Autowave Physics of Material Plasticity

Abstract

The notions of plastic flow localization are outlined in the paper. It is shown that each type of localized plasticity pattern corresponds to a definite stage of deformation hardening. In the course of plastic flow development, a changeover in the types of localization patterns occurs. The types of localization patterns are limited in number: four pattern types are all that can be expected. A correspondence was set up between the emergent localization pattern and the respective flow stage. It is found that the localization patterns are manifestations of the autowave nature of plastic flow localization process, with each pattern type corresponding to a definite mode of autowave. In the course of plastic flow development, the following modes of autowaves will form in the following sequence: switching autowave → phase autowave → stationary dissipative structure → collapse of the autowave. Of particular interest are the phase autowave and the respective pattern observed. Propagation velocity, dispersion, and grain size dependence of wavelength were determined experimentally for the phase autowave. An elastic-plastic strain invariant was also introduced to relate the elastic and plastic properties of the deforming medium. It is found that the autowave characteristics follow directly from this invariant.

Scaling in the Local Strain-Rate Field during Jerky Flow in an Al-3%Mg Alloy

“…The spatial and/or temporal resolutions of these methods occupy a somewhat intermediate position with regard to the AE and mechanical tests. It occurs that they reveal another ubiquitous feature of the macroscopically smooth flow, namely, wavy patterns in the time evolution of the spatial repartition of plastic strain [39][40][41][42][43]. Moreover, a few recent works reported on a duality in the sense that the strain-rate bursts obey scaling distributions and, at the same time, are organized in wavy structures in the spatiotemporal maps [44][45][46].…”

Температурная Зависимость Автоволновых Характеристик Локализованной Пластичности

“…Экспериментальные исследования кинетики развития пластической деформации твердых тел [1][2][3] показали, что в ходе деформационного процесса формируются различные моды автоволн локализованного пластического течения, закономерно меняющиеся при изменении закона деформационного упрочнения. Автоволны характеризуются длиной λ, периодом T и скоростью распространения V aw = λ/T .…”

“…справедливым для стадий линейного деформационного упрочнения и названным упругопластическим инвариантом деформации. Природа этого соотношения определяется взаимной обусловленностью процессов, одновременно протекающих в фононной и деформационной подсистемах пластически деформируемой среды [1,2]. Выполнимость инварианта (1) была установлена на основании опытов по деформации металлов, щелочно-галоидных кристаллов и горных пород, а также в экспериментах по ползучести и по измерениям пробегов индивидуальных дислокаций в монокристаллах [1].…”

“…Природа этого соотношения определяется взаимной обусловленностью процессов, одновременно протекающих в фононной и деформационной подсистемах пластически деформируемой среды [1,2]. Выполнимость инварианта (1) была установлена на основании опытов по деформации металлов, щелочно-галоидных кристаллов и горных пород, а также в экспериментах по ползучести и по измерениям пробегов индивидуальных дислокаций в монокристаллах [1]. Инвариант указывает на связь двух разномасштабных пространственно-временных процессов, реализующихся одновременно в деформируемой среде: перераспределения упругих деформаций (масштаб χ, скорость V t ) и перераспределения локализованной пластической деформации (масштаб λ, скорость V aw ).…”

“…Инвариант указывает на связь двух разномасштабных пространственно-временных процессов, реализующихся одновременно в деформируемой среде: перераспределения упругих деформаций (масштаб χ, скорость V t ) и перераспределения локализованной пластической деформации (масштаб λ, скорость V aw ). Он играет важную роль в механике пластической деформации, а следствия из него [1,2] описывают наиболее важные закономерности пластической деформации. В исследованиях [1][2][3] выполнение зависимостей V aw ∼ θ −1 для скорости и ω ∼ 1 + k 2 для дисперсии, а также инварианта (1) было проверено для деформации при 300 K. Задачей настоящей работы был анализ температурных зависимостей характеристик автоволновых деформационных процессов.…”