The 11 reference contexts in paper A. Kren P., V. Rudnitsky A., N. Zinkevich V., А. Крень П., В. Рудницкий А., Н. Зинькевич В. (2018) “МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО КОНТАКТА ИНДЕНТОРА С НЕЖЕСТКИМИ СТАЛЬНЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ТВЕРДОСТИ // MODELING OF IMPACT CONTACT OF INDENTER AND NON-RIGID STEEL CONSTRUCTIONS DURING MEASURMENT OF HARDNESS” / spz:neicon:vestift:y:2017:i:4:p:38-45

  1. Start
    5502
    Prefix
    Точное измерение твердости имеет важное практическое значение при техническом диагностировании потенциально опасного промышленного оборудования (трубопроводов, сосудов высокого давления, металлоконструкций). Прежде всего это связано с тем, что данная характеристика имеет устойчивую корреляционную связь с прочностью
    Exact
    [1]
    Suffix
    и пределом текучести [2], которые во многом определяют возможность дальнейшей эксплуатации оборудования. При этом одним из главных преимуществ измерения твердости является оперативность ее определения и неразрушающий характер контроля.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    5528
    Prefix
    Точное измерение твердости имеет важное практическое значение при техническом диагностировании потенциально опасного промышленного оборудования (трубопроводов, сосудов высокого давления, металлоконструкций). Прежде всего это связано с тем, что данная характеристика имеет устойчивую корреляционную связь с прочностью [1] и пределом текучести
    Exact
    [2]
    Suffix
    , которые во многом определяют возможность дальнейшей эксплуатации оборудования. При этом одним из главных преимуществ измерения твердости является оперативность ее определения и неразрушающий характер контроля.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    9080
    Prefix
    Scheme of a typical displacements of the indenter and the plate для изготовления указанных нежестких конструкций, согласно ГОСТ 8733-74 «Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные» и опыту работ составляет 110–270 HB, предел текучести σ0 – 170–600 МПа. Моделирование ударного контакта проводилось с помощью программного пакета ANSYS Student
    Exact
    [3]
    Suffix
    . Для оценки деформаций на микроскопическом уровне сетка конечных элементов создавалась достаточно подробной и постепенно сгущалась к точке контакта. При этом размерность сетки позволяла производить расчеты с рациональными затратами вычислительных ресурсов и машинного времени.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    10117
    Prefix
    Поведение материала конструкции – стали – под действием ударной нагрузки описывалось с помощью вязкопластической модели. В качестве закона упрочнения использовалось изотропное упрочнение, основанное на мультилинейной диаграмме деформирования
    Exact
    [4]
    Suffix
    , а вязкопластические свойства материала описывались моделью Perzyna [5], которая предполагает, что скорость пластической деформации plε является функцией текущих значений напряжения в контакте σ, параметра упрочнения n, параметра вязкости материала γ и статического предела текучести σ0: 1/ 0 1. n pl σ ε=γ − σ  Контакт между индентором и поверхностью выбирался нелинейный с трением и си
    (check this in PDF content)

  5. Start
    10188
    Prefix
    Поведение материала конструкции – стали – под действием ударной нагрузки описывалось с помощью вязкопластической модели. В качестве закона упрочнения использовалось изотропное упрочнение, основанное на мультилинейной диаграмме деформирования [4], а вязкопластические свойства материала описывались моделью Perzyna
    Exact
    [5]
    Suffix
    , которая предполагает, что скорость пластической деформации plε является функцией текущих значений напряжения в контакте σ, параметра упрочнения n, параметра вязкости материала γ и статического предела текучести σ0: 1/ 0 1. n pl σ ε=γ − σ  Контакт между индентором и поверхностью выбирался нелинейный с трением и симметричным поведением.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    11523
    Prefix
    Оценка адекватности результатов конечно-элементного моделирования проводилась путем сравнения с экспериментальными данными, полученными на более совершенном, чем обычный динамический твердомер, приборе ИПМ-1К
    Exact
    [6]
    Suffix
    . Прибор позволяет регистрировать кривую нагружения в процессе ударного взаимодействия в координатах «контактное усилие P – перемещение индентора α», а также определять коэффициент восстановления скорости Kr.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    12605
    Prefix
    Geometric model of indenter contact with the part of the pipe изменения скорости в процессе удара. Величина остаточных напряжений в центре отпечатка составляет примерно 0,4 от предела прочности, что также соответствует известным литературным данным
    Exact
    [7]
    Suffix
    . Адекватность получаемых результатов позволяет перейти к моделированию ударного контакта индентора с нежесткими конструкциями в виде труб и консольно закрепленных пластин, целью которого является оценка значимости изменения основных параметров кривой нагружения, используемых при расчете твердости по различным алгоритмам.
    (check this in PDF content)

  8. Start
    13166
    Prefix
    Такими параметрами, кроме Kr, могут являться: отношение максимальных значений силы и перемещения Pmax/αPmax и время активного этапа удара ta – этапа, на котором индентор внедряется в материал и внедрение достигает максимума
    Exact
    [8]
    Suffix
    . На рис. 4 показано изменение Kr для моделируемых случаев взаимодействия индентора с пластиной и цилиндрической оболочкой (трубой). Коэффициент восстановления скорости не является характеристикой материала и зависит от многих параметров индентирования.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    13484
    Prefix
    На рис. 4 показано изменение Kr для моделируемых случаев взаимодействия индентора с пластиной и цилиндрической оболочкой (трубой). Коэффициент восстановления скорости не является характеристикой материала и зависит от многих параметров индентирования. В то же время, если воспользоваться известной работой
    Exact
    [9]
    Suffix
    , в которой осуществлен переход от твердости в единицах Leeb (а фактически от Kr) к твердости HRC, то можно примерно оценить погрешность измерения твердости по известным шкалам. При таком резком снижении значения Kr, как показывают результаты моделирования (рис. 4), разбежка в показаниях твердости может составить до 50–100 % (40–100 единиц HB).
    (check this in PDF content)

  10. Start
    14248
    Prefix
    стенки или пластины свыше 12–14 мм погрешностью измерений можно пренебречь, что подтверждает отсутствие необходимости рассматривать при моделировании сортамент труб большого диаметра, которые имеют толщину стенки свыше 12 мм. В то же время твердость, как уже указывалось, может определяться исходя из значений Pmax/αPmax и ta, которые могут быть прямо использованы для ее расчета
    Exact
    [10]
    Suffix
    . На рис. 5, 6 показаны характерные диаграммы, полученные при индентировании пластин и труб с различными Рис. 3. Результаты моделирования и эксперимента по индентированию стали твердостью 105 HB: а – диаграмма нагружения, b – изменение скорости в процессе удара, c – эпюра остаточных напряжений Fig. 3.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    15798
    Prefix
    Как видно из таблицы, отклонение величин Pmax/αPmax и ta не превышает 3–12 % и 2–3 % соответственно от значений этих же величин для случая массивной, жестко закрепленной пластины. Если принимать во внимание результаты, полученные в
    Exact
    [8, 10, 11]
    Suffix
    , то можно утверждать, что такое отклонение приведет к погрешности в измерении твердости до 10–20 единиц HB при использовании градуировки прибора по параметру Pmax/αPmax и до 15 единиц – при градуировке Рис. 4.
    (check this in PDF content)