного розподшу напру-
I
жень 1 деформадш. В результат! цього показана роль структурного 1 напружено-деформованого стану металу в процесах його пластично!' деформацн та руйнування 1 закладеш основи ф1зичних уявлень про мгцтстъ \ пластичность шшфисташчних меташв в умовах до неоднорщних силових пол1в. В цшому, отримшп в робот! результат дозволяють зробити таю висновки.
1. Законошрносп впливу напруженого стану на величину грашпц плинносп полжристалу визначаються силовими умовами ковзан-ня в кристал!чшй гратщ:
- якщо на MixpopiBHi виконуеться закон Шшда {jc~ const, ГЦК-кристали), то на макрор1вш початок пластично! деформаци полЬ крисгалу при складному напруженому сташ мае мюце при досяг-ненш критично! величини штенсивносп макронапружень (критерий Мхзеса);
- вщхилення Bin закону Шмща (ОДК-метали при низьких температурах), яке викликане впливом нормалышх напружень на висоту 6ap"epiB Пайерлса-Набарро гвинтових дислокацш i при-зводить до змши опору зсуву шд Д1ею нормальних напружень, е причиною залежносп напружетя макроплинносп ОЦК-мстал1в вщ величини гщростатично! складово! тензора макронапружеш».
2. При перехода вщ одношсного ролтягу до стнску цей ефект приводить до збшыисппи шмфужшмш luimiiiocri с(|)скт), а и
умовах Tpimicnoro розтягу спричшпос значне («30%) змегаиення ц пелшпши.
3. Розроблена стагистична модель руйлувашш, в яюй вперше, на 0CH0Bi анал1зу елементарних aicriB утворешм i втрати р1вноваги зародкових Tpinimr, описаш головш законошрносп квазжрихкого руйнування пол1кристал!чних метанiB як при одновюному розтягу, так i в загальному випадку неоднородного розподшу напружень та деформаций при складному напруженому сташ.
4. Статистичш характеристики ансамблю зародкових трвдин (роз-подш p03Mipie i opicirrauift суошкротрнцин та ix загальна кшь-KicTb) залежать В1Д розподхлу po3MipiB зерен, величини пластично! деформаци та о б "ему пластично деформованого нолжристала. Щ факгори внзначають piBein> мщносп металу в крихкому сташ.
5. Крити'им рошфи шродкопих rpiiiuw виэничаютъси не най-Ылып ймошрним, abo середпш за розшрами зерном, и зернами, ддаметри яких лежать в шггсрвал1 (0.6 + 1.0) вщ максимально!1«, у зв"язку з чим piBeitt крихко! míuhoctí нолжриепшв в значшй Mipi залежить вщ однорщносп зеренно! структури. Цей ефект прояв-ляе себе в низькш ошрносп крихкому руйнуванню метшпв теля 36ipK0B0'i та вторинно! рекристашзацц, а також - у шдвшценш крихко! míhhoctí та в"язкосп сталей шеля термачних обробок, що зменшують коефцдент Bapiaui! po3MÍpÍB зерен (швидисшш елекгронагрш пщ закалку, BTMO i т.п.).
6. Напружения квазЬсрихкого руйнування полшриепшчних металлв немонототю залежить вщ веяичини пластично! деформа-цД, що передуе руйнуванню. Зменшення йот píbhk на «¿20-40% ¡з зроепшням величини пластичних деформацш: в1д 0.002 до 0.05+0.10 зумовлене впливом далекодЬочих пол1в, сгворюваних ансамблями дислокацш бшя границь зерен, на втрату ршноваги зародкових трпцин.
7. Залежшсть крихко! míuhoctí полпсристалу вщ його об"ему (мас-штабний ефект) пов'язана Í3 впливом юлькосп зародкових Tpi-щин на сере дню величину напружешш руйнування. У нолжрис-татичних метилах цей ефект стае "вщчутним" лише при малих об"-емах (V <10+100мм1) i залежить вщ величини залишково! деформаций Останне зумовлене впливом пластично! деформацп на юлыасть субмжротрццин.
8. Одюею з особливостей квазжрихкого руйнування шпкриста-лхчних MeraaiB в НСП, у nopiBiwimi з крихким руйнуванням сто-хастично дефектних твердих tüi, е залежшсть itMOBÍpirocri руйну-вання не лише вщ píbhh нормальних напружень, але i вщ вели-чини пластично! деформацп. Цей ефект в умовах неоднородного розподщу деформацш i напружень призводить до того, що мак-
симум функцп ймовхрносп руйнування може не сшвпадати з положениям максимуму нормальных напружепь. 9. Для тиноних конца праторт папружень максимуми ймо-в!рносп руйнува] иш 1 в сличи ни розтшуючих нанружень анв-падають, якщо вешишш пггенсивност! лластнчиих деформацш в цш обласп не нижча 0.5- Така ситуация реашзуеться при температур! загально! плюшосп Та? * вище, тому запропонована
Дж.Ноттом характеристика (ур е м1рою локального напруження руйнування лише в цш облает! температур, а при 71 к Т сг вона дае завгацене значения руйнуючого напруження. Ю.Неодноршпш розподал пластично! деформацн призводить до локал!зацп процесу виникнення г втрати р!вноваги зародкових трпцин в гранично мал их об"емах (V <0.5+10мм3), що завдяки масштабному ефекту зумовлюе зростання локального напруження руйнування (ус . Величина цього об"ему залежить вщ модуля вщ-носного градаента !нтенсивност! гшастичних деформацш, який, таким чином, е головним фактором, що визначае сгупшь переви-щення величшш (ус в НСП над ршнем напруження руйнування
при одновкному розтягу 3+1-7).
11. Наявшсть зв"язку м!ж ор!ентац1ями площин ковзання дисло-кацш ! розкриття зародкових тр!щин призводить до нер!вном!р-ного розподшу ор!ентацш субмкротрщин, що е причиною змен-шення крихко! м!цност! пол!кристал!чних ОЦК-метал!в при переход! вщ однов!сного до дво- трив!сного розтягу ! визначае ниж-ню межу руйнуючого напруження в НСП (С?т 8 + 0.9)-7^)-Особлив!стъ руйнування полшриепшчних метатнв полягае в за-лежносги величшш цього ефекту вщ пластично! деформацп. Ця особлиа'сть зумовлена впливом деформацп на густилу зародкових трпцин в метал!.
12. Використання запропоновано! модел1 квазгкрихкого руйнуван-ня в НСП у поеднаннх з методом кшдевих елемехшв дозволяв прогнозувати середню величину та мех! розкиду напруження руй-нування полхкристашчних метатив, що мктять концентратори на-пружень довшьно! геометрп, включаючи трпцини втоми.
13. Вхдповщно до явшц, що макпъ мгсце при пластичнш дефор-мацп та руйнуванш металу на мпфор1вш, величина його в"язкос-п визначаетъся вщношенням критичного напруження втрати р1в-новаги субмифотршдани до р!вня нормальних напружень, що да-ють в металх в момент п виникнення.
14. На макрор1вш в умовах НСП перехщ металу ¡з в"язкого стану в крихкий мае м!сде при критичному рхвш в"язкосп , що за-
лежитъ вщ параметр хв напружено-деформованого стану (жорст-кост! папруженого стану, величини пластично! деформаци та п градаепта) 1 схилыюсп металу до деформащйного змишешш.
15. Вщношення величини коефщхента в"язкосп металу при
одновкному розгягу до його критичного р!вня Кв* в НСП, ха-
ракгеризуе запас в"язкосп металу в конкретних умовах навантажсння ¡з врахуванням його напружено-деформованого стану.
16. Величина нижньо! меж! ударно! в"язкосп, що використову-еться при атестадп металгв х сплавхв, повинна коригуватися в за-лежносп вхд р1вня хх мщносп та типу дефекту, по вщношенню до якого необхадно забезпечити в"язкий стан металу. Для типових
сталей низько! мщносп {0$2 величина КСУ&
« 20-г ЗОДж/см2 достатня для безпечного навантаження металу, який мхетить дефекти у виглядх коротких тродин втоми. Для
сталей середньох мхцносп (500Мпай 0§2 ^ЮООМпа) таким
порогом С КСУ~5ОДж/см' . Для ннсокомшних СТОЛеЙ (Од2 >Ю00Мпа) лшпе дуже високдй рн1енъ ударно! в"язкосп
КСУ» 75Дж/см5 гарашуе "нечутлшцсть" мсталу до окрихчуючо! ди конструкгивних концентратор1в.
ОСНОВНИЙ ЗМГСТ ДИСЕРТАЦШНО! РОБОТИ ВИКЛАДЕНИЙ В ИУШНКАЦЫХ:
1. Котречко С.А., Мешков Ю.Я. О влиянии нормалышх напряжений на текучесть железа и углеродистых сталей // Металлофизика. - 1986. - 8, N2. - С. 78-83.
2. Котречко СЛ., Мешков Ю.Я. К вопросу об условиях упругого равновесия субмикротрещин в кристаллических твердых телах // Металлофизика. - 1986. - 8, N5. - С.109-110.
3. Котречко СЛ., Мешков Ю.Я. О влиянии шарового тензора на текучесть железа и углеродистых сталей // Проблемы прочности. - 1987. - N1. - С.66-68.
4. О природе хрупкого разрушения конструкционных сталей при испытании на ударную вязкость / Походня И.К., Мешков Ю.Я., Меттус Г.С., Котречко С.А. и др. // Автоматическая сварка. -1988. - N5. - С.1-4.
5. Особенности образования трещин в сварных резервуарах для хранения жидкого аммиака в процессе их эксплуатации / Походня И.К., Швачко В.И., Сосновский В.Я., Котречко СА и др. // Автоматическая сварка. - 1988. - N10. - С.39-42.
6. Котречко С.А., Мешков Ю.Я., Меттус Г.С. Хрупкое разрушение поллкристаллтеских металлов при сложном напряженном состоянии // Металлофизика. - 1988. - 10, N6. - С.46-55.
7. Мешков Ю.Я., Котречко СЛ., Косарчук В.В., Богданов Е.П. К вопросу о физической природе взаимосвязи между микро- и макротекучестью // Проблемы прочности. - 1990. - N3. - С.68-73.
8. Богданов Е.П., Косарчук В.В., Котречко С А. Статистические критерии текучести для различных механизмов сдвигообразова-ния // Проблем прочности. - 1990. -N3. - С.46-52.
9. Богданов Е.П., Котречко СА, Косарчух В.В. О влиянии упругой анизотропии зерен на текучесть поликристалла Ц ФММ. -
1991. - N4. - С.174-180.
Ю.Котречко С А, Мешков Ю.Я., Меттус Г.С. К вопросу о вязком и хрупком состоянии поликристаллических металлов // Металлофизика. - 1990. - 12, N6. - С.3-13.
11.Котречко С А, Мешков ЮЛ. Механическое состояние поликристаллов. Физические представления // УФЖ. - 1991. - 36, N7.
- С.1087-1094.
12.Котречко СА,Мешков Ю.Я.,Рябошапка К.П.,Сгеценко Н.Н. Влияние особенностей скольжения в О ЦК решетке на текучесть поликристалла Ц Металлофизика. - 1992. - 14, N4. - С.84-94.
13.Котречко С А, Мешков Ю.Я., Мепус Г.С. Физические основы оценки вязкости конструкционных сталей // ФММ. - 1992. - N11.
- С.135-140.
Н.Котречко С А Критическое напряжение скола и "хрупкая" прочность полихрисгаллических металлов Ц Металлофизика. -
1992. - 14, N5. - С.37-41.
15.Котречко СА, Мешков Ю.Я., Меттус Г.С. Модель разрушения стали в условиях концентрации напряжений // Проблемы прочности. - 1992.-N12.-C.S2-57.
16.Котречко С А., Мешков Ю.Я., Рябошапка К.П. Физическая природа влияния трехосного напряженного состояния на предел текучести поликристаллов с ОЦК и ГЦК решетками // УФЖ. -
1993. - 38, N11. - С.1735-1741.
17.Котречко С А, Мешков Ю.Я. Влияние объемного напряженного состояния на текучесть железа и углеродистых сталей. Сооб-
щение 1. Физическая модель текучести при сложном напряженном состоянии И Проблемы прочности . - 1994. N11. - С.3-7.
18.Котречко СА., Мешков Ю.Я., Мепус Г.С. Влияние объемного напряженного состояния на текучесть железа и углеродистых сталей. Сообщение 2. Экспериментальное исследование низкотемпературной пластической деформации стали 45 в условиях трехосного растяжения // Проблемы прочности. - 1994. - N11. -С.8-13.
19.Влияние деформационного и искусственного старения на хрупкую прочность и вязкость малоуглеродистой стали / Зимина Г.П.,Котречко С.А., Мешков Ю.Я., Никоненко Д.И. // Металлофизика и новейшие технологии. - 1994. - 15, N10. - С.35-40.
20.Котречко СА. О влиянии далънодейсгвующих полей микронапряжений на потерю устойчивости зародышевых трещин в поликристалле // Металлофизика и новейшие технологии. - 1994. -16, N7. - С.60-64.
21.Котречко С.А., Мешков Ю.Я., Мепус Г.С. О физической природе прочности ОЦК-металлов в области температур вязко-хрупкого перехода // Металлофизика и новейшие технологии. - 1994. - 16, N11. - С.31-34.
22.Котречко С.А., Мешков К).Я., Никоненко Д.И. Структура и свойста пысокоаютисгыч хромомаршпнспмх скшсн // Металлофизика и новейшие технологии. - 1994. - 16, N4. - С.61-65.
23.Котречко С.А. Статистическая модель квазихрупкого разрушения поликрисгаллических металлов // Металлофизика и новейшие технологии. - 1994,- 16, N10. - С.37-49.
24.Влияние пластической деформации па внутризерегаше распределение дислокаций в малоуглеродистой стали при ее разрушении в интервале температур вязко-хрупкого перехода / Воло-
| 44
севич П.Ю., Котречко С А., Мешков ЮЛ., Мусиенко М.М. и др. // Металлофизика и новейшие технологии. - 1994. - 16, N12. -С.40-43.
25.Котречко С А. Статистический подход к моделированию квазихрупкого разрушения поликристаллических металлов в неоднородных силовых полях // Металлофизика и новейшие технологии. - 1995. - 17, N2. - С.52-55.
26.Ко1речко СА, Мешков ЮЛ., Меттус Г.С. Разрушение стали в области вязко-хрупкого перехода при наличии концентратора // Механика и физика разрушения хрупких материалов. - Киев: ИПМ АН Украины. - 1990. - С.49-52.
27.Котречко СА., Меппсов Ю.Я., Метгус Г.С. Влияние поля напряжений на механическое состояние и закономерности разрушения поликристаллических металлов // Механика и физика разрушения хрупких материалов. - Киев: ИПМ АН Украины. -1990. - С.46-49.
28.Котречко СА., Мешков Ю.Я., Меттус Г.С. Физические представления об охрупчивающем действии концентраторов напряжений Ц Механика и физика разрушения хрупких и малопластичных материалов. - Киев: ИПМ АН Украины. - 1992. - С.120-125.
29. Структура и хрупкое разрушение железа и сталей с ОЦК решеткой в неоднородных силовых полях / Котречко СА, Мешков ЮЛ., Метгус Г.С., Сгаценко И.С. Ред.колжурн. Металлофизика. - Киев: 1986. - 20 с. / Рукопись деп. в ВИНИТИ 25.12.85, N8819-8.
I I
I !
!
Котречко С А. Физическая природа пластической деформации и разруше1шя поликристаллических ОЦК-металлов в неоднородных силовых полях.
Диссертация в форме рукописи на соискание ученой степе-1Ш доктора физико-математических наук по специальности 01.04.13 - физика металлов. Киев: Институт металлофизики НАН Украины, 1995 г.
Защищается 29 научных работ, в которых изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния структурного и напряжешю-деформировашгого состояния на текучесть, напряжение квазихрупкого разрушения и вязкость поликристаллических ОЦК-металлов. Впервые, на основе статистического описания микропроцессов пластической деформации и разрушения поликристаллических металлов, разработана физическая модель квазихрупкого разрушения в наиболее общих условиях неоднородного распределения напряжений и деформаций и сложного напряженного состояния. Предложенная модель позволила впервые на количесгветгом уровне описать закономерности разрушения ОЦК-металлов, содержащих концентраторы напряжений, включая и усталостные макротрещтош, с учетом структурного состояния металла; объяснить влияние неоднородности зеренной структуры на хрупкую прочность металла, понять физическую природу масштабного эффекта при квазихрупком разрушении и специфику его проявления в условиях неоднородных силовых полей, а также сформулировать новую, физически обоснованную концепцию вязкости металлов и конструкционных сплавов.
SUMMARY
Kotrechko Sergey Alekseevich "Physical nature of plastic deformation and fracture of polycrystalline BCC-metals in non-uniform 1 force fields".
The phys.-math. doctor high degree thesis. The spec. - 01.04.13 -j physics of metals. Kiev: Institute for Metal Physics, NAS of the Ukraine, 1995.
29 scientific works -where the results of theoretical and experimental investigations of influence of structural and stress-strain' state on yield stress, quasi-brittle fracture stress and toughness of poiycrys-talline BCC metals are defended. Physical model of quasi-brittle fracture in the most general conditions of non-inifonn stress and strain distribution and multiaxial stress state has been elaborated at the first time on the basis of statistical description of plastic deformation and fracture of polycrystalline metals' microprocesses. Suggested model allows at the first time: to describe quantitatively the regularities of fracture of BCC metals with concentrators including fatigue cracks and to take structure of a metal into account; to explain the influence of the grain structure non-homogenity on the brittle strength of metal; to understand physical nature of scale effect at quasi-brittle fracture and specific features of its display in the conditions of non-uniform force fields; to formulate new physically substantiatid concept of toughness of metals and structural alloys.
tonoioBi слова:пошкристал, зеренна структура, зародков1 трцци-ни (субмжротрпцини), щЪгьшсгь розподшу po3MipiB субшкротрЬ щин, напружено-деформований стан, градаснт деформацш, квазЬ крихке руйнування, плиншсть, крихка мщшсгь.
