Influence of Ductility on Structural Reliability of Metal Alloys

Yu. Ya. Meshkov, G. P. Zimina

Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 12.04.2022; окончательный вариант - 02.06,2022. Скачать: PDF

Based on the temperature dependences of mechanical properties of steels for standard specimens and specimens with stress raisers (SR) of different sharpness the effect of ductility $\psi_{K}$ (reduction in area) on the critical temperature of brittleness is analysed under the various stress-strain state (SSS)—for thin plates (biaxial stress state—BSS), for specimens with circular notches (triaxial stress state—TSS) at tension and for prismatic pre-cracked specimens at three-point bending. As ascertained, embrittlement of steel due to SR is caused by the local ductility near SR via the strain hardening of metal, which is characterized by the parameter of break resistance $B_{\textrm{r}}$. Critical value of break resistance $B_{\textrm{rc}}$ at temperature $T_{\textrm{C}}$ depends on SR sharpness, SSS mode, and on ductility characterizing by the coefficient of break resistance, i.e., accounting for the influence of strain hardening. The effect of ductility is most vividly manifests itself for BSS, so, the sharpest SR (cracks) embrittle metal to maximum extent in thin plates, not in bars (plates of moderate thickness). As shown, structural reliability of steel products with SR ($k_{\textrm{s}}$) is governed by ductility (via $B_{\textrm{r}}$) by a different way for various SSS.

Ключевые слова: strength, ductility, break resistance, brittleness, strength stability of steels, structural reliability, stress raiser, crack.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i06/0807.html

PACS: 62.20.fk, 62.20.fq, 62.20.mj, 62.20.mm, 62.20.mt, 81.40.Np


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. П. Ф. Кошелев, С. Е. Беляев, Прочность и пластичность конструкционных материалов при низких температурах (Москва: Машиностроение: 1967).
  2. Г. С. Писаренко, А. А. Лебедев, Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии (Киев: Наукова думка: 1976).
  3. Р. Петерсон, Коэффициенты концентрации напряжений (Москва: Мир: 1977).
  4. В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков, Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность (Москва: Машиностроение: 1985).
  5. А. А. Шмыков, Справочник термиста (Москва: Машгиз: 1961).
  6. Г. В. Ужик, Сопротивлению отрыву и прочность материалов (Москва: Издательство Академии наук СССР: 1950).
  7. В. Н. Грищенко, Ю. Я. Мешков, Ю. А. Полушкин, А. В. Шиян, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 7: 961 (2015). Crossref
  8. Ю. Я. Мешков, А. В. Шиян, В. Н. Грищенко, Строительство, материаловедение, машиностроение, 89: 112 (2016).
  9. J. H. Hollomon, Trans. AIME Iron Steel Div., 162: 268 (1945).
  10. А. В. Шиян, Физическая природа локального напряжения хрупкого разрушения сталей и сварных швов (Автореф. дисс. … канд. физ.-мат. наук) (Киев: Институт металлофизики АН УССР: 1990).
  11. ГОСТ 25.506-85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении (Москва: Издательство стандартов: 1985).
  12. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных комнатной и повышенных температурах (Москва: Издательство стандартов: 1978).
  13. ASTM E1921. Standard Test Method for Determination of Reference Temperature, T0, for Ferritic Steels in the Transition Range.
  14. Г. Г. Курдюмова, Ю. В. Мильман, В. Н. Трефилов, Металлофизика, 1, № 2: 55 (1979).
  15. Ю. Я. Мєшков, Г. П. Зіміна, Металофіз. новітні технол., 44, № 2: 273 (2022). Crossref
  16. Ю. Я. Мєшков, К. Ф. Сорока, Металлофиз. новейшие технол., 43, № 6: 781 (2021). Crossref