УДК 669.017.539.43;548.4;530

ОЦЕНКА ЭНЕРГОЕМКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПОСРЕДСТВОМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СУЖЕНИЯ

 

EVALUATION OF THE INTENSITY OF DESTRUCTION OF METALLIC MATERIALS BY MEANS OF INDICATORS OF RELATIVE TRANSVERSE CONTRACTION

 

Густов Ю. И., Катанина А.Г. (Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, РФ, г. Москва, РФ)

 

Gustov Yu.I., Katanina A.G. (Moscow state university of civil engineering (National research university)

 

Дана оценка энергоёмкости процесса разрушения металлических материалов (сталь и чугун) с помощью показателей пластичности. Расчётные зависимости приведены.

The energy capacity of the destruction process of metal materials has been estimated by plasticity indices. The calculation dependences are listed.

 

Ключевые слова: энергоемкость, разрушение, относительное сужение, сталь, чугун

Key words: energy, destruction, alloy steel, malleable cast iron, the relative narrowing

 

Энергоёмкость разрушения металлов оценивается удельной полной энергией Wc, вычисляемой по зависимости [1,2,3].

                                      

где истинное сопротивление разрыву вычисляется по формуле

 

 

Равномерное относительное сужение yр связано с равномерным относительным удлинением выражением

 

 

В свою очередь величина dр определяется по зависимости

 

 

где

Учитывая оценочные исследования авторов и полученные в [1…3] показатели свойств, а также графические взаимосвязи между ними, предлагается аппроксимирующая функция вида

 

где принимается                  

Целью работы является установление физического смысла прочностного показателя si и степенного показателя m  для надёжной оценки энергоёмкости разрушения по предлагаемой феноменологической зависимости.

Рассматриваются варианты 

За корректный принимается вариант наиболее точного совпадения расчётных и литературно - справочных значений Wc по [1].

Для сталей марок 34ХН3МФА и 25ХНМФА после электрогидроимпульсной обработки (ЭГИО) приемлемые результаты получены по формулам (табл.1).

 

Таблица 1 – Результаты вычислений энергоёмкости Wc сталей 34ХН3МФА (а) и 25ХНМФА (б) без обработки и после ЭГИО 

 

Близость значений Wc, рассчитанных по (6) и (7), объясняется незначительным расхождением величин sв и s0,2.

В случае заметного количественного отличия показателей sв и s0,2 (табл. 2, 3) лучшее соответствие экспериментальных и справочных значений Wc даёт формула (7).

 

Таблица 2 – Энергоёмкость разрушения углеродистых и легированных сталей

 

Таблица 3 – Энергоёмкость легированных хромистых сталей

 

Таблица 4 – Энергоёмкость ковкого чугуна для отливок

В отличие от  рассмотренных сталей, энергоёмкость ковких чугунов может быть оценена по предлагаемым [1] формулам

 

 

поскольку значения sв и Sк этих чугунов близки друг к другу (табл. 4). Из [1] видно, что предельная деформация для каждой марки чугуна принимается равной относительному удлинению, т.е. eпред  = d. Поскольку

 , то относительное сужение в (8) и (9) определяется как y = 1- е-eпред ( табл. 4) .

 

По результатам проведенных исследований можно сформулировать следующие основные выводы.

1.     Применительно к сталям 34ХН3МФА и 25ХНМФА (табл. 1) оценка энергоёмкости Wc по формулам (6) и (7) даёт близкие значения: расхождение с литературными и экспериментальными величинами соответственно составляет 6,2…7,8 и 3,8…8,7 %; 0,3…11,7 и 1,72…6,0%. Удовлетворительное совпадение величин Wc объясняется незначительным расхождением показателей sв и s0,2 изученных сталей.

2.     При заметном различии характеристик s0,2 и sв (табл. 2) лучшее совпадение с экспериментальными значениями Wc дает расчет по (7): расхождение составляет 0,5…14,0% против 19,4…44,7% по (6). Оценка энергоёмкости легированных хромистых сталей (табл. 3) предпочтительнее также по (7): расхождение со справочными величинами Wc составляет 3,8…15,8% по сравнению с 2,65…27,2 при оценке по (6).

3.     Для ковкого чугуна (см. табл. 4) удовлетворительное совпадение со справочными данными Wc дают расчёты по (8) и (9) посредством sв и Sк, имеющих близкие значения. Расхождение расчётных по (8) и справочных значений Wc составляет 1,2…17,6% , расхождение при расчёте по (9) составляет 6,4…16%.

4.            Расчёт энергоёмкости ковкого чугуна при условии y = d = eпред оперативнее, чем при y = 1- е-eпред;  характеризуется расхождением справочными данными в пределах 1,3…20,4%  и 3,8…18,6 % при оценке по (8) и (9) соответственно. На основании отмеченного Wc , расчёты по (8) и (9) при y = d = eпред и y = 1- е-eпред можно считать практически равнозначными.

 

Список использованных источников

1.      Скуднов В.А. Применение комплексов разрушения синергетики для оценки состояния полуфабрикатов// Заготовительные производства в машиностроении. 2009. № 2. С.37-55.

2.      Густов Ю.И., Воронина И.В., Аллаттуф Х.Л. Исследование критериев надежности сталей для металлоконструкций строительной техники// Механизация строительства. 2013. №8(830). С.27-29.

3.      Густов Ю.И., Воронина И.В., Катанина А.Г. Оценка надежности металлических изделий по деформационно-энергетическим показателям // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2010. № 12. С.28-31.