Растяжение с кручением. Сообщение 1: свойства материала Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.3

В. В. Струганое, Е. Ю. Просвиряков

РАСТЯЖЕНИЕ С КРУЧЕНИЕМ. СООБЩЕНИЕ 1: СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА

Рассмотрено квазистатическое растяжение с кручением элемента материала в виде полого цилиндрического образца в условиях жёсткого нагружения, позволяющего учесть как упрочнение, так и разупрочнение. Определены пограничные состояния, то есть особые точки пути деформирования, в которых возможна потеря устойчивости процесса. Построены инкрементальные определяющие соотношения. Подробно исследован случай, когда существует потенциал напряжений.

Введение. Эксперименты, в которых осуществляется совместное растяжение с кручением образца, являются определяющими для проверки адекватности различных теорий деформирования материалов при сложном напряжённо-деформированном состоянии [1—3]. Однако в этих экспериментах исследуются только устойчивые состояния, когда материал находится на стадии упрочнения. Опытные данные по закритическому деформированию отсутствуют. Поэтому возникает необходимость в обстоятельном теоретическом исследовании процесса растяжения с кручением для определения закономерностей деформирования как на стадии упрочнения, так и на стадии разупрочнения. В данной работе, используя понятия образа процесса деформирования, введённого А. А. Ильюшиным [4], и отображения пространства деформаций в пространство напряжений, выписаны инкрементальные определяющие соотношения для материала специального трубчатого образца, подвергнутому совместному растяжению и кручению. Определены особые точки пути деформирования, в которых нарушается взаимная однозначность указанного отображения. Изложенная методика описания деформационных свойств проиллюстрирована на одном частном случае, когда вектор напряжений является градиентом некоторой потенциальной функции.

1. Образ процесса деформирования. Рассмотрим элемент материала в виде полого цилиндра, который подвергается совместному растяжению с кручением. Элемент имеет единичные высоту и средний радиус поперечного сечения, толщина стенки равна В этом случае растягивающая сила по величине равна напряжению а (площадь поперечного сечения равна единице), а удлинение— деформации е. Кроме того, касательные напряжения и сдвиги можно заменить значениями касательного напряжения т и сдвига 7 на средней линии поперечного сечения, умноженными на соответствующие коэффициенты, определяемые внешним и внутренним диаметрами. Не нарушая общности дальнейших рассуждений, будем пренебрегать этими коэффициентами, то есть полагаем, что крутящий момент равняется т, а угол закручивания 7.

Упорядоченные системы из двух вещественных чисел {е, 7} можно рассматривать как элементы двумерного евклидова пространства деформаций М^. В прямоугольной системе координат эти числа представляют собой компоненты радиус-векторов ~ёе точек, расположенных на плоскости Ое7. Будем вести деформирование образца изотермически с чрезвычайно малой скоростью (квазистатически), жёстко контролируя величины деформаций (жёсткое нагружение), то есть задавая значения ек и 7к. В этом случае конец радиус-вектора ек (точка У с координатами (ек, 7к)) будет перемещаться по некоторой плоской непрерывной, в общем случае, кусочно-гладкой кривой к (рис. 1). Кривую к естественно назвать траекторией деформирования или образом процесса деформирования, а точку У — изображающей точкой процесса.

Деформирование осуществляется под действием двух сил (напряжений) а и т. Упорядоченные системы вещественных чисел {а, т} являются элементами евклидова пространства напряжений Мр. Посредством некоторого отображения, заданного функциями

ак = в(ек, 7к), тк = ф(ек, 7К), (1)

точкам кривой к ставятся в соответствие точки в пространстве Мр, совокупность которых образует кривую нагружения, причём эта кривая, вообще говоря, может не обладать свойством непрерывности. Отметим, что на кривой к должна существовать точка, после достижения которой отображение (1) вырождается, то есть ак = тк = 0 для любых значений {ек, 7к} . Эта точка отвечает

Рис. 1. Образ процесса деформирования

разрушению материального элемента.

Перенесём вектор рк с компонентами {ак, тк} в пространство Мр и поместим его начало в изображающую точку У (рис. 1). Тогда в результате проведённой схематизации процесс деформирования представляется медленным (квазистатическим) движением изображающей точки по заданной траектории к под действием силы

2. Особые точки кривой деформирования. Будем говорить, что гладкий участок кк кривой к порождает непрерывно-дифференцируемое отображение %к : Мр 1 Мр, определяемое непрерывно дифференцируемыми функциями

а = ак(е, 7), т = тк(е, 7), {е, 7} € Мр, {а, т}€ Мр, (2)

если а = ак, т = тк при {е, 7} € кк.

Рассмотрим какое-либо отображение %к и запишем якобиан преобразования (2). Имеем

1к = (I11 I12) ■

\ 121 )

где 1ц = 1\2 = 121 = /22 = В точках пространства Мр, где якобиан невырожден

(гапк/к = 2), отображение %к есть гомеоморфизм (взаимно однозначное и взаимно непрерывное отображение) между окрестностью точки в Мр и множеством точек {а, т} , образованным значениями функций (2).

Если в некоторой точке N(е^, 7м) € Мр якобиан вырожден (гапк/к < 2 или ёе! /к = 0), то согласно теореме о неявной функции [5] решение уравнения %к ("ё?) = ~р в окрестности 5N этой точки не является единственным для 1 € хк(5N), хотя отображение %к остаётся однозначным. Такие точки назовём особыми точками отображения %к первого типа. При их отображении в пространство Мр на кривой нагружения образуется точка возврата. Если в точке М (ем, 7м) € Мр якобиан неограничен, то есть ёе! /—1 = 0, то окрестность 5м неоднозначно отображается в Мр. Такие точки назовём особыми точками отображения %к второго типа. Они соответствует точкам разрыва на кривой нагружения.

Точки кривой к, где ёе! /к = 0 или ёе!(/к)-1 = 0, образуют множество особых точек пути деформирования. Здесь /к — матрица Якоби отображения %к в точках кривой к.

Рассмотрим некоторые следствия, вытекающие из вырожденности якобиана /к. Пусть в особой точке первого типа гапк/К =1 и /К = /{р = 0. Тогда особая точка кривой к является также и критической точкой функции а(е, 7). Если данная критическая точка изолированная (морсовского типа), то есть гессиан Н(а) этой функции невырожден в критической точке (ёе! Н(а) =0), то она может быть либо локальным максимумом, либо локальным минимумом, либо седловой точкой [5]. Допустим, что имеет место локальный максимум. Тогда после прохождения изображающей точкой У особой точки на кривой к в зависимости от вида пути деформирования функции /(| и /(р меняют знак с плюса на минус, либо одна из них становится отрицательной, а другая сохраняет равенство нулю. (Предполагается, что до достижения изображающей точкой особой точки эти функции были положительными). Таким образом, возрастание функции а(е, 7) сменяется её убыванием при продолжающемся активном деформировании. Начинается так называемое деформационное разупрочнение, которое характеризуется физической (собственной) неустойчивостью материала в направлении растяжения.

Очевидно, что локальный минимум функции а(е, 7) в особой точке определяет переход материала со стадии разупрочнения на стадию упрочнения в направлении растяжения.

При прохождении седловой точки в зависимости от пути к возможно как сохранение собственной устойчивости (например, при движении по гребню седла), так и переход материала в состояние собственной неустойчивости в направлении растяжения.

В особой точке второго типа, по крайней мере, один из элементов якобиана обращается в бесконечность. Пусть это будет элемент 1\ 1 = • Тогда при переходе через особую точку напряжение

а меняет своё значение скачкообразно. Если до особой точки и после неё /ц < 0, то это означает, что при росте деформации напряжение скачкообразно уменьшается. Этот процесс есть проявление неустранимой собственной неустойчивости.

Отметим, что на стадии упругого деформирования особые точки отсутствуют. Отображение (1) не зависит от пути деформирования и определяется формулами а = Ее, т = ^7 (Е — модуль Юнга,

£2 ез

Рис. 2. Диаграмма деформирования при растяжении

С — модуль сдвига). Тогда 1ц = Е, /22 = С, /12 = /21 =0 (Е > 0, С > 0). Якобиан является

положительно определённой матрицей [6], что соответствует собственной устойчивости материала.

В качестве примера рассмотрим одноосное растяжение (7 = 0). Отображение (1) имеет вид ак = ак(£). Оно задаёт диаграмму деформирования материала при растяжении (рис. 2). В этом случае пространство деформации есть М1 и совпадает с прямой О£, которая является путём деформирования к. Особыми точками на прямой Ое при монотонном возрастании деформации являются £1 и £2. В точке £1 имеем §|=0 (максимум функции а). В окрестности этой точки каждому значению а отвечают два значения £ (особая точка первого типа). Здесь осуществляется переход со стадии упрочнения на стадию разупрочнения. В точке £2 имеем = — оо. В окрестности данной точки каждому зна-

чению е отвечают три значения а (особая точка второго типа) . После прохождения точки £2 напряжение скачкообразно уменьшается, то есть имеет место неустранимая собственная неустойчивость, которая проявляется независимо от вида нагружения (мягкого или жёсткого). В точке £3 имеем а = 0, то есть указанное выше отображение вырождается в нуль, что отвечает разрушению (фрагментации) материала.

Отметим, что путь нагружения проходит в пространстве Мр (ось Оа). При этом в точке а1, отвечающей деформации £1, имеет место точка возврата, а в точке а2, отвечающей деформации £2, — разрыв (рис. 2).

3. Признаки деформационных состояний. Под активным нагружением будем понимать такой процесс, при котором элементарная работа напряжений положительна, а именно, 5А = " х х 5" > 0, то есть угол между векторами " и 5" острый. Здесь " — вектор силы в момент начала догружения, а догружение осуществляется посредством задания вектора 5". Нейтральное нагружение определяет равенство 5А = 0 (векторы " и 5" ортогональны). Разгрузке отвечает неравенство 5А < 0 (угол между векторами " и 5" тупой). Отсюда при активном деформировании полная работа 5А есть возрастающая величина.

Далее полное приращение работы равно ДА = 5А + а5" ■ 5" (0 < а < 1). Когда при любом активном догружении полное приращение работы возрастает, то сопротивление материала увеличивается. Следовательно, материал находится в состоянии упрочнения. Полное приращение ДА возрастает, когда 5" ■ 5" > 0. Поэтому данное неравенство представляет собой условие общего упрочнения (упрочнения в целом). Если при любом активном нагружении выполняется неравенство 5" ■ 5" < 0, то имеет место общее разупрочнение (разупрочнение в целом). Когда данное неравенство справедливо только для некоторых путей догружения, то будем говорить, что материал находится в состоянии частичного разупрочнения.

И, наконец, если при каком-либо догружении из некоторой точки кривой к одновременно выполняется равенство 5А = 0 и 5" ■ 5" = 0, то это означает, что материал уже не оказывает сопротивления деформированию. Следовательно, он распадается (разрушается) на несвязанные между собой фрагменты. Однако следует заметить, что после разрушения не исключена возможность существования таких путей догружения, на которых связи между фрагментами каким-либо образом восстанавливаются.

4. Инкрементальные определяющие соотношения. Посредством отображения % каждой точке из Мр ставится в соответствие вектор " с компонентами из Мр (один или несколько). Найдём «скорость» изменения вектора " по направлению вектора ". Имеем [7]

/.

Тогда в точках пути деформирования выполняется

к = /ж^ж

(3)

или

£цС

(4)

(^ак, ^тк — полные дифференциалы функций а и т, вычисленные в точках кривой к). Значения компонент якобиана представляют собой инкрементальные (мгновенные) модули материала в точках пути к, определяющие мгновенные свойства материала.

Характерная особенность соотношений (4) заключается в том, что догружение из некоторой точки пути деформирования, где ёе! Iк = 0, посредством задания приращения деформации в одном направлении (например, ^7к = 0, = 0) приведут к изменению (приращению) напряжений в обоих

направлениях, то есть ^ак = 0, ^тк = 0. Возникающее напряжение ^ак препятствует приращению деформации в направлении растяжения, которое имело бы место, если бы деформация в данном направлении была бы разрешена. Иными словами, в случае мягкого нагружения вместе с ростом деформации догрузки должен происходить дополнительный рост основной деформации. Отметим, что данный эффект зафиксирован и в экспериментах (см. эксперименты В. А. Свешниковой, приведённые в книге [8]). В том случае, когда якобиан имеет диагональный вид (как в упругости), то такой эффект невозможен.

Далее из уравнения (3) имеем

Р

Отсюда, если компоненты якобиана есть интегрируемые функции, то непрерывному участку кривой деформирования к соответствует непрерывный же участок кривой нагружения в пространстве Мр.

Возьмём теперь на кривой к особую точку первого типа (det Iк = 0). Рассмотрим участок кривой к, расположенный в её окрестности, по которому изображающая точка Y движется в направлении особой точки. Ясно, что этому участку соответствует непрерывная кривая в пространстве Мр. То же самое имеем и после прохождения точкой Y особой точки. Как было установлено выше, в этом случае каждой точке в Мр отвечает несколько точек в М^ (на кривой к). Отсюда точка в пространстве Мр, соответствующая особой кривой к первого типа, должна быть точкой возврата. Если взять на кривой к особую точку второго типа, то она должна порождать разрыв первого рода на кривой нагружения в пространстве Мр.

Векторное поле ", образованное отображением %, можно разложить на сумму полярных векторов " = " + ", где вектор " определяет потенциальное векторное поле (rot" = 0, " = gradn, П — скалярный потенциал векторного поля), а вектор " задаёт соленоидальное поле (div" = 0, " = = rot Q, Q —аксиальный вектор — потенциал соленоидального поля) [9]. Отсюда якобиан отображе-

ния %: М2 " Мр равен

или

d с d"

+

I = C + R =

д2П

С11

с21

с12

с22

d Г d"

+

Г11

Г21

Г12 Г22

дед''/'

с22

д~{

д~{

д2П

ГДе СЦ = С12 = С21

компоненты вектора г).

Таким образом, в каждый момент изображающая точка У находится в двух полях — потенциальном и соленоидальном. Отметим, что вид этих полей, в общем случае, зависит от пути деформирования к и при своём движении изображающая точка переходит из одних полей в другие.

Разложим, наконец, несимметричную матрицу в выражении для якобиана на симметричную и кососимметричную матрицы. Тогда получаем

I =( С11 С12 |+ с21 с22

и, следовательно,

/ (г 12 + Г21) \

Г11

(г 12 + Г21)

V

2

2

Г22

(

+

/

V

0

(г 12 - Г21)

(? 12 ~ Г21) \ 2 0

C + RS + Ra

d" = Cd" + RS d" + RAd". Отсюда в точках кривой деформирования имеем

daK = (си + rn)deK +

, (Г12 + Г21) , (Г12 - Г21) d2 +-------------------+-------------------

d7K

, (г 12 + Г21) (г 12 - Г21)

С21 + -

СеК + (С22 + Г22)^7К

2

Сак = (с11 + г^Се* + (с12 + г^2)^7к + гА2^7к,

или

_к ___________ | \л,~к | | \г1^К |

Стк = (с21 + г|1)^ек + (с22 + г|2)^7к + г^Се*. (5)

Из выражений (5) следует, что использование в уравнениях, связывающих приращения напряжений и деформаций, симметричных матриц неявно предполагает наличие потенциала для напряжений (потенциальность силового поля).

5. Потенциальное поле. Пусть деформирование происходит в потенциальном поле с потенциалом П(е, 7). Тогда отображение % определяют формулы о = т = Щ, то есть ~р = gradП. В этом

случае вид отображения не зависит от пути деформирования. Вектор 1 перпендикулярен силовым линиям поля в пространстве Мр и направлен в сторону возрастания поля. Якобиан I отображения % равняется гессиану функции П, то есть

/ <92П <92П \

I = Н (П) =

де2 дед7

д2П д2П

\ д^де с?72 /

Инкрементальные соотношения, связывающие приращения напряжений и деформаций, имеют

вид

Са = СпСе + с12^7, Ст = с21Се + с22 ^7,

где значение компонент гессиана Н подсчитывается в точке, из которой происходит догружение. И, наконец, работа напряжений

А = J аСе + т^7 = П(е, 7) — П(0, 0) = П(е, 7),

так как подынтегральное выражение является полным дифференциалом (§^ = Таким

образом, работа напряжений в данном случае определяется потенциальной функцией П.

Отсюда элементарная работа напряжений равна СА = СП = 1 ■ С1 = аСе + тСу. При активном нагружении СП > 0, разгрузке — СП < 0, нейтральном нагружении — СП = 0. Полное приращение работы определяет выражение ДА = СА + аС"1 ■ СГе . Представим скалярное произведение в данном равенстве в виде квадратичной формы Ср/ ■ сТе = СаСе+Ст^7 = (с11 Се+с12^7)Се + (с21 Се+с22^7)^7 = = (Те тН(П)С1. Если С"1 ■ (Те > 0, то в изображающей точке, из которой происходит догружение, гессиан функции П положительно определён и функция П строго выпукла вниз [6], что отвечает устойчивому характеру процесса деформирования (упрочнение). Когда при догружении в любом направлении гессиан отрицательно определён (С"1 ■ сГе < 0), то функция П строго выпукла вверх, что отвечает общей неустойчивости процесса деформирования (общее разупрочнение). Если же гессиан знаконеопределён, то функция П не выпуклая и не вогнутая, то есть имеет место седловая точка. При одних путях догружения, исходящих из данной изображающей точки, тело упрочняется, при других — разупрочняется (частичное разупрочнение). Заметим, что состояние разупрочнения есть состояние собственной неустойчивости материала (физической неустойчивости), при которой непрерывность процесса деформирования возможна только при специальных условиях нагружения, подавляющих данную неустойчивость.

Используя критерий Сильвестра [10], находим, что матрица Н(П) положительно определена, если

и отрицательно определена, если

2

С11 > 0, С11С22 — С!2 > 0,

С11 < 0, С11С22 — С22 > 0.

В остальных случаях при ёе! Н(П) = сцС22 — с^ = 0 матрица Н(П) знаконеопределена.

Известно [6], что собственные числа положительно определённой симметричной матрицы с действительными элементами — положительны, отрицательно определённой — отрицательны, а у знаконеопределенной матрицы они имеют разные знаки. Отметим, что при ёе! Н(П) = 0 перечисленные

случаи исчерпывают все возможные варианты, так как иначе по крайней мере одно собственное число должно обращаться в нуль и, следовательно, ёе! Н(П) = 0. Оценим знаки собственных чисел, используя критерий Рауса—Гурвица [11]. Характеристическое уравнение для матрицы Н (П) имеет

вид

к2 - (С11 + С22)к + СцС22 - с?2 = 0.

Составим последовательность [11]:

Ло = 1, Л-1 = —(сц + С22), Л-2 = —(сц + С22)

— (с11 + с22) 0

1

2

с11с22 — с12

Лз = 0,

Число положительных корней характеристического уравнения равно числу перемены знаков в данной последовательности. Значит неравенства &1, ^2 > 0 имеют место при сц + С22 > 0 и С11С22 — с22 > 0 (матрица Н(П) положительно определена). Неравенства &1, ^2 < 0 имеют место при Л,1,Л,2 > 0, то есть сц + С22 < 0 и С11С22 — с22 > 0 (матрица Н(П) отрицательно определена). Неравенства &1 > 0, к2 < 0 — при с11 + с22 > 0, с11с22 — с12 < 0, а неравенства к1 < 0, к2 > 0 — при с11 + с22 < 0, С11С22 — с22 < 0 (матрица Н(П) знаконеопределена).

Отсюда, опираясь на данные два критерия, можно утверждать, что материал при одновременном растяжении и кручении подвержен общему упрочнению, когда сц, С22 > 0 и С11С22 > с22 и общему разупрочнению, когда си, с22 < 0 и си с22 > с22. Частичное разупрочнение имеет место в следующих случаях:

с22 < 0, с22 > 0, с22 < 0, с22 < 0, с22 > 0,

с11 > 0, с11 < 0, с11 < 0, с11 > 0, с11 < 0,

|с11| > |с22|; |с221 > |с11|; 2

с11с22 < с12; |с221 > |с11|; |с11| > |с221.

(6)

Наконец, в особых точках отображения % гессиан Н(П) вырожден, то есть ёе! Н(П) = 0 (особая точка первого типа). Отметим, что при неизменности потенциала П возможны только особые точки первого типа. Особые точки второго типа могут появиться тогда, когда потенциал П изменяется в зависимости от пути деформирования. Тогда изображающая точка переходит из одного потенциального поля в другое и при скачкообразном изменении поля возникают особые точки второго типа.

В качестве примера рассмотрим потенциал

П(е 7) =

вш(а(Ее2 + С72))

0,

2а

если (е, 7) € V; если (е, 7) € V,

где а = Е = 2 • 104 кг / мм , С = 7,7 ■ 104 кгДш, У = {е, 7 : е, 7 ^ 0, Ее2 + О-/2 < £}. Тогда

_(_ ч = / Ееео8(а(Ее2 + С72)), если (е,7) € V;

( , ^) | 0, если (е, 7) € V,

т (е,7)

_ Г С7ео8(а(Ее2 + С72)), если (е, 7) € V;

0,

если (е, 7) € V.

(7)

(8)

Формулы (7) и (8) определяют поверхности, показанные соответственно на рис. 3 и рис. 4. На рис. 5 изображены линии уровня потенциала, которые задаются формулой: Ее2 + С72 = Б, где Б € [0, 200] . Кривая I — это линия уровня, в точках которой детерминант матрицы Гессе Н(П) обращается в нуль (Б = 81,49). Кривая II — линия уровня, в точках которой напряжения обращаются в нуль (Б = 200). Линия уровня I разделяет в пространстве М2 области устойчивого и неустойчивого деформирования материала.

Инкрементальные модули (компоненты матрицы Гессе) определяются выражениями

дст

Сц — ТГ- —

де

дт

с22 = т— =

Еео8(а(Ее2 + С72)) — 2аЕ2е2 8т(а(Ее2 + С72)), если (е, 7) € V,

д7

0,

Сео8(а(Ее2 + С72)) — 2аС272 э1п(а(Ее2 + С72)), 0,

если (е, 7) € V;

если (е, 7) € V, если (е, 7) € V;

дст дт С\2 = Т— = Т— = С21 = д7 де

—2аЕСе7 вш(а(Ее2 + С72)), 0,

если (е, 7) € V, если (е, 7) € V.

Для линии уровня (Б = 170) в точках 1, 2, 3 (рис. 5), где е = 0,04, 7 = 0,134 (точка 1), е = 7 = = 0,0783 (точка 2), е = 0,085, 7 = 0,056 (точка 3), соответственно имеем наборы следующих значений инкрементальных модулей:

сп = 4057,94; с11 = —32826,8; с11 = —44818,7;

сц = —17960,9; с22 = —3760,26; с22 = 856,64;

с12 = —3474,41; с12 = —14435,8; сц = —6823,65.

Проверяя выполнение неравенств (6), находим, что в этих точках материал находится на стадии частичного разупрочнения. Используя инкрементальные соотношения, можно найти области возрастания и убывания приращений напряжений при догружении по различным путям из данных точек. Они показаны на рис. 6-8.

Отметим следующий факт. Если вести чистое растяжение (7 = 0, ^7 = 0), то, во-первых сц = = сц = 0, а, во-вторых, из инкрементальных соотношений вытекает, что ^т = 0, = 0. Если вести

чистое скручивание (е = 0, ^е = 0,) то сц = сц =0, = 0, ^т = 0. Таким образом, напряженное

состояние в обоих случаях будет одноосным.

Наконец рассмотрим деформирование по различным путям и их отображение в пространстве напряжений. Возьмём для определённости три пути, а именно, пропорциональный путь (прямая ОА^), путь с изломом в области упрочнения (ломаная ОАВ) и путь с изломом в области разупрочнения (ломаная ОСК) (рис. 9).

Рис. 3. Поверхность, отвечающая двумерной Рис. 4. Поверхность, отвечающая двумерной

функции ст(е, у)

функции т(е, 7)

Рис. 5. Линии уровня потенциала

Рис. 6. Области возрастания и убывания приращений напряжений при догружении из точки 1

Рис. 7. Области возрастания и убывания приращений напряжений при догружении из точки 2

Рис. 8. Области возрастания и убывания приращений напряжений при догружении из точки 3

Рис. 9. Пути нагружения

Рис. 10. Пути нагружения при пропорциональном деформировании ОСМ — МСО и при изломе в области упрочнения (ОСМ — МСКО)

В результате отображения (7), (8) этих путей в пространство напряжений получаем следующие пути нагружения. Пропорциональный путь до точки N (точка пересечения прямой ОО и кривой I особых точек используемого отображения) отображается в прямую ОМ (рис. 10).

Отрезок пути МО — в прямую МО, то есть путь нагружения возвращается в начало координат по той же прямой. При изломе пути деформирования в точке С (рис. 9) путь нагружения сначала возвращается из точки М в точку С 0 200 400 600 ст

по прямой МС, а после излома он искривляется Рис. 11. Путь нагружения при изломе траектории деи по кривой СКО возвращается в начало коор- формирования в области упрочнения

динат (рис. 10). Если излом происходит в области упрочнения, то отрезок ОА пути деформирования (рис. 9) отображается в прямую ОА (рис. 11). После излома путь нагружения искривляется и после достижения точки М (рис. 11), соответствующей точке М (рис. 9), где путь деформирования пересекает кривую особых точек, по кривой МО возвращается в начало координат. Таким образом, прямолинейному отрезку траектории деформации после точки излома соответствует криволинейный отрезок траектории нагружения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 07-08-00125)

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Аннин, Б. Д. Поведение материалов в условиях сложного нагружения [Текст] / Б. Д. Аннин, В. М. Жигалкин.— Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. — 342 с. — ISBN 5-7692-0297-1.

2. Малинин, Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести [Текст] / Н. Н. Малинин. — М.: Машиностроение, 1968. —400 с.

3. Жуков, А. М. Некоторые особенности поведения материалов при упругопластическом деформировании [Текст] /

А. М. Жуков; В кн.: Вопросы теории пластичности. —М.: Изд-во АН СССР, 1961. — 30-57 с.

4. Ильюшин, А. А. Пластичность [Текст] / А. А. Ильюшин.—М.: Изд.-во АН СССР, 1963. —272 с.

5. Гилмор, Р. Прикладная теория катастроф [Текст] / Р. Гилмор. —М.: Мир, 1984. — 350 с.

6. Хорн, Р. Матричный анализ [Текст] / Р. Хорн, Ч. Джонсон. — М.: Мир, 1989. — 655 с.

7. Лурье, А. И. Теория упругости [Текст] / А. И. Лурье. — М.: Наука, 1970.—939 с.

8. Писаренко, Г. С. Сопротивление материалов деформированию и разрушению при сложном напряжённом состоянии [Текст] / Г. С. Писаренко, А. А. Лебедев. — Киев: Наукова думка, 1969. — 211 с.

9. Кошляков, Н. С. Уравнения в частных производных математической физики [Текст] / Н. С. Кошляков, Э. Б. Гли-нер, М. М. Смирнов. — М.: Высш. шк., 1970.— 712 с.

10. Беллман, Р. Введение в теорию матриц [Текст] / Р. Беллман. — М.: Наука, 1969. — 368 с.

11. Корн, Г. Справочник по математике [Текст] / Г. Корн, Т. Корн. — М.: Наука, 1968. —720 с.

Институт машиноведения УрО РАН; Поступила 25.12.2007

Уральский государственный университет, г. Екатеринбург [email protected]

V. V. Struzhanov, E. Yu. Prosviryakov

TENSION WITH TORSION. PART 1. MATERIAL PROPERTIES

Quasistatic tension with torsion of hollow cylindrical element of material under rigid loading taking into account both hardening and softening is considered. The external conditions corresponding the specific points deforming path where the stability failure can happen one determined. The incremental constituent relations are developed. The case where stress potential exists is studied in details.

Institute of Engineering Science, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural State University, Yekaterinburg, Russia [email protected]

И,есе1уе(1 25.12.2007