Ghostscript wrapper for D:\Digitalizacja\MTS87_t25_z1_4_PDF_artykuly\02mts87_t25_zeszyt_3.pdf M E C H AN I K A TEORETYCZNA I  STOSOWANA 3,  25, (1987) U RZĄ D ZEN IE  D O  PRÓB  SKRĘ CANIA  Z E  STATYCZN YM   ROZ CIĄ G AN IEM MIROSŁAW  PIWECKI STEFAN   JON IAK PIOTR  WASILEWICZ  ,  -   ; Politechnika Poznań ska  ' 1.  Wstę p W  Instytucie  Mechaniki  Stosowanej  Politechniki Poznań skiej  prowadzone  są   badania wł asnoś ci plastycznych  austenitycznych  stali  kwasoodpornych  podczas statycznych  i dyna- micznych  obcią ż eń zł oż onych. Prace te obję te  był y  problemem  wę zł owym  05.12,  a obec- nie przystę pując  do realizacji  harmonogramu badań zał oż ono, że bę dą   wykonywane  próby statycznego  i  dynamicznego  skrę cania  na  próbkach  rurkowych  poddanych  wstę pnemu obcią ż eniu  rozcią gają cemu. Przyję to  że podczas dynamicznego  obcią ż enia  skrę cają cego  maksymalna  prę dkoś ć  od- kształ cenia  postaciowego  bę dzie  rzę du  102  s"1. W nastę pnych punktach tego artykuł u przedstawione  zostaną   szczegół y  konstrukcyjne oraz wyniki testowania stanowiska  zaprojektowanego  do prób w wyż ej podanym zakresie. Stanowisko  to  powstał o na  bazie  wł asnego, wcześ niej  zbudowanego  urzą dzenia  do  dyna- micznego skrę cania, które opisano w [1]. Wstę pne informacje o zmodyfikowanym  stanowisku podano  w  [2].  Przytoczone  bę dą   również  obliczenia  stanu  naprę ż enia  w  próbce,  oraz pierwsze  wyniki  badań. 2.  Przeglą d  literatury Literatura  dotyczą ca  prób  w  zł oż onych  stanach  naprę ż enia  jest  bardzo  obszerna. Temat  ten  doczekał   się   szeregu  opracowań  syntetycznych,  z  których  wymienić  moż na monografie  [3]  i  [4]. Wykonanie  badań  dynamicznych  w  zł oż onym stanie  naprę ż eń  wy- maga  budowy  odpowiednich  stanowisk  badawczych,  a  w  przypadku  duż ych  prę dkoś ci odkształ ceń  —  również  zastosowania  zaawansowanej  techniki  pomiarowej.  Poniż ej omówione  zostaną   skrótowo  urzą dzenia  do  prób  skrę cania  z  rozcią ganiem,  należ ą ce  do nastę pują cych  grup: a)  stanowiska,  w  których  wszystkie  skł adowe  obcią ż eń  mają   charakter  dynamiczny, b)  stanowiska,  w  których  tylko jedna  skł adowa  obcią ż enia  ma  charakter  dynamiczny, a  druga —  statyczny. 376 M .  P lWE C K I ,  S.  JON IAK,  P .  WASILEWICZ Zwię zły  opis  urzą dzeń  należ ą cych  do  grupy  a)  rozpocznijmy  od  konstrukcji  U . S. Lind- holma  i  L. M . Yeakley'a  [5],  umoż liwiają cej  jednoczesne  skrę canie  z  rozcią ganiem realizowane  przy  pomocy  urzą dzenia  pneumatycznego.  W  urzą dzeniu  H .  Fukuoki i  T .  M asui  [6]  dynamiczne rozcią ganie  uzyskiwano  za  pomocą   cię ż aru  opadają cego  na pł ytę   przymocowaną   do  próbki,  a  udar  skrę tny  wywierał   mł ot  wahadł owy  uderzają cy w  wystę p  pł yty. W  pracy  [7] opisano  sposób  realizacji  dynamicznego  skrę cania  i  rozcią - gania  w  chwili  wyzwolenia  energii  sprę ż ystej  zmagazynowanej  we  wstę pnie  skrę conym i  rozcią gnię tym  prę cie  poł ą czonym z  próbką . Stanowiska,  w  których  tylko  jedna  skł adowa  obcią ż enia  ma  charakter  dynamiczny bazują   czę sto  na zasadzie  prę ta  H opkinsona. A.  H ojo  i  A.  Chatani opisali  [8] takie właś- nie  rozwią zanie  problemu  —  skrę tny  prę t  H opkinsona  uzupeł niono o  nacią g  ś rubowy do  wywierania  siły  osiowej.  Impuls  skrę tny  uzyskiwano  za  pomocą   cię ż aru  opadają cego n a  dź wignię  poł ą czoną  z prę tem. Z kolei w pracy  [9] znajdujemy  opis  urzą dzenia, w  któ- rym  klasyczny  ukł ad  H opkinsona  zaopatrzono  w  odpowiedni  nacią g  linowy  do  wywie- rania  statycznego  momentu  skrę cają cego. Bardzo  interesują ce  rozwią zanie  konstrukcyjne  stanowiska  do  prób  quasi- statycznych opracowali  autorzy  pracy  [10].  W  zakresie  prę dkoś ci  odkształ ceń  od  10~ 4  do  10"1  s"1 daje  ona  moż liwość  osiowego  rozcią gania  z jednoczesnym  skrę caniem  próbki.  Istotnym elementem jest  tutaj  ł oż ysko ś rubowe,  przez  które  przekazywany  jest  moment  skrę cają cy, a  jednocześ nie jego  obrót  wywiera  sił ę  osiową . Integralną   czę ś cią   każ dego  stanowiska  jest  próbka.  W  przypadku  cienkoś ciennych próbek  rurkowych  istotny  jest  iloraz  gruboś ci  ś cianki  i  i  ś rednicy  zewnę trznej  D z   na odcinku pomiarowym.  Wartoś ci  tjD s   przyję te  przez róż nych autorów  podano w  tablicy  1. Tamże  przytoczono  wartoś ci  ilorazu  dł ugoś ci  pomiarowej  / 0  i  ś rednicy  zewnę trznej, który  pozwala  w  pewnym  stopniu  oszacować  równomierność  rozkł adu  naprę ż enia  na dł ugoś ci pomiarowej,  a także skł onność do utraty statecznoś ci  podczas skrę cania powł oki, jaką   jest  cienkoś cienna  próbka. Tablica  1.  C harakterystyczne parametry  próbek  wedł ug  róż nych autorów Lp. 1 2 3 4 5 6 7 tjD, 0,0312 0,0375 0,0500 0,0526 0,0556 0,0556 0,0714 / o/ D . 2,50 71,9 0,714 1,58 0,556 0,278 0,714 Literatura [5] [6] [8] [10] [7] [111 [10] U RZĄ D ZEN IE  D O  PRÓB  SKRĘ CANIA 377 Jak wynika z tablicy,  iloraz  tjD z   mieś ci  się  w  przedziale  od 0,03  do  0,07,  natomiast  ł Q jD z przyjmuje  rozmaite  wartoś ci  zależ nie  od  przeznaczenia  próbki  w  poszczególnych  bada- niach. 3.  Wł asne  stanowisko  badawcze N a rysunku  1 pokazano budowę   wł asnego stanowiska  do  statycznego  i  dynamicznego skrę cania  ze wstę pnym  statycznym  rozcią ganiem  próbki.  Cienkoś cienna  próbka  rurkowa 3   10   55 Rys.  1,  Stanowisko  badawcze I jest mocowana w gniazdach  uchwytów  2 i  3 za  pomocą   sworzni  4.  U chwyt  2 jest ł oż ys- kowany  obrotowo,  nieprzesuwnie  za  pomocą   dwu  ł oż ysk  kulkowych  poprzecznych i jednego  ł oż yska wzdł uż nego. Pokrę cając  nakrę tką   5 osadzoną   na  gwincie  ś ruby  tworzą - cej  cał ość  z uchwytem  3, dzię ki  suwliwemu  ł oż yskowaniu  uchwytu  w korpusie,  wywoł uje się   w  próbce  statyczny  nacią g.  Ź ródł em  energii  skrę cają cej  próbkę  jest  drą ż ek  skrę tny  8 z duralu PA9, poł ą czony za pomocą  wielowypustu z uchwytem  2 unieruchomionym przez zatyczkę   9  wykonaną   z  metapleksu.  Ś limak  6 powoduje  obrót  ś limacznicy  7  i  skrę cenie drą ż ka  8.  Zgromadzona w  nim energia  sprę ż ysta  zostaje  udarowo  przekazana  n a  próbkę w chwili ś cię cia zatyczki. Próby statycznego  skrę cania wykonuje się  bez zatyczki  9.  M oment skrę cają cy  przenoszony  przez próbkę  jest mierzony za pomocą   dwóch rozet tensotnetrycz- nych prostoką tnych  10 naklejonych  na  rurowej  czę ś ci  uchwytu  3 i  tworzą cych  ukł ad peł - nomostkowy.  Inne  dwie  rozety  prostoką tne,  poł ą czone  również  w  peł ny  mostek, mierzą sił ę   osiową . D o  pomiaru  ką ta  skrę cenia  sł uży  zestaw  skł adają cy  się   z  fotodiody,  ż arówki  i  tarczy I I  z  300  otworkami  wykonanymi  na  odpowiednio  dobranej  ś rednicy.  Z asada  pomiaru ką ta  skrę cenia  został a  szerzej  opisana  w  pracy  [1].  U kł ad  pomiarowy  uzupeł nia  mostek tensometryczny  M l000  firmy  Mikrotechna i  oscyloskop  czterokanał owy  typu  D B  510  A produkcji  Radiotechniki. Zastosowany  ukł ad  umoż liwia  wyznaczenie  prę dkoś ci  odkształ - cenia postaciowego  próbki  podczas skrę cania  oraz konstrukcję   wykresu  skrę cania,  a takż e, kontrolę   wartoś ci  sił y  rozcią gają cej.  N anoszą c  uprzednio  rysy  na  powierzchni  próbek, moż na  zmierzyć  ich  trwał e  odkształ cenia  po  odję ciu  obcią ż enia.  Zaznaczyć  należ y,  że pomiar ką ta  skrę cenia  za pomocą  opisanej  wyż ej tarczy  z  otworami  prowadzi  do  pewnego. 378 M .  P lWE C K I ,  S .  JON IAK,  P .  WASILEWICZ bł ę du  przy  obliczeniu  odkształ cenia  postaciowego,  co  jest  zwią zane  z  nieznajomoś cią dokł adnej  wartoś ci  dł ugoś ci  efektywnej  próbki,  która  obejmuje  oprócz dł ugoś ci  roboczej również  pewną   czę ść  strefy  przejś ciowej  o promieniu R6.  D ł ugość efektywną   rozumiemy podobnie  jak  w  zakresie  sprę ż ystym  (patrz p. 4).  D ł ugość ta  zależy  od  geometrii  próbki oraz  od  stał ych  materiał owych.  Podczas  badań  w  obniż onych  temperaturach pł yn  chło- dzą cy  doprowadza  się   do  próbki  ze  zbiornika,  w  którym  temperatura jest  stabilizowana z  dokł adnoś cią   ± 0,5°  C. N a powierzchnię  zewnę trzną   ciecz chł odzą ca spł ywa przewodem gumowym  12. Ze wzglę du  na cienkoś cienność przyję to,  że w  cał ej odkształ canej  obję toś ci panuje  stał a temperatura. 4.  Stan  naprę ż eń  w  próbce Kształ t  i  wymiary  próbki  przystosowanej  do  wyż ej  opisanego  stanowiska  pokazano na  rysunku  2. Jest to  cienkoś cienna próbka  rurkowa,  dla  której  tjD z   =  0,0625,  a  1 O ID Z   = 2- 45° Rys.  2.  Kształ t  próbki  ,.  ..  ; =   0,938.  Wartoś ci  tych  ilorazów  są   zbliż one  do  podawanych  w  literaturze.  Rurkowa czę ść  próbki  przechodzi  w  masywne  czę ś ci  chwytowe  z  otworami  na  sworznie. Podczas  badań  próbka  podlega  dwom  rodzajom  obcią ż eń,  a  mianowicie  rozcią ganiu i  skrę caniu. W  każ dym z tych przypadków jednorodny stan naprę ż enia panują cy  poś rodku ;  \ I  I:[ 1 ,L.1._L R ys.  3.  Podział   próbki  do  obliczeń  metodą   elementów skoń czonych (w  pł aszczyź nie x  = 0) U RZĄ D ZEN IE  DO  PRÓB  SKRĘ CANIA 379 dł ugoś ci  pomiarowej  zostaje  zaburzony  w  okolicach  czę ś ci  chwytowych  wskutek  zmiany kształ tu.  Wpływ  na  rozkł ad  naprę ż eń  w  próbce  ma  również  sposób  przył oż enia  obcią - ż enia  za  pomocą   sworzni.  W  celu  uzyskania  informacji  o  rozkł adach naprę ż eń w  próbce, wykonano  obliczenia  metodą   elementów  skoń czonych,  bazują c  na  systemie  SESAM- 69, w ramach którego  program  o symbolu  NV333J  umoż liwia  analizę   statyczną   trójwymiaro- wego  stanu  naprę ż enia  [12]. Wykonano  oddzielnie  obliczenia  na  rozcią ganie  i  skrę canie, przyjmują c  każ dorazowo  do obliczeń  ć wiartkę   próbki  i  dzielą c ją   n a  51  elementów  (rysu- nek  3).  W  obliczeniach  przyję to  odpowiednie  warunki  brzegowe  wynikają ce  z  symetrii i  antysymetrii.  Zał oż ono  również,  że  naciski  sworznia  na  otwór  są   stał e  wzdł uż  osi  y, a  dla  ustalonego  y  zmieniają   się   proporcjonalnie  do  wartoś ci  funkcji  cosinus.  W  obli- czeniach  na skrę canie przyję to  obcią ż enie  o zwrocie  zgodnym  z  osią   x. Najważ niejsze  wyniki  obliczeń  przedstawiono  na  rysunkach  4,  5  i  6  dla  wartoś ci jnomentu  skrę cają cego  M z   =   100  N m i  siły osiowej  F z   =   10 kN . Jak  widać,  maksymalne spię trzenie naprę ż eń wystę puje  dla współ rzę dnej  z  =   30 mm, czyli  w  miejscu  gdzie koń czy się   ł uk  R6, a  rozpoczyna  czę ść  rurowa  próbki.  Współ czynnik  kształ tu  dla  naprę ż eń  r vz w przypadku skrę cania, uzyskany  po wykorzystaniu  rezultatów obliczeń anetodą  elementów skoń czonych  wynosi  1,086.  Współ czynnik  kształ tu dla  naprę ż eń  a z   z  obliczeń  na  rozcią - ganie  wynosi  1,167.  Z  rysunku  5  wynika,  że  podczas  skrę cania  maksymalne  wartoś ci naprę ż eń  wystę pują   w  pł aszczyź nie  x  = 0,  choć  należy  zauważ yć,  że  nierównomierność rozkł adu  naprę ż eń  r vt   na  obwodzie  jest  niewielka  i  wynosi  okoł o  2%.  Efekt  ten  utrzy- muje  się   na  dł ugoś ci  pomiarowej  próbki. 600 500 400 f 300 2 0 0 - 100 30 ?lmm] Rys.  4.  Rozkł ady  najważ niejszych  skł adowych  tensora  naprę ż enia  i  naprę ż eń  zredukowanych  wzdł uż osi  z  n a  powierzchni  próbki  uzyskane  z  obliczeń  n a :  1  —  rozcią ganie  (y  =   0),  2  —  skrę canie  (x  =   0) 380 M .  P lWE C K I ,  S .  JON rAK,  P .  WASILEW1CZ Rys.  5.  Rozkł ad naprę ż eń  r ę z   na  obwodzie  próbki  dla  z =   30  mm Rys.  6.  Rozkł ad  naprę ż eń  a z   na  obwodzie  próbki  dla  z  =  30  mm W  przypadku  rozcią gania  maksymalne  naprę ż enia a z   wystę pują   każ dorazowo  w prze- kroju  y  — 0,  a  maksymalna  nierównomierność ich  rozkł adu na  obwodzie  próbki wynosi okoł o  10%  dla  z  =   30  mm  (rysunek  6).  Wystę powanie  maksymalnych  naprę ż eń  r ę z w pł aszczyź nie x  =  0 podczas skrę cania,  oraz maksimum a z   w pł aszczyź nie y  =  0 podczas rozcią gania  moż na  wytł umaczyć  zagę szczeniem  trajektorii  naprę ż eń  wywoł anym  obec- noś cią   otworu  na  sworzeń  w  czę ś ci  chwytowej  próbki. W  zakresie  odkształ ceń  plastycznych  należy  się   spodziewać  wyrównania  poziomów naprę ż eń. Wykorzystują c  przytoczone  powyż ej  wyniki  obliczeń  podamy  jeszcze  „dł ugość efek- tywną "  próbki  w zakresie  sprę ż ystym,  zdefiniowaną   jako  dł ugość l e   odcinka  obejmują cego czę ść roboczą   i pewien fragment  próbki  o promieniu R6,  przy  czym: y  = (1) gdzie:  a  —  ką t  obrotu  czę ś ci  chwytowej  obliczony  metodą   elementów  skoń czonych  dla przył oż onej  wartoś ci  M x , y —  ką t  odkształ cenia postaciowego  na  ś rodku  dł ugoś ci roboczej, R  —  promień  zewnę trzny  na  dł ugoś ci  roboczej. U RZĄ D ZEN IE  D O  PRÓB  SKRĘ CANIA  381 Wartość  y  oblicza  się   ze  wzoru 7   W o - G'   W gdzie:  G—  moduł   na  ś cinanie, W o   — wskaź nik  wytrzymał oś ci  na  skrę canie. D la przyję tej  geometrii próbki  oraz G  =  0,8077 •   105  M P a uzyskano  /„  =   22.60 mm, którą to  wartość  należy  podstawić  do  wzoru  (1),  aby  uzyskać  y  na  dł ugoś ci  roboczej,  znają c ką t  obrotu. 5.  Skł onność próbki  do  utraty  statecznoś ci Próbka  podczas  skrę cania  z  rozcią ganiem  osią ga  stan. sprę ż ysto- plastyczny.  Ponieważ jest  ona  cienkoś cienną   powł oką ,  wię c  grozi  jej  w  tych  warunkach  utrata  statecznoś ci. Na  podstawie  zawartych  w literaturze rozwią zań  statecznoś ci  powł oki walcowej  skrę canej w  zakresie  sprę ż ysto- plastycznym,  moż na  wyznaczyć  wartość  obcią ż enia  powodują cego utratę  statecznoś ci. Rozwią zanie takie cytują   w postaci wykresu E. I. G rigoluk i W.  W. Ka- banow  [13]. Zgodnie  z  tym  rozwią zaniem  krytyczny  moment skrę cają cy  wynosi Mkr 2R s   + t  '  ( 3 ) gdzie:  T *—wielkoś ć  o  wymiarze  naprę ż enia  wedł ug  [13], R s   — ś redni  promień powł oki, t — grubość  ś cianki. Po  podstawieniu  danych uzyskano  M kr   =   119  N m. N ie  natrafiono  w literaturze  n a  roz- wią zanie  podobnego  zagadnienia  statecznoś ci  przy  równoczesnym  skrę caniu  i  rozcią - ganiu.  W  zwią zku  z  tym,  do  oceny  wpł ywu  sił y  rozcią gają cej  n a  wartość  krytycznego momentu  skrę cają cego  wykorzystano  rozwią zanie  w  zakresie  sprę ż ystym  zawarte  w  [14], przyjmują c  zgodnie  z zleceniami literatury  [15] moduł   sieczny  E„  zamiast  moduł u  Younga E  oraz  liczbę   Poissona  v  =   0,5.  Rozwią zanie  t o  ma  postać  ogólną M kr   =  AE S +BF Z ,  (4) gdzie:  A,  B — współ czynniki  zawierają ce  wymiary  powł oki,  parametry  kształ tu  po utracie  statecznoś ci  i  liczbę   Poissona. F z   —  sił a  osiowa. Rozwią zanie  powyż sze  ma  charakter  jakoś ciowy,  gdyż  dopiero  przy  odkształ ceniach trwał ych  okoł o  0,024  i module  E,  =   2 •   10* M Pa daje  wartoś ci  realne.  Waż niejsze  jest  tu wyjaś nienie  wpł ywu  sił y  osiowej  F z   na  wartość  momentu  krytycznego.  Obecność  sił y zwię ksza  odporność próbki  na utratę  statecznoś ci, przy  czym wartość  drugiego  czł onu  we wzorze  (4)  praktycznie  się   nie  zmienia  przy  stał ej  sile.  Przykł adowo  dla  F z   — 10  kN , gdy  E s   maleje  od wartoś ci  równej  E do 2 •   104  M Pa, to iloraz BF z jAE i   zmienia się  w prze- dziale  od 0,01  do 0,1. Podobnie dla  F 2   ==  16 kN  otrzymano wartoś ci  tego  ilorazu  od  0,02 do  0,17. 382 M .  P lWE C K I ,  S .  JON IAK,  P .  WASILEWICZ 6.  Testowanie  stanowiska Testowanie  stanowiska  rozpoczę to od  wyznaczenia  charakterystyk  sił omierza oddziel- nie  podczas  obcią ż enia  momentem skrę cają cym  i  obcią ż enia  sił ą   osiową . Stwierdzono  liniowość jego  wskazań  w  szerokich  przedział ach M z   i  F z . Waż nym  problemem  był o zbadanie,  czy  wzrost  momentu skrę cają cego  nie  powoduje zmiany  sił y  osiowej  wywieranej  za  pomocą   nakrę tki  5  (rysunek  1). Wyniki  trzech  wyko- nanych  w  tym  zakresie  pomiarów  dla  przypadku  poł ą czenia uchwytów  2  i  3  sztywnym wał kiem  w  miejsce  cienkoś ciennej  próbki,  zilustrowano  na rysuku  7.  Wynika  z  niego  że 12' MjNml R ys.  7.  Zależ ność  sił y  osiowej  od  narastają cego  momentu  skrę cają cego w stanowisku  nie ma praktycznie sprzę ż enia mię dzy obcią ż eniem skrę cają cym  i sił ą   osiową tak  dł ugo  dopóki  próbka  nie  odkształ ca się   trwale  w  kierunku  osiowym.  Odkształ cenie plastyczne  próbki  powoduje  spadek  sił y  osiowej  co  moż na zaobserwować  na  oscylogra- mach  dynamicznego  skrę cania  ze  wstę pnie  przył oż oną   siłą   osiową .  Omówienie  oscylo- gramów  uzyskiwanych  przy  zastosowaniu  wyż ej  opisanego  ukł adu  pomiarowego  znaleźć moż na  w  pracy  [1]. Z  oscylogramów  wyznaczono  czas  zniszczenia  próbki  podczas  prób dynamicznych,  który  wynosił   3  do 4 jns,  oraz  prę dkość  odkształ cenia postaciowego  pod- czas  próby.  W  począ tkowym  stadium  odkształ cenia  prę dkość  zmienia  się   w  przedziale od  0,7-   102  do  102  s~x,  by  póź niej  utrzymywać  wartość  stał ą .  Poniż ej  wykaż emy,  że próby  n a  omawianym  stanowisku  mogą   być traktowane  od strony pomiarowej jako  quasi- statyczne.  Analizę   tego  zagadnienia  zawiera  praca  J.  Klepaczki  [16].  Zaliczenie  próby do  rodzaju  quasi- statycznych  wymaga  speł nienia  dwóch  warunków: U RZĄ D ZEN IE  DO  PRÓB  SKRĘ CANIA 38J a)  czas  propagacji  fali  ś cinania  na  drodze  próka- czujniki  tensometryczne jest  dużo krótszy  od  czasu  próby, b)  pomiarowy  przetwornik  tensometryczny  ma  dużą   czę stotliwość  i  mał ą   amplitudę drgań  wł asnych. Warunek b) jest  speł niony, co potwierdził y  oscylogramy.  Obliczmy  teraz  czas  propagacji fali  ś cinania na drodze próbka- czujniki tensometryczne, zakł adają c  że w próbce  propaguje się  fala  plastyczna, a w  uchwycie z czujnikami  — fala  sprę ż ysta. Czas  ten  oszacujemy  na  podstawie  wzoru (5) gdzie:  l t   — 0,015  m —  dł ugość  robocza  próbki  (rysunek  2), l 2   — 0,054  m — dł ugość od czoł a uchwytu  nieruchomego 3 do miejsca  nakle- jenia  czujników  tensometrycznych  10  (rysunek  1), g  =  7850  kg/ m 3 — gę stość  stali, G  =  8,8 •   104  MPa — moduł   na  ś cinanie  dla  stali, =   0,02  G  —  pochodna  naprę ż enia  stycznego  wzglę dem  odkształ cenia postaciowego,  której  wartość  przyję to  dla  zaawansowanego odkształ cenia  plastycznego. Rys.  8.  F ormy  zniszczenia  próbek:  a)  —  po  utracie  statecznoś ci,  b)  —  zł om  n a  dł ugoś ci  roboczej 384 M .  P lWE C K I ,  S .  30N I AK,  P .  WASILEWICZ Po  podstawieniu  wartoś ci  liczbowych  uzyskano  /  =  0,048 ms, to jest wartość  od  60 do 80 razy  mniejszą   od  czasu  zniszczenia  próbki,  co  prowadzi  do  wniosku,  że  próby  mają charakter  quasi- statyczny  z  pomiarowego  punktu  widzenia. N a  zakoń czenie tej  czę ś ci  podamy  parę  uwag na temat form  zniszczenia  próbek  poka- zanych  n a  rysunku  8.  Przypadki  uzyskania  zł omu  podczas  realizacji  programu  badań wystę pują   rzadko, gdyż przeważ nie  próbę  przerywa  się  po osią gnię ciu  zał oż onych odkształ - ceń.  Pewne  utrudnienie badań  polega  na tym, że przył oż enie zbyt  mał ej  siły  osiowej  może doprowadzić  do utraty statecznoś ci  próbki  podczas  skrę cania.  D oś wiadczenia  potwierdził y sł uszność  przytoczonych  w  punkcie  5 rozważ ań  na temat wpł ywu  sił y  osiowej  F z   na  war- tość  obcią ż enia  krytycznego.  Również  wartość  krytycznego  momentu  skrę cają cego  okoł o 120  N m jest  dobrym  dolnym  oszacowaniem  tej  wielkoś ci  w  temperaturze  otoczenia. 7.  Odkształ cenia  plastyczne  austenitycznych  stali  kwasoodpornych Opisane  stanowisko  wykorzystano  do  badania  metastabilnych  austenitycznych  stali kwasoodpornych.  Jak wiadomo,  w  stalach  tych  pod  wpływem  odkształ cenia  plastycznego zachodzi  przemiana  martenzytyczna.  N a rysunku  9 pokazano  zależ ność  iloś ci  martenzytu 1 8 - Rys.  9.  Zależ ność  udział u  obję toś ciowego  martenzytu  od  intensywnoś ci  odkształ ceń plastycznych  dla  stali 1H 18N 9  w  tem peraturze  0°C.  1—rozcią ganie,  2—zł oż ony  stan  naprę ż enia od  intensywnoś ci  odkształ ceń  plastycznych  dla  stali  1H18N9  badanej  statycznie  w tem- peraturze 0°C.  Punkty pomiarowe uzyskano  wykonują c  5 prób rozcią gania  i 3 w zł oż onym stanie  naprę ż enia.  Te  ostatnie  realizowano  w  ten  sposób,  że  utrzymywano  stał ą   wartość sił y  osiowej  podczas  narastania  momentu  skrę cają cego.  Po  odkształ ceniu,  ze  ś rodka czę ś ci  rurkowej  wycinano  dwie  próbki  do  pomiaru  metodą   magnetyczną   udział u  obje- U RZĄ D ZEN IE  D O  PRÓB  SKRĘ CANIA  385 toś ciowego  martenzytu.  Intensywność  odkształ ceń wyznaczono  mierzą c  przemieszczenia koń ców  odcinka pomiarowego  naniesionego  na rurkowej  czę ś ci  próbki.  Linię   przerywaną widoczną   na wykresie  wyliczono  bazują c  na  zależ noś ci  podanej  przez  D . C.  Ludwigsona i  J. A.  Bergera  [17]. Przytoczone w tym  punkcie informacje  należy  traktować jako  komunikat  o badaniach, których  peł ne rezultaty  zostaną   opublikowane  w  terminie  póź niejszym. 8.  Podsumowanie W  pracy przedstawiono  opis  stanowiska  umoż liwiają cego  wykonanie  prób  statycznego i  dynamicznego  skrę cania  ze  wstę pnym  statycznym  rozcią ganiem  próbki.  U zyskano zakł adaną   prę dkość  odkształ cenia  postaciowego  rzę du  102  s"1.  Wykazano,  że  próby moż na  traktować  od  strony  pomiarowej  jako  quasi- statyczne. Zaprojektowano  cienkoś cienną   próbkę   rurkową .  Wykonano  obliczenie  rozkł adów naprę ż eń  w  próbce  metodą   elementów  skoń czonych.  Obliczono  współ czynniki  kształ tu dla  przyję tej  geometrii  próbki  oraz  zbadano  równomierność  rozkł adów  naprę ż eń  n a dł ugoś ci  roboczej.  Stwierdzono,  że  niewielka  koncentracja  naprę ż eń  w  okolicach  czę ś ci chwytowych  nie powoduje  wystę powania  zł omu próbek w  tych miejscach.  W  pracy podano informacje  o wpł ywie  sworzniowego  poł ą czenia  próbki  z  uchwytami  na  rozkł ady naprę - ż eń.  Przeanalizowano  również  warunki  utraty  statecznoś ci  przez  próbkę   obcią ż oną momentem  skrę cają cym  i  siłą   osiową   w  zakresie  sprę ż ysto- plastycznym. Vif  artykule  przytoczono wyniki  pierwszych  badań n ad wpł ywem  odkształ ceń plastycz- nych  w  zł oż onych  stanach  naprę ż eń  na  odkształ ceniową   przemianę   austenitu  w  stali nierdzewnej. Literatura 1.  M .  PIWECKI, Próby statycznego i dynamicznego skrę cania  w zastosowaniu do oceny zdolnoś ci do odkształ - ceń twardych  stali, M echanika Teoretyczna  i Stosowana,  18 (1980),  3, str.  371 - 381. 2.  M .  PIWECKI, S.  JON IAK,  P.  WASILEWICZ,  Konstrukcja  i testowanie stanowiska  do dynamicznego skrę cania ze  wstę pnym statycznym rozcią ganiem próbki, XI  Sympozjum  D oś w.  Badań w  M echanice Ciał a Stał ego, Warszawa  1984,  C z.  1,  str.  292- 295. 3.  Mechanika  techniczna tom  X,  Metody  doś wiadczalne  mechaniki  ciał a stał ego,  pod  red.  W.  Szczepiń- skiego,  PWN ,  Warszawa  1984. 4.  N . N .  M ALIN IN ,  J.  RŻ YSKO,  Mechanika  materiał ów, P WN ,  Warszawa  1981. 5.  U . S.  LIN D H OLM , L. M .  YEAKLEY,  A  Dynamie  Biaxial  T esting Machine, P roceedings  SESA,  24  (1967), 1,  str.  1- 7. 6.  H .  F U KU OKA, T.  M ASU I ,  Incremental  Impact L oading of  Plastically Prestressed Aluminum  by  Combined T ension- T orsion  L oad, Bulletin  JSM E,  18  (1975),  116,  str.  104- 103. 7.  T.  HAYASHI,  N .  TAN IM OTU ,  Behavior of  Aluminum  Simultaneously  Subjected  to  Dynamic  Combined Stresses  of  T orsion and  T ension,  19th  Japan  Congress  on  M aterials  Research  „ M etallic  M aterialss" M arch  1976,  str.  53 -  56. 8.  A.  H O JO .  A.  CH ATAN I,  On  the  Dynamic  Yield Condition under  Combined  L oading  of  Dynamic  T orsion and Static  T ension,  Bulletin  JSM E, 21  (1978),  157, str.  1064 -  1070. 9.  J.  LIP KIN , R. J.  CLIF TON , Plastic  W aves of  Combined Stresses  Due  to  L ongitudinal  Impact  of  a  Pretor- qued T ube,  P art 1: Experimental Results, Journal of  Applied  M echanics, 37  (1970), 4, str.  1107  -   1112. 5  Mech.  Teoiet.  i  Stos.  3/ 87 386  M.  P IWEC KI,  S.  JON IAK,  P .  WASILEWICZ 10.  A.  H O J O ,  A.  C H ATAM I ,  On the Dynamic  Stress- Strain  Relations  under the Combined L oading of T ension and  T orsion,  Bulletin  JSM E, 22  (1979),  166, str. 469 -  475. 11.  K.  OSAKAD A, A.  WATAD AN I,  Ductile Fracture  of  Carbon  Steel  under  Cold Metal Forming Conditions, Bulletin  JSM E,  20(1977),  150, str.  1557 -  1565. 12.  Instrukcja  uż ytkowania programu  System  SESAM  69, N V333J, „Analiza statyczna  trójwymiarowego stanu  naprę ż eń ",  Centrum  Techniki  Okrę towej,  G dań sk  1974. 13.  3 .  H .  TpHroJiioKj  B. B.  KAEAHOB,  YcmoUmieocmb  ofanoneK,  H ayna,  M o craa  1978. 14 .  A. C .  AafloH H H j  npUK/ iadmie  jiiemodbi pacnema  oSojioueK u  moHKoaneimwx  KOHcmpyKijUu,  Maran~ H ocTpoeH ue,  MoCKBa 1969. 15 .  CnpaeomtuK  „Ilpoinocmb,  ycmou'iueocnib, KOjieSanua",  M aiiniH ocTpoemie,  MoCKBa  1968. 16.  J.  KLE P AC Z KO,  Urzą dzenie do dynamicznego skrę cania, M echanika  Teoret.  Stosowana,  5  (1967), 4, str.  425- 438. 17.  D . C .  L U D WI G SO N ,  J . A.  BE R G E R ,  Plastic  Behaviour of  Metastable  Austenitic  Stainless  Steels,  Journal Iron  Steel  Inst. 207  (1969), str.  63  -  69. P e 3  IO  M e yC TP Oń C TBO JJJIfl  H C n t lT AH H a  HA KPy*ffiHHE  CO CTATH ^ECKH M PACnD KEH H EM B  c T a i t e  flaH o  o n n c a ir n e  ycipon cT Ba  H JI H   ciaiH iecKH X  H  flH H aM H ^ecKH X H cnfanaH H tt  Ha  Kpyqemte c o  craTH^iecKHM   pacra>KeH H eM   TOHKocreHHoro  o 6p a3qa.  C  Hcnojn>30BaHKeM   MeTofla  KoH etmbix  sjieiweH- T O B  aH ajiH 3npoBaH o  cocTOHHHa H anpn)KeH H ft B o 6p a 3n e.  CTaTBH   coflepwaeT  3aMeiaH H H  Ha Teiwy  yn p yro - nnacTH tiecKOH   ycToft^H BociH   o6pa3t t a  BO BpeMH   H cnbiraH H ił   Ha KpyueH ue  c  pacTH>KeHHeM. B  KOHtie  ciaTBH   npeflCTaBncH O  n epBbie  pe3yjn.TaTbi  H cnbiiaH U H   AetJ)opMaiwoH H oro aycreH H Ta  B  H epH OBerom eii S u m m a r y APPARATU S  F OR TORSION   TESTS  WITH   STATIC  TEN SION I n  th e paper  an apparatus  for  static  and dynamic  torsion  tests  with  static  tension  of  a  thin- walled specimen  is  described.  With  th e use of  finite  elment  method  the  states  of  stresses  in the specimen  have been  analysed.  The paper  contains  remarks  on  elastic- plastic  stability  of  the  specimen  during  torsion tests  with  tension. At  th e end of  th e  paper  some  experimental  results  of  strain- induced  austenite  transformation  in a  stainless  steel  are  presented. Praca  wpł ynę ł a  do  Redakcji  dnia  18 kwietnia  1985 roku.