Influence of strain rate on the stress-strain curve in the range of Lüders strain

Abstract

The influence of strain rate on the stress-strain curve of materials showing yield point phenomenon are determined in the range of small strains and high strain rates by means of the indirect impact tension test. With increasing deformation velocity, the Lüders strain is found to increase considerably. The stress reduction after reaching the upper yield point, is not abrupt and takes place gradually with increasing strain. These phenomena are investigated on Armco iron, on the tempered steel 42 CrV 6, on pure tantalum and tungsten alloys. A simple mechanical model is introduced which shows that the Lüders front velocity increases with strain rate approaching asymptotically the value of the plastic wave velocity as an upper limit. With this restriction, the local strain within the Lüders band must increase by increasing the rate of elongation of the tensile specimen. The Lüders strain could be estimated quantitatively as a function of strain rate. The model describes also the stress-strain function after reaching the upper yield point considering the limited stiffness of the test arrangement. Der Einfluß der Dehngeschwindigkeit auf die Spannungs-Dehnungs-Kurven von Werkstoffen mit ausgeprägter Streckgrenze wird im Bereich kleiner Dehnungen und hoher Dehngeschwindigkeiten im indirekten Schlagzugversuch ermittelt. Mit steigender Verformungsgeschwindigkeit nimmt die Lüdersdehnung deutlich zu. Der Spannungsabfall nach Erreichen der oberen Streckgerenze erfolgt bei hohen Dehngeschwindigkeiten nicht abrupt, sondern graduell und erstreckt sich über einen größeren Dehnungsbereich. Diese Erscheinungen werden an Armco-Eisen, am vergüteten Stahl 42 CrV 6, an Reintantal und an Wolframlegierungen untersucht. Anhand eines einfachen, mechanischen Modells wird gezeigt, daß mit steigender Dehngeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Lüdersfront zunimmt und dem Wert der plastischen Wellengeschwindigkeit als oberem Grenzwert asymptotisch zustrebt. Durch diese Einschränkung muß die lokale Dehnung innerhalb des Lüdersbandes mit steigender, globaler Verlängerung der Zugprobe zunehmen. Darüber hinaus beschreibt das Modell die Spannungs-Dehnungs-Kurven nach Erreichen der oberen Streckgrenze unter Berücksichtigung der Nachgiebigkeit der Prüfanordnung.