На основании многочисленных экспериментальных данных, полученных в условиях пропорционального нагружения, было установлено, что с достаточной для инженерных расчетов степенью точности диаграмму деформирования материала независимо от вида напряженного состояния можно описать с помощью зависимости, получившей название обобщенной кривой деформирования
При существенно неупругом деформировании эту кривую можно аппроксимировать по Рамбергу-Осгуду степенной функцией вида
где
–
–интенсивность напряжений ( –главные напряжения);
–
–интенсивность логарифмической пластической деформации;
–главные логарифмические пластические деформации;
– главные пластические деформации.
Если интенсивности напряжения и деформации определяются зависимостями (10) и (11) (как известно, это не единственно возможный вариант), значения показателя упрочнения m и коэффициента прочности материала K будут совпадать с величинами, полученными в результате аппроксимации аналогичной степенной функцией кривой деформирования при растяжении.
В ряде случаев (например, при сопоставлении прочностных и деформационных свойств различных материалов) единую кривую удобно представлять в относительных величинах . В такой форме её легко получить, разделив левую и правую часть равенства (9) на соответствующие части выражения (7):
Для получения зависимости (12) по заданным точкам
строим аппроксимацию единой диаграммы деформирования (рисунок 1).
Положение точек на единой кривой деформирования, соответствующих предельным значениям интенсивностей напряжений и деформаций в момент разрушения при различных видах напряженного состояния, определим с помощью деформационного критерия, записанного в терминах напряжений:
где
– среднее напряжение;
– интенсивность напряжений в момент разрушения.
Зная параметры напряженного состояния (таблица 5), по зависимости (13), используя данные таблицы 1, находим отношение .
Таблица 5 – Параметры напряженного состояния, соответствующие различным видам нагружения
Растяжение | Сжатие | Чистый сдвиг | Равноосное плоское растяжение | Равноосное плоское сжатие | Объемное растяжение |
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
Затем из зависимости (12) находим отношение . Таким образом, находим координаты точек на единой кривой деформирования, соответствующие разрушающим значениям интенсивности напряжений и деформаций при заданных видах напряженного состояния (таблица 5).
Результаты расчета представлены в таблице 6 и нанесены на единую кривую деформирования (рисунок 1). Для представления результатов ресурс пластичности определялся по формуле
Таблица 6 – Параметры напряженного состояния, соответствующие различным видам нагружения
Параметр | Растяжение | Сжатие | Чистый сдвиг | Равноосное плоское растяжение | Равноосное плоское сжатие | Объемное растяжение |
![]() | 1,00 | 1,16 | 1,08 | 0,93 | 1,26 | 0,71 |
![]() | 1,00 | 3,04 | 1,74 | 0,57 | 5,29 | 0,08 |
Рисунок 1. Единая кривая деформирования алюминиевого сплава Д16Т и точки, отвечающие моменту разрушения при различных видах напряженного состояния
Анализируя график, представленный на рисунке 1, можно заметить, что напряженные состояния, которым соответствуют точки 1...6 на обобщенной кривой деформирования, располагаются в порядке уменьшения "жесткости" напряженного состояния. "Жесткость" – параметр, характеризующий вид напряженного состояния. С уменьшением "жесткости" напряженного состояния возрастает интенсивность соответствующей логарифмической деформации в момент разрушения. Следовательно, чем напряженное состояние "жестче", тем больше вероятность хрупкого разрушения.
В точке 5, где соответствующее напряженное состояние является самым "мягким" из отмеченных на кривой деформирования, моменту разрушения соответствует интенсивность логарифмической пластической деформации в 5,3раз больше ресурса пластичности материала при линейном напряженном состоянии. Интенсивность напряжений при этом в 1,26 раза превышает истинное сопротивление разрыву.
Самым опасным является напряженное состояние, которому соответствует точка 6 (объемное растяжение с соотношением компонент 1:0,6:0,6). В этом случае моменту разрушения соответствует интенсивность логарифмической пластической деформации, составляющая 8% от ресурса пластичности материала при линейном напряженном состоянии. Интенсивность напряжений при этом составляет 71% истинного сопротивления разрыву.