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Analysis of the bauschinger effect

1986; University of Toronto Press; Volume: 34; Issue: 6 Linguagem: Inglês

10.1016/0001-6160(86)90220-8

1878-0768

Pete S. Bate, D. V. Wilson,

Metallurgy and Material Forming

Continuum and microstructural theories of the Bauschinger effect are reviewed in relation to present understanding of the role of internal stresses in work hardening. Influences of internal stress on stress-strain relationships observed in monotonic and reversed straining can be described in terms of a combination of isotropic and kinematic components of hardening and they can be represented by the behaviour of a sub-layer model of mechanically inhomogeneous material. A new approach to the selection of appropriate model characteristics is described. In the selected models, it is assumed that the development of isotropic hardening is unaffected by strain reversal. Model predictions are compared with the results of experimental Bauschinger tests on spheroidised plain carbon steels containing 0.04 and 1.1 wt% carbon. With the low-carbon steel agreement between prediction and experiment was quite close, but in the case of high carbon steel the flow strengths predicted for reversed straining were considerably higher than the experimental values. Even when allowance is made for the effects of unrealistic assumptions in the model, the results clearly support the idea that a reduction in non-directional components of hardening can make an important contribution to the reduction in flow strength observed in reversed straining. Nous passons en revue les théories continues et microstructurales de l'effet Bauschinger, compte tenu de la compréhension actuelle du role des contraintes internes dans le durcissement. On peut décrire l'influence de la contrainte interne sur les relations contrainte-déformation par une combinaison des composantes isotrope et cinématique du durcissement et on peut la représenter par le comportement d'un modèle en sous-couche d'un matériau mécaniquement hétérogène. Nous décrivons une nouvelle approche du choix des caractéristiques du modèle approprié. Dans les modèles choisis, on suppose que le développement du durcissement isotrope n'est pas modifié par un renversement de la déformation. Nous comparons les prévisions du modèle avec les résultats d'essais de Bauschinger expérimentaux dans un acier à carbone spheroidal contenant 0,04 et 1,1% de carbone (en poids). Dans la cas de l'acier à faible teneur en carbone, il y avait un assez bon accord entre les prévisions théoriques et les résultats expérimentaux, mais dans le cas de l'acier à forte teneur en carbone, les résistances à l'écoulement prévues pour une déformation inverse étaient nettement plus élevées que les valeurs expérimentales. Même en tenant compte de l'influence d'hypothèses non réalistes dans le modèle, les résultats consolident l'idée selon laquelle une diminution des composantes non direction nelles du durcissement peuvent apporter une contribution importante à la diminution de la résistance à l'écoulement observée au cours de la déformation inverse. Die kontinuums—und mikrostrukturellen Theorien des Bauschinger-Effektes werden im Hinblick auf das gegenwärtige Verständnis der Rolle der inneren Spannungen bei der Verfestigung überprüft. Der Einfluβ der inneren Spannungen auf den Susammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei gleichsinniger und umgekehrter Verformung kann mit einer Kombination kinematischer und isotroper Komponenten der Verfestigung beschrieben werden; zur Darstellung eignet sich das Verhalten eines Modelies mit einer vergrabenen Schicht eines mechanisch inhomogenen Materials. Es wird ein neuer Weg beschrieben, mit dem die entsprechenden Charakteristiken des Modelles ausgewählt werden können. In den ausgewählten Modellen wird angenommen, daβ die Entwicklung der isotropen Verfestigung von einer Umkehr der Dehnungsrichtung nicht beeinfluβt wird. Die Aussagen der Modelle werden mit den Ergebnissen von Bauschinger-Experimenten an späroidisierten Stählen mit 0,04 und 1,1 Gew.-%C verglichen. Bei dem niedrig gekohlten Stahl lagen Voraussage und Experiment nahe beisammen; im Falle des hoch gekohlten Stahles jedoch waren die für umgekehrte Dehnung vorausgesagten Flieβfestigkeiten viel höher als im Experiment. Auch wenn die Effekte unrealistischer Annahmen im Modell berücksichtigt werden, dann zeigen die Ergebnisse doch klar, daβ eine Reduktion der nicht-gerichteten Komponenten der Verfestigung einen wichtigen Beitrag zur Verminderung in der Flieβfestigkeit, wie bei der umgekehrten Dehnung beobachtet, machen kann.