ABOUT CHARACTERISTIC TENSILE DEGRADATION STRESSES OF STRUCTURAL MATERIALS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The stages of fracture of the structural steels 12Cr18Ni10T and F500W in tension are considered. The shape of the deformation diagrams has been analysed and characteristic stresses of material degradation, which characterise the stages of damage development, have been identified. On the basis of the analysis of the strain dependence of the second derivative of stress on strain on the load curve, a new characteristic point of degradation σD2 has been singled out. During the stretching of the specimens, the zones of plastic deformation were evaluated by means of digital image correlation (DIC), acoustic emission (AE) parameters and material damage characteristics. It is shown that after the stress σD2 is reached, a highly deformed plastic zone is formed, the damage increases and the acoustic emission characteristics change. The correlation between the estimated parameters and the stage of fracture development has been established.

About the authors

L. R Botvina

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science of the Russian Academy of Sciences

Email: botvina@imet.ac.ru
Moscow

A. I Bolotnikov

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science of the Russian Academy of Sciences

Moscow

I. O Sinev

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science of the Russian Academy of Sciences

Moscow

References

  1. Козинкина, А.И. Учет особенностей кинетики разрушения при оценке надежности и долговечности конструкционных материалов / А.И. Козинкина, Л.М. Рыбакова // Вестн. машиностроения. 2003. №12. С.27–29.
  2. Kozinkina, A.I. Taking into account the features of the kinetics of destruction when assessing the reliability and durability of structural materials / A.I. Kozinkina, L.M. Rybakova // Bull. of Mech. Eng. 2003. №12. P.27–29.
  3. Ботвина, Л.Р. Иерархия микротрещин при циклическом и статическом нагружении / Л.Р. Ботвина, А.И. Болотников, И.О. Синев // Физ. мезомеханика. 2019. Т.22. № 6. С.24–36. DOI : 10.24411/1683-805X-2019-16003.
  4. Botvina, L.R. Hierarchy of microcracks under cyclic and static loads / L.R. Botvina, A.I. Bolotnikov, I.O. Sinev // Phys. Mesomechanics. 2020. V.23. P.466–476.
  5. Козинкина, А.И. Определение концентрации деформационных дефектов / А.И. Козинкина, Е.А. Козинкина // Прикладная механика и техническая физика. 2010. Т.51. №6. С.164–170.
  6. Kozinkina, A.I.Determination of the concentration of deformation defects / A.I. Kozinkina, E.A. Kozinkina // Appl. Mech. Tech. Physics. 2010. V.51. №6. P.164–170.
  7. Башков, О.В. Анализ эволюции дефектной структуры поликристаллических материалов на различных стадиях нагружения методом акустической эмиссии / О.В. Башков. – Комсомольск-на-Амуре : Изд. Гос. техн. ун-та, 2011. 365 с.
  8. Bashkov, O.V. Analysis of the occurrence of defective structure of polycrystalline materials at various stages of development of methodical acoustic theory / O.V. Bashkov. – Komsomol’sk-na-Amure: Publ. Gos. Tekhn. University, 2011. 365 p.
  9. Cui Ziyi. Effect of grain size on the plastic deformation behaviors of a Fe-18Mn-1.3Al-0.6C austenitic steel / Cui Ziyi, He Shudong, Tang Jie, Fu Dingfa, Teng Jie, Jiang Fulin // Materials (Basel). 2022. V.15. №24. Art.8717. DOI : 10.3390/ma15248717.
  10. Панин, С.В. Многомасштабное исследование стадийности локализованной пластической деформации при растяжении образцов сплава Д16АТ с надрезами акустико-эмиссионным и оптико-телевизионным методами / С.В. Панин, А.В. Бяков, В.В. Гренке, И.В. Шакиров, С.А.К. Юссиф // Физ. мезомеханика. 2009. Т.12. №6. С.63–72.
  11. Panin, S.V. Multiscale study of the stages of localized plastic deformation during tension of D16AT alloy samples with notches using acoustic emission and optical television methods / S.V. Panin, A.V. Byakov, V.V. Grenke, I.V. Shakirov, S.A.K. Yussif // Physical Mesomechanics. 2009. V.12. №6. P.63–72.
  12. Gutierrez-Urrutia, I. Dislocation and twin substructure evolution during strain hardening of an Fe-22wt.% Mn-0.6wt.% C TWIP steel observed by electron channeling contrast imaging / I. Gutierrez-Urrutia, D. Raabe // Acta Mater. 2011. V.59. №16. P.6449–6462. DOI : 10.1016/j.actamat.2011.07.009.
  13. Mahato, B. An effective stacking fault energy viewpoint on the formation of extended defects and their contribution to strain hardening in a Fe-Mn-Si-Al twinning-induced plasticity steel / B. Mahato, S.K. Shee, T. Sahu, S. Ghosh Chowdhury, P. Sahu, D.A. Porter, L.P. Karjalainen // Acta Materialia. 2015. V.86. P.69–79. DOI : 10.1016/j.actamat.2014.12.015.
  14. Colombo, I.S. Assessing damage of reinforced concrete beam using “ b-value” analysis of acoustic emission signals / I.S. Colombo, I.G. Main, M.C. Forde // J. Mater. Civ. Eng. 2003. V.15. №3. P.280–286. DOI : 10.1061/(ASCE)0899-1561(2003)15:3(280).
  15. Ботвина, Л.Р. Об аналогии акустического и сейсмического режимов на различных стадиях разрушения / Л.Р. Ботвина, Т.Б. Петерсен // ДАН. 2001. Т.376. С.331.
  16. Botvina, L.R. On the analogy of acoustic and seismic regimes at different stages of destruction / L.R. Botvina, T.B. Petersen // Reports of the Russian Academy of Sciences. 2001. V.376. P.331.
  17. Blaber, J. Ncorr : open-source 2D digital image correlation matlab softwar / J. Blaber, B. Adair, A. Antoniou // Exp. Mech. 2015. V.55. №6. P.1105–1122.
  18. Клевцов, Г.В. Микро-и макрозона пластической деформации как критерии предельного состояния материала при разрушении / Г.В. Клевцов, Л.Р. Ботвина // Проблемы прочности. 1984. № 4. С.24–28.
  19. Klevcov, G.V. Micro- and macrozone of plastic deformation as criteria of the limit state of a material during destruction / G.V. Klevcov, L.R. Botvina // Problemy prochnosti. 1984. №4. P.24–28.
  20. Ботвина Л.Р. Кинетика разрушения конструкционных материалов / Л.Р. Ботвина. – М.: Наука. 1989. 230 с.
  21. Botvina, L.R. Kinetics of destruction of structural materials / L.R. Botvina. – M.: Nauka, 1989. 230 p.
  22. Иванов, Ю.Ф. Закономерности структурных и фазовых превращений в стали с бейнитной структурой при пластической деформации / Ю.Ф. Иванов, К.В. Аксенова, Е.Н. Никитина, В.Е. Громов, Е.В. Корнет // Вестн. Сибирского гос. индустр. ун-та. 2015. Т.4. №14. С 6–8.
  23. Ivanov, Yu.F. Regularities of structural and phase transformations in steel with bainitic structure during plastic deformation / Yu.F. Ivanov, K.V. Aksenova, E.N. Nikitina, V.E. Gromov, E.V. Kornet // Bull. Siberian State Industrial University. 2015. V.4. №14. P.6–8.
  24. Орлов, М.Р. Исследование влияния пластической деформации стали 20Х3МВФ со структурой феррита на механические свойства и характер разрушения / М.Р. Орлов, А.М. Терехин, Л.В. Морозова, П.Л. Журавлева, С.А. Наприенко // Авиационные матнериалы и технологии. 2014. №S4. С.118–124.
  25. Orlov, M.R. Investigation of the influence of plastic deformation of steel 20Х3MVF with ferrite structure on mechanical properties and fracture character / M.R. Orlov, A.M. Terekhin, L.V. Morozova, P.L. Zhuravleva, S.A. Naprienko // Aviation matnerials and technologies. 2014. №S4. P.118–124.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».