abbr. SJ GMU
ISSN 2657-5841 (printed)
ISSN 2657-6988 (online)
DOI: 10.26408
Wpływ temperatury i szybkości odkształcania na charakterystyki wytrzymałościowe materiałów metalicznych
The Influence of Temperature and Strain Rate on the Strength Characteristics of Metallic Materials
Abstract:
The article presents the difference between the quasi-static and dynamic strain of metallic materials. At the high strain rate, stress (strain) in metallic materials moves with specified velocities as a wave. The dynamic deformation is related to the propagation of the wave while the static deformation can be seen as temporary states of equilibrium. At small speed deformations, the body remains in isothermal conditions, while the dynamic strain processes are the adiabatic processes. The concept of the mechanical threshold stress ?^ has been introduced, which is the maximum stress value for the particular type of metallic material for 0 K or, equivalently, infinitely high speed deformation. With the decrease of the temperature, there is a reduction of the dislocation mobility. This phenomenon is associated with a decrease in mobility of atoms in the network at reduced temperatures, which vibrating movement completely stops at 0 K. The concept of the mechanical threshold stress has been illustrated using the calculation example.
Streszczenie:
Przedstawiono różnicę pomiędzy odkształcaniem quasi-statycznym a dynamicznym materiałów metalicznych. Dla dużych szybkości odkształceń naprężenie (odkształcenie) w ciałach przemieszcza się z określonymi prędkościami jako fala. Odkształcanie dynamiczne związane jest z rozchodzeniem się fali, natomiast statyczne można rozpatrywać jako okresowe stany równowagi. Przy niedużych szybkościach odkształceń ciało pozostaje w warunkach izotermicznych, a dla dynamicznych procesów odkształcenia jest to proces adiabatyczny. Wprowadzono pojęcie naprężenia progowego ?^ (ang. mechanical threshold stress), które jest maksymalną wartością naprężenia dla danego rodzaju materiału metalicznego w temperaturze 0 K lub, ekwiwalentnie, przy nieskończenie dużej szybkości odkształcenia. Z obniżeniem temperatury następuje zmniejszenie się ruchliwości dyslokacji. Zjawisko to jest związane ze spadkiem zdolności poruszania się atomów w sieci w obniżonych wartościach temperatury, których ruchy drgające całkowicie ustają w temperaturze 0 K. Pojęcie naprężenia progowego zostało zobrazowane za pomocą przykładu obliczeniowego.
Słowa kluczowe:
odkształcenia materiałów
szybkość odkształcania
naprężenie progowe
Issue:
Pages:
109
119
Download full text in pdf:
This article is an open access article distributed under a Creative Commoms Attribution (CCBY 4.0) licence
References:
Ciszewski, B., Przetakiewicz, W., 1993, Nowoczesne materiały w technice, Wydawnictwo Bellona, Warszawa.
Cudny, K., Powierża, Z., 1978, Wybrane zagadnienia odporności udarowej, WSMW w Gdyni, Gdynia.
Dieter, G.E., 1986, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill.
Fila, J., 1993, Badania wpływu stanu obciążeń i szybkości odkształceń na wytrzymałość i ciągliwość materiałów okrętowych, Konferencja „Odporność udarowa konstrukcji”, AMW w Gdyni, Gdynia, s. 246–257.
Follansbee, P.S., 2014, Fundamentals of Strength, Wiley, New Jersey.
Griffkins, R.C., 1976, Metall. Trans., 7A. 12.25.
Jackiewicz, J., 2012, Modelowanie rozwoju uszkodzeń i pękania zachodzącego w stalowych elementach zbiorników kriogenicznych, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. Śniadeckich w Bydgoszczy, Rozprawy nr 154, Bydgoszcz.
Komarovsky, A.A., Astakhov, V.P., 2002, Physics of Strength and Fracture Control: Fundamentals of the Adaptation of Engineering Materials and Structures, CRC Press Boca Raton.
Kurzydłowski, K.J., 1993, Mechanika materiałów, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
Kyzioł, L., Garbacz, G., 2014, Zależność wytrzymałości stali austenitycznej 0H18N9S od szybkości odkształcenia, Logistyka, nr 6, s. 6520–6528.
Liang, R., Khan, A.S, 1999, A Critical Review of Experimental Results and Constitutive Models for BCC and FCC Metals Over a Wide Range of Strain Rates and Temperatures, International Journal of Plasticity, vol. 15.
Meyers, M.A, 1994, Dynamic Behavior of Materials, John Wiley & Sons, Inc. New York.
Muszka, K., Majta, J., Śleboda, T., Stefańska-Kądziela, M., 2004, Comparison of the Mechanical Response of HSLA Steel Deformed under Static and Dynamic Loading Conditions, Proceedings of the 10th International Conference on Metal Forming, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Steel-Grips 2, Suppl. Metal Forming 747.
Tanaka, K., Nojima, T., 1979, Dynamic and Static Strength of Steels, Proceedings of the Second Conference on the Mechanical Properties of Materials at High Rates of Strain, Oxford.
Yan, B., Xu, K., 2002, High Strain Rate Behavior of Advanced High Strength Steels for Automotive Industry, Proceedings of 44th MWSP Conference, Orlando, vol. XL 493.
Zukas, J.A., 1991, High Velocity Impact Dynamics, New York – Toronto – Singapore.
https://www.google.pl/?gfe_rd=cr&ei=iWghVb2FCsqG8Qejy4DgBQ&gws_rd=ssl#q=....
https://www.google.pl/?gfe_rd=cr&ei=oSAhVdKH8uG8QeGoIHQCA&gws_rd=ssl#q=M....