Светлана Александровна Баранникова, д.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории физики прочности
Россия, 634055, Томск, пр. Академический 2/4
Svetlana A. Barannikova, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Leading Researcher of the Laboratory of Strength Physics
2/4 Akademicheskii Ave., Tomsk 634055, Russian Federation
Юлия Владимировна Ли, младший научный сотрудник лаборатории физики прочности
Россия, 634055, Томск, пр. Академический 2/4
Yuliya V. Li, Junior Researcher of the Laboratory of Strength Physics
2/4 Akademicheskii Ave., Tomsk 634055, Russian Federation
В работе проведено исследование локализации деформации на макромасштабном уровне на стадиях параболического деформационного упрочнения и предразрушения в условиях квазистатического нагружения биметалла углеродистая сталь – нержавеющая сталь. Проблема оценки масштабов явлений, определяющих пластичность, является решающей при разработке любых теорий пластической деформации, в частности, дислокационных. Основной сложностью при построении таких теорий является трудность согласования дислокационных масштабов, характерных для большинства механизмов деформации и деформационного упрочнения, с макроскопическими параметрами деформационных процессов. В рамках автоволновой модели локализованной пластической деформации эта задача может быть сведена к возможности получения параметров из результатов макронаблюдений развития локализованного пластического течения. В ходе экспериментов подтверждается, что в биметалле на любой стадии процесса формоизменения самопроизвольно генерируется специфическая картина распределения очагов локализации – паттерн локализованного пластического течения. Форма таких паттернов определяется действующим в материале законом деформационного упрочнения. Наблюдаемые паттерны локализации могут быть использованы в качестве информативного признака при прогнозировании запаса пластичности. В процессе одноосного растяжения на стадии параболического деформационного упрочнения биметалла реализуется режим деформирования с образованием нескольких потенциальных очагов разрушения. Установлено, что на стадии предразрушения в ходе временнóй эволюции волновой картины локализации деформации зона активной пластической деформации сужается, но количество очагов в ней сохраняется при уменьшении расстояния между ними или даже возрастает. Результатом этого процесса является образование макроскопической шейки, а затем разрушение. На стадии предразрушения точка коллапса указывает на место будущего разрушения и сигнализирует о необходимости остановки процесса деформирования во избежание разрушения биметаллического материала. Таким образом, общеизвестное проявление макроскопической локализации деформации – образование шейки – предваряется сложными явлениями взаимосогласованного движения очагов локализованной пластичности на стадии предразрушения в биметаллах.
The work is devoted to the study of strain localization at macroscale level during parabolic mechanical hardening and pre-fracture under quasi-static loading of a carbon steel – stainless steel bimetal. The problem of estimating the scale of the phenomena that determine plasticity is decisive in the development of any theories of plastic deformation, in particular, dislocation theories. The main difficulty in constructing such theories is the reconciling the dislocation scales, characteristic for most deformation and mechanical hardening mechanisms, with macroscopic parameters of deformation processes. In the framework of the autowave model of localized plastic deformation, this problem can be reduced to the possibility of obtaining parameters from the results of macroscale observations of localized plastic flow development. During the experiments, it was confirmed that in a bimetal at any forming stage, a specific pattern of localization centers distribution is spontaneously generated - a pattern of localized plastic flow. The shape of such patterns is determined by the law of mechanical hardening acting in the material. It is shown that the observed localization patterns can be used as an informative feature in predicting the plasticity margin. In the process of uniaxial tension at the stage of parabolic mechanical hardening of the bimetal, the deformation mode is realized with the formation of several potential fracture centers. It was established that at the pre-fracture stage, during the time evolution of the wave pattern of deformation localization, the zone of active plastic deformation narrows, but the number of centers in it either remains the same with a decrease in the distance between them, or even increases. The result of this process is the formation of a macroscopic neck, and then fracture. At the pre-fracture stage, the collapse point indicates the place of future fracture and signals the need to stop the deformation process in order to avoid the fracture of the bimetallic material. Thus, the well-known manifestation of deformation macroscopic localization – formation of a neck – is preceded by complex phenomena of mutually coordinated motion of localized plasticity centers at the pre-fracture stage.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.