The formation of necking in polycrystalline steel

Summary

Tensile tests of thin-flat specimens of polycrystalline steel were carried out at the vicinity of their ultimate tensile strength to determine the strain- and stress-distribution at the neighborhood of the neck.

The experimental analysis was restricted to the study of the first stage of a ductile fracture i. e. the study of the instability in balance between geometric and strain-hardening factors at the vicinity of the maximum tensile load with the subsequent initiation and formation of the neck.

Mechanical interference of crossed gratings photoprinted on the surface of thinflat specimens, and similar reference gratings yielded the components of displacements along the principal directions of the specimens at the plastic domain of deformation.

Interference of a line grating superimposed on the specimen and obliquely illuminated and viewed, and its shadow on the matt reflective surface of the specimen allowed the evaluation of the thickness variation at the neighborhood of the neck. The combination of these two methods gave the state of deformation over a large gage area at various infinitesimal loading steps before and after the maximum tensile load and it proved to be very sensitive to strain-variation.

The experimental study revealed important features of the phenomenon of instability of stresses and strains preceding the initiation of neck, as well as the subsequent appearance, evolution and stabilization of the position and size of the necked area.

Zusammenfassung

Zur Ermittlung der Spannungs- und Verzerrungsverteilung in der Umgebung der Einschnürung bei dünnen, polykristallinen Stahlproben wurden Zugversuche bis knapp an die Grenze der Zugfestigkeit durchgeführt.

Die experimentelle Untersuchung beschränkte sich auf das erste Stadium eines zähen Bruches, d. h. auf die Betrachtung der Instabilität in der Wechselwirkung zwischen geometrischen Faktoren und solchen der Verfestigung in der Nähe der maximalen Zugbelastung und der daraus folgenden Ausbildung der Einschnürung.

Der Vergleich eines auf die Probe kopierten Gitterrasters mit einem Bezugsraster ergab die Verschiebungskomponenten entlang der Hauptrichtungen der Probe im Bereich plastischer Deformation. Ein schräg auf die Probe projiziertes Linienraster ermöglichte die Berechnung der Dickenänderung nahe der Einschnürung. Die Kombination dieser beiden Methoden ergab den Deformationszustand über einen weitgespannten Meßbereich bei verschiedenen infinitesimalen Belastungsschritten vor und nach der maximalen Zugbeanspruchung und erwies sich als sehr empfindlich gegenüber Verzerrungsänderungen.

Die Untersuchung ergab wesentliche Charakteristika hinsichtlich der Instabilität der Spannungen und Verzerrungen vor Beginn der Einschnürung und der darauf folgenden Ausbildung und Stabilisierung der Lage und Größe des Einschnürungsbereiches.