Образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния Советский патент 1988 года по МПК B21J5/00 

00

00 00

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть ис- по.пьзовано 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.1 изображен образец для определения характеристик напряженно- деформированного состоя ния в виде параллелепипеда, общий вид;на фиг.2- однотипный элемент в виде пирамиды; на Лиг.3 - сечение образца по вертикал ьно-продольноГ плоскости симметрии; на фиг.4 - сечение однотип- ноГ О элемента по вертикально-продольной плоскости симметрии;на фиг.5 - образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния, имеющий форму цилиндра, общий вид; на фиг.6 - однотипный элемент в виде конуса; на фиг.7 - образец с углами при вершинах однотипных элементов, выпо.пненными изменяющимися от элемента к элементу, использо- вамие которого повышает чувствительность получении экспериментальной информации Б приконтактных зонах на фиг.8 образец, использование которого повышает чувствительность при получении экспериментальной информации в центральной зоне.

Образец для определения характеристик напряжеяно-дефор иированного со- стояния в процессе объемного пластического т ечения металла 1 или 2. состоит из совокупности пакета однотипных элементов 3 и элементов 4, дополняющих пакет однотипных элементов 3 по форме до параллелепипеда, цилиндра 1-тли до любой другой необходимой формы, моделирующей форму реального тела при его пластическом течении.При этом каждый однотипный элемент 3 име- ет форму пирамиды или конуса с углом при вершине ot 120..,60 , на внешнюю поверхность 5 которого нанесены группы рисок-свидетелй 6. Расстояние между рисками-свидетелями выби- рают для обеспечения необходимой точности и достоверности экспериментальной информации, но при этом обеспечивают наличие на поверхности каждого

однотипного элемента не менее 10 - 12 рисок. Риски для получения максимума информации наиболее целесообразно располагать по направлению от основания однотипного элемента к его вершине.

Внутренняя поверхность однотипного элемента может быть расположена или под. заданным углом с/ , или с изменением угла в указанном интервале (фиг.7, 8). При этом возможно или увеличение угла oi 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 об 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 вер- шинах 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 6 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 Вуда или сплав Розе. Однотипные элементы собирают в пакет так, чтобы риски на двух сос едних элементах имели заданное расстояние, дополняют пакет до заданной формы дoпoлнитeльны EИ элементами 4 и соединяют элементы пакета склеиванием, скреплением, сварк.ой и т.д. Дале.е полученный образец подвергают пластическому деформированию Обработку информации об объемном

пластическом течении металла производят с использованием известных методик. При этом, если используется лагранжевое представление закона движения, исследуется пластическое течение металла во всем объеме образца то образец необходимо разобрать на отдельные элементы и измерить расстояния между отдельными рисками в деформированном состоянии, а при необходимости исследования течения по-г верхностных слоев образца непосредственно исследуются искажения рисок на его контактных и боковых поверхностях. Если используется комбинированное эйлерово-лагранжевое представление закона движения, то деформированный образец разрезают последовательно на темплеты вдоль одного из направлений преимущественно пластического течения металла и фиксируют следы рисок-свидетелей. Затем во всех случаях по известным картинам перемещений осуществляют определение скоростей течения металла, скоростей деформаций, а с использованием известньйс 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 поверхностях 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 де- форма1Щй и связанных с ними напряжений, которые зачастую являются растя гивакнцими. Поэтому конструкции известных образцов, для которых плоскости контакта однотипных элементов приблизительно совпадают с направлением действия одного из линейных напряжений и деформаций или перпендикулярны им, оказываются непрочными, происходит нарушение сплошности

образца, при этом снижается достоверность информации о пластическом течении и распределении характеристик напряженно-деформированного состояния. Увеличение прочности сцеп

Ш

15

20

5

30

35

0

5

0

5

ления отдельных однотипных элементов образца за счет увеличения толщины 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 (касательньк) 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 интервале от 30 до 60 к направлениям действия главных деформаций (скоростей деформаций) и напряжений действуют минимальные по величине указанные характеристики, которые не могут привести к нарушению сплошности металла. Поэтому расположение плоскостей контакта однотипных элементов в интервале углов от 30 до 60 к направлениям действия главных деформаций и напряжений является оптимальным с точки зрения предотвращения нарушений сплошности образца, состоящего из пакета однотипных элементов. При углах наклона плоскости контакта менее 30 и более 60 действие на проекций линейных деформаций и напряжений становится сравнимым с-действием главньсх деформаций и напряжений и существенно превышает предел текучести и прочности. Конструкции однотипных элементов, удовлетворяющие 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 плоскоств) контактов с различными плоскостями а образце, образованныии сочетанием различных главных направлений, должнм

составлять 60,,,120 ,

I

Конструкции однотипных элементоп в виде пирамид или конусов вследствие их замкнутой по перимет 1у при одновременном изменении их формы в направлении деформирования являются единственными; из всех возможных,

удовлетворяю1ц {х требованиям максимальной прочности по всем линейным (высотному, поперечному и пр(здольно- му)направлениям. Выбор конкретной формы поперечного сечения элемента в виде квадрата или прямоугольника (в случае использования пирамиды), а та также круга или овала (в случае использования конуса) обусловлен необ ходимостью достижения заданной формы составного образца в решении конкретных задач пластического течения.

Указанная 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 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 60-120 позволяет уменьшить в л-окаль

иых таг между рисками-свидетелями во всех направлениях (фиг.7 иВ),

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

1. Образец для определения характеристик напряженно-деформированного состояния в процессе объемного . пластического течения металла, состоящий из пакета соединенных между собой однотипных элементов, на поверхностях контакта каждого из которых вьшолнены группы рисок, отличающийся 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 поп.1, отличающийся тем, что углы при вершинах элементов выполнены изменяющимися от элемента к элементу вдоль оси образца.

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

Фив.4

Фиг.З

Фиг.7

Фив.6

X. X Л.

/ f

си-т°{

Фиг.8