О ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТАДИИ

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ МЕСТА И ВРЕМЕНИ ВЯЗКОГО
РАЗРЫВА
Орлова Д.В., Данилов В.И.
Томск, Россия
Известно, что долговечность и разрушение материалов под нагрузкой существенным
образом зависят от степени макроскопической однородности деформации. Поэтому для
понимания кинетики разрушения важным остается исследование локальных характеристик материалов, эволюции полей деформации. В настоящее время установлено, что пластическая деформация протекает неоднородно на макроуровне, начиная с предела текучести, заканчивая формированием шейки и разрушением [1]. При этом, самосогласованное
развитие локализации деформации на каждой стадии деформирования протекает как автоволновой процесс [2].
В данной работе рассмотрен ряд закономерностей на завершающей стадии деформации вязких материалов (s ~ Ken, n < 0,5) на которой происходит очередная смена типа автоволн локализации деформации: схлопывание автоволны в месте будущего разрушения.
Во всех исследованных материалах, независимо от их кристаллического и структурного
состояния основной особенностью картин макролокализации деформации на стадии
предразрушения является движение очагов пластического течения по прямым, сходящимся в полюс, в координатах ″положение очага – время″. Полюс совпадает с положением неподвижной высокоамплитудной зоны локализации, формирующейся еще в конце параболической стадии. Очаги пластического течения имеют разные скорости движения, что
обеспечивает их одновременный приход к полюсу. Чем дальше очаг к неподвижному максимуму, тем быстрее он движется. По экспериментальным данным, реальное разрушение
материала также совпадает с неподвижной зоной. Таким образом, зная положение стационарной зоны, а, следовательно, и полюса графиков движения очагов на стадии предразрушения возможно предсказать место и время будущего разрушения материала. Для образования пучков прямых с полюсом необходимо, чтобы скорости движения очагов линейно
зависели от координат их зарождения. Проверено, что линейная зависимость скоростей
подвижных очагов от начальных координат для всех материалов выполняется. Для каждого материала рассчитаны методом наименьших квадратов постоянные коэффициенты, которые определяют, с учетом отклонения от стационарной зоны, положение полюса схождения, а, следовательно, координату и время будущего разрушения образца. Полученные
расчетные значения сравнивались с реальными координатами и временем разрушения ряда материалов. Корреляционные зависимости расчетных и экспериментально определенных времен и мест разрушения представляют прямые пропорциональные зависимости с
тангенсом угла наклона равным единице, проходящими через начало координат, отклонения от которого можно считать не существенными. Это означает, что параметры времени
и места разрушения образца можно определять с приемлемой для прогнозирования разрушения точностью. Кроме того, решен вопрос о том, какое количество экспериментальных данных необходимо для построения зависимости скорости очагов от их координат на
стадии предразрушения для определения положения полюса. Проведенный анализ показывает, что для определения положения полюса графиков движения очагов локализации
деформации достаточно иметь информацию об их кинетике примерно на 1 % стадии
предразрушения. Таким образом, по координатам очагов пластической деформации и их
скоростям в начале стадии предразрушения можно рассчитать положение полюса при деформациях, составляющих 0,3…0,65 от относительного удлинения до разрыва.
Литература
1. Л.Б. Зуев, В.И. Данилов, С.А. Баранникова. Физика макролокализации пластического течения. Новосибирск: Наука. 2008, 328 с.
2. Л.Б. Зуев. Автоволновая концепция локализации пластической деформации твердых тел. Металлофизика
и новейшие технологии. 2006. Т. 28. № 9. С. 1261 – 1276.