ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», кафедра обработки материалов давлением и аддитивных технологий (ОМД и АТ), Москва, Россия:
Ю. Г. Калпин, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: kalpin@inbox.ru
Ю. К. Филиппов, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: yulianf@mail.ru
С. А. Егоров, аспирант
М. И. Мишин, аспирант

Проведены исследования образца для испытания материалов на пластическое одноосное сжатие. На основании краткого анализа процесса деформации традиционного цилиндрического образца описаны его основные недостатки. Проведено моделирование образца для испытания материалов на пластическое одноосное сжатие с различной геометрией головки. Для моделирования использована конечно-элементная система Q-Form-3D. Представлены исходные данные и результаты моделирования. На основе анализа результатов исследования выработаны рекомендации, показывающие, что образец на сжатие целесообразно выполнять с переменным по высоте сечением. Наибольший диаметр должны иметь торцевые поверхности, а наименьшей диаметр — середина образца. Переход от торцевой поверхности должен по форме приближаться к конусу с углом около 30°. На основании моделирования разработана и обоснована форма образца для испытания материалов на пластическое одноосное сжатие. В ходе экспериментальных исследований на образцах, изготовленных в соответствии с предложенными рекомендациями, построена кривая упрочнения для больших величин истинной деформации (более 2,5) при стандартном испытании методом осадки. Построена более точная кривая упрочнения (с минимальной ошибкой менее 2 %) в результате осадки корсетного образца из металла при меньшей трудоемкости процесса испытаний. Представлены результаты расхождения кривых упрочнения и описаны теоретические аспекты, связанные с преимуществами применения образцов новой формы.

1. ГОСТ 8817—82. Металлы. Метод испытания на осадку. — Введ. 01.01.1984.
2. ГОСТ 25.503—97. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. — Введ. 01.07.1999.
3. Зибель Э. Обработка металлов в пластическом состоянии. — М.–Л. : Металлургиздат, 1934. — 197 с.
4. Хван Д. В. Технологические испытания металлов. — Воронеж : Изд-во Воронежского ун-та, 1992. — 150 с.
5. Авт. свид. 1578567 СССР, МПК G01N 3/04. Образец для механических испытаний / Ю. Г. Калпин, Ю. А. Миропольский, Ю. К. Филиппов, Н. Д. Павлов, Ю. П. Половников; заявл. 21.06.1988; опубл. 15.07.1990.
6. Пат. 2111475 РФ, МПК G01N 3/08. Образец для испытания материалов на пластическое одноосное сжатие и растяжение / А. Д. Матвеев, Н. Ф. Шпунькин; заявл. 15.07.1996; опубл. 20.05.1998.
7. Elibol C., Wagner M. F.-X. Strain rate effects on the localization of the stress-induced martensitic transformation in pseudoelastic NiTi under uniaxial tension, compression and compression-shear // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 643. P. 194–202.
8. Rees D. W. A. Plane strain compression of aluminium alloy sheets // Materials & Design. 2012. Vol. 39. P. 495–503.
9. Cyr E., Lloyd A., Mohammadi M. Tension-compression asymmetry of additively manufactured maraging steel // Journal of Manufacturing Processes. 2018. Vol. 35. P. 289–294.
10. Бриджмен П. Исследования больших пластических деформаций и разрыва : пер. с англ. А. И. Лихтера. — М. : Изд-во иностр. лит., 1955. — 444 c.
11. Shinkin V. N. Geometry of steel sheet in a seven-roller straightening machine // Steel in Translation. 2016. Vol. 46, No. 11. P. 776–780.
12. Shinkin V. N. Preliminary straightening of thick steel sheet in a sevenroller machine // Steel in Translation. 2016. Vol. 46, No. 12. P. 836–840.
13. Филиппов Ю. К., Молодов А. В., Зайцев А. Г., Евсиков Р. А. Испытание образцов на двухосное растяжение // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. № 10(2). С. 97–103.
14. Калпин Ю. Г., Перфилов В. И., Петров П. А., Рябов В. А., Филиппов Ю. К. Сопротивление деформации и пластичность металлов при обработке давлением : учеб. пособие для вузов. — М. : Машиностроение, 2011. — 244 с.
15. Хамидулина А. А. Повышение эффективности процессов холодной объемной штамповки стальных деталей с фосфатным покрытием в результате оптимизации теплового режима работы штампов // Технология металлов. 2015. № 11. С. 30–34.
16. Тюрин В. А., Чучков А. А., Сапунов А. Л. Повышение ресурса механических свойств металла поковок из стали Х12МФА // Черные металлы. 2017. № 5. С. 47–52.
17. Матвеев М. А., Шишов И. А., Мишин В. В., Глухов П. А., Корчагин А. М. Оценка вероятности разрушения металла при горячей прокатке с помощью методов физического и математического моделирования // Черные металлы. 2014. № 4. С. 55–61.
18. Pale J. A., Shivpuri R., Altan T. Recent developments in tooling, machines and research in cold forming of complex parts // Journal of Materials Processing Technology. 1992. Vol. 33, No. 1-2. P. 1–29.
19. Shinkin V. N. Asymmetric three-roller sheet-bending systems in steelpipe production // Steel in Translation. 2017. Vol. 47, No. 4. P. 235–240.
20. Shinkin V. N. Simplified calculation of the bending torques of steel sheet and the roller reaction in a straightening machine // Steel in Translation. 2017. Vol. 47, No. 10. P. 639–644.
21. Petrov P. A., Petrov M. A., Voronkov V., Grishin D. Numerical investigation of the hot isothermal process and force size-effect of a clutch-half forming // Key Engineering Materials. 2014. Vol. 611-612. P. 1608–1616.
22. Хохлов А. В. Свойства семейства кривых нагружения с постоянной скоростью, порождаемых нелинейной моделью вязкоупругопластичности типа Максвелла // Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 1. С. 57–71.
23. Zhang J., Wang Y., Zan X., Wang Y. The constitutive responses of Ti–6.6Al–3.3Mo–1.8Zr–0.29Si alloy at high strain rates and elevated temperatures // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 647. P. 97–104.
24. ГОСТ 10702—2016. Прокат сортовой из конструкционной нелегированной и легированной стали для холодной объемной штамповки. Общие технические условия. — Введ. 01.10.2017.