Systems. Methods. Technologies 2 (42) 2019

Systems Methods Technologies. P.M. Ogar et al. Application of energy … 2019 № 2 (42) p. 18-26 18 УДК 620.17: 621.01 DOI: 10.18324/2077-5415-2019-2-18-26 Применение энергетической твердости материала для определения диаграммы истинных напряжений П.М. Огар а , В.С. Кушнарев b , И.О. Кобзова c , В.С. Чебыки d Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия a ogar@brstu.ru , b kushvs@yandex.ru , c kobzovaio@mail.ru , d viktor2100@mail.ru a https://orcid.org/0000-0001-7717-9377 b https://orcid.org/0000-0003-3931-2215 c https://orcid.org/0000-0001-8243-6753 d https://orcid.org/0000-0002-1468-1017 Статья поступила 28.04.2019, принята 11.05.2019 В статье указывается на несостоятельность подхода к построению диаграммы «напряжения – деформации», основан- ного на определении истинного напряжения при растяжении как результат деления среднего давления на пятне контакта при индентировании на ограничивающий фактор Ψ . Приводятся новые свойства диаграммы кинетического индентирования, в частности, установлена связь экспоненты кривой разгрузки с контактной глубиной и радиусом площадки контакта. Пред- ставлена пошаговая процедура предлагаемого метода расчета кривой «напряжения – деформации». Для нахождения пара- метров упругопластического тела Холломона использованы опубликованные результаты конечно-элементного анализа. Про- цедура позволяет итерационно уточнять искомые параметры. Ключевым моментом следует считать выявление связи де- формации при растяжении с величиной относительного внедрения индентора с использованием энергетического подхода. Метод основывается на равенстве затрачиваемой энергии на единицу объема вытесненного материала за границу исходного положения в пределах равномерной деформации при одноосном растяжении и вдавливании сферы. Чтобы определить истин- ное напряжение, необходимо энергетическую твердость умножать на постоянный для данного материала коэффициент. Показано хорошее совпадение со справочными данными механических свойств нержавеющей стали 12Х18Н10Т, найденных по предлагаемой методике. Результаты, полученные в соответствии со стандартом, значительно превышают кривую закона Холломона. Это объясняется некачественным определением связи деформации при растяжении с относительным внедрени- ем сферического индентора. Ключевые слова: кинетическое индентирование; диаграмма «напряжения – деформации»; сферический индентор; меха- нические свойства материалов; степенной закон Холломона; экспонента упрочнения; энергетическая твердость. Application of energy hardness to determine the true stress diagram of the material P.M. Ogar а , V.S. Kushnarev b , I.O. Kobzova c , V.S. Chebykin d Bratsk State University; 40, Makarenko St., Bratsk, Russia a ogar@brstu.ru , b kushvs@yandex.ru , c kobzovaio@mail.ru , d viktor2100@mail.ru a https://orcid.org/0000-0001-7717-9377 b https://orcid.org/0000-0003-3931-2215 c https://orcid.org/0000-0001-8243-6753 d https://orcid.org/0000-0002-1468-1017 Received 28.04.2019, accepted 11.05.2019 The article points to the inconsistency of the approach to constructing a stress-strain diagram, based on the determination of the true tensile stress as a result of dividing the average pressure on the contact patch during indentation by the constraint factor Ψ . New properties of the kinetic indentation diagram are given, in particular, the relation between the exponent of the discharge curve and the contact depth and radius of the contact area has been established. A step-by-step procedure is presented for the proposed method for calculating the stress-strain curve. To find the parameters of the elastoplastic body of Hollomon, the published results of the finite ele- ment analysis are used. The procedure allows to iteratively refine the desired parameters. The key point should be the identification of the relationship of the deformation under tension with the value of the relative implementation of the indenter using the energy ap- proach. The method is based on the equality of the energy expended per unit volume of the displaced material beyond the boundary of the initial position within the limits of uniform deformation under uniaxial tension and indentation of the sphere. To determine the true stress, it is necessary to multiply the energy hardness by a constant for a given material coefficient. A good match with the reference data of the mechanical properties of 12Х18Н10Т stainless steel found by the proposed method is shown. The results obtained in accor-