УДК 539.374:669.018

DOI 10.24411/1683-805X-2020-12005

 

Проведено теоретическое и экспериментальное изучение процесса локализации пластической деформации в металлах при динамическом нагружении на примере сплава АМг6. Высокоскоростное деформирование проводили на разрезном стержне Гопкинсона–Кольского на образцах специальной геометрии. Температурные поля исследовали in-situ методами инфракрасной термографии. После испытаний исследовали структуру материала в областях концентраторов напряжений. Показано, что структура полос локализованного сдвига образуется в местах с геометрической концентрацией напряжений. К важным особенностям структуры полос локализованного сдвига стоит отнести рекристаллизационно-полигонизационные процессы, протекающие перед фронтом растущих пакетов кристаллов локализованного сдвига, что приводит к образованию мелкокристаллического структурного состояния, а также фрагментации самих полос локализованного сдвига. Проведено численное моделирование процесса динамического нагружения, соответствующего экспериментальной схеме. Численно получены поля температур, напряжений, деформаций. Показано, что для исследуемых режимов нагружения структурная релаксация преобладает над термическим разупрочнением. Измеренная в процессе нагружения температура в совокупности со структурными исследованиями и данными численного моделирования позволяет сделать вывод о том, что термическое разупрочнение не играет существенной роли в инициировании процесса локализации пластической деформации при динамическом нагружении.

Ключевые слова: локализация пластической деформации, структура, полосы локализованного сдвига, динамическое нагружение, численное моделирование, электронная микроскопия

 

Plastic strain localization in AMg6 alloy under dynamic loading

Plastic strain localization in dynamically loaded metals was studied theoretically and experimentally on AMg6 alloy specimens. High-rate deformation tests were performed using a split Hopkinson (Kolsky) pressure bar machine on specimens of special geometry. Temperature fields were studied in situ by infrared thermography. After testing, the material structure was examined in stress concentration zones. It was shown that a localized shear band structure is formed in regions of geometric stress concentration. An important feature of the localized shear band structure is the recrystallization and polygonization processes at the front of growing packets of localized shear crystals. They promote the formation of a fine-grained crystalline structure and the fragmentation of localized shear bands. The dynamic loading process corresponding to the experiment was simulated numerically. The temperature, stress, and strain fields were evaluated. It was shown that under the considered loading conditions structural relaxation prevails over thermal softening. The temperature measurements during loading together with structural studies and numerical simulation data suggest that thermal softening does not contribute significantly to the initiation of plastic strain localization under dynamic loading.

Keywords: plastic strain localization, structure, localized shear bands, dynamic loading, numerical simulation, electron microscopy

М.А. Соковиков, М.Ю. Симонов, Д.А. Билалов, Ю.Н. Симонов, О.Б. Наймарк  Локализация пластической деформации в сплаве АМг6 при динамическом нагружении // Физ. мезомех. - 2020. - Т. 23. - № 2. - С. 45-57