TY - JOUR

T1 - Modeling of the thermal softening of metals under impact loads and their temperature–time correspondence

AU - Zhao, Shixiang

AU - Petrov, Yu. V.

AU - Zhang, Yuyi

AU - Volkov, G.A.

AU - Xu, Zejian

AU - Huang, Fenglei

PY - 2024/1/1

Y1 - 2024/1/1

N2 - Термическое разупрочнение, связанное с релаксацией напряжений и уменьшением внутреннего сопротивления деформации вследствие повышения температуры материала, теоретически изучается с использованием подхода инкубационного времени. Пластическая деформация при высокоскоростных нагрузках часто сопровождается заметным адиабатическим повышением температуры. Феноменологические модели, описывающие термомеханические реакции металлов, обычно разрабатываются путем введения эмпирических компонентов, зависящих от скорости и температуры, в уже существующие основы, исходно предложенные для квазистатических случаев. Основная цель этой работы - моделирование термического разупрочнения металлов, подвергающихся высокоскоростным нагрузкам, с использованием подхода инкубационного времени, и изучение температурно-временного соответствия, то есть зависимости инкубационного времени от температуры, путем введения относительного фактора напряжений в широком диапазоне деформации, скорости деформации и температуры. Подход инкубационного времени рассматривает чувствительность к скорости деформации как проявление временной чувствительности материалов. Кроме того, проведен всесторонний анализ разработанной модели релаксации пластичности (модели RP) и заключен вывод, что данная модель может быть получена с использованием уравнения временно-зависимой поверхности текучести в рамках подхода инкубационного времени. На основе экспериментальных данных для стали HSLA–65, композита на основе вольфрама 93W–4.9Ni–2.1Fe и титанового сплава Ti–6Al–4V, оцениваются описательные возможности разработанной модели RP по сравнению с другими моделями (феноменологическими и микромеханическими) и моделью искусственных нейронных сетей (ANN). Обсуждаются преимущества и недостатки различных моделей, а также изучаются основные различия между моделью ANN и другими моделями.

AB - Термическое разупрочнение, связанное с релаксацией напряжений и уменьшением внутреннего сопротивления деформации вследствие повышения температуры материала, теоретически изучается с использованием подхода инкубационного времени. Пластическая деформация при высокоскоростных нагрузках часто сопровождается заметным адиабатическим повышением температуры. Феноменологические модели, описывающие термомеханические реакции металлов, обычно разрабатываются путем введения эмпирических компонентов, зависящих от скорости и температуры, в уже существующие основы, исходно предложенные для квазистатических случаев. Основная цель этой работы - моделирование термического разупрочнения металлов, подвергающихся высокоскоростным нагрузкам, с использованием подхода инкубационного времени, и изучение температурно-временного соответствия, то есть зависимости инкубационного времени от температуры, путем введения относительного фактора напряжений в широком диапазоне деформации, скорости деформации и температуры. Подход инкубационного времени рассматривает чувствительность к скорости деформации как проявление временной чувствительности материалов. Кроме того, проведен всесторонний анализ разработанной модели релаксации пластичности (модели RP) и заключен вывод, что данная модель может быть получена с использованием уравнения временно-зависимой поверхности текучести в рамках подхода инкубационного времени. На основе экспериментальных данных для стали HSLA–65, композита на основе вольфрама 93W–4.9Ni–2.1Fe и титанового сплава Ti–6Al–4V, оцениваются описательные возможности разработанной модели RP по сравнению с другими моделями (феноменологическими и микромеханическими) и моделью искусственных нейронных сетей (ANN). Обсуждаются преимущества и недостатки различных моделей, а также изучаются основные различия между моделью ANN и другими моделями.

KW - Artificial neural networks algorithm

KW - Incubation time

KW - Relaxation model of plasticity

KW - Strain rate effect

KW - The temperature–time correspondence

KW - Thermal softening

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/d90b9671-c02e-38bc-b022-46b886c10cfb/

U2 - 10.1016/j.ijengsci.2023.103969

DO - 10.1016/j.ijengsci.2023.103969

M3 - Article

VL - 194

JO - International Journal of Engineering Science

JF - International Journal of Engineering Science

SN - 0020-7225

M1 - 103969

ER -