Образец для цитирования:

Ватульян А. О., Ляпин А. А., Коссович Е. Л. Studying of Elastoplastic Properties of Coal Specimens Using Indentation Technique [Исследование упругопластических свойств угольных пород на основе метода индентирования] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2018. Т. 18, вып. 4. С. 412-420. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.18500/1816-9791-2018-18-4-412-420


Рубрика: 
УДК: 
539.37
Язык публикации: 
русский

Studying of Elastoplastic Properties of Coal Specimens Using Indentation Technique [Исследование упругопластических свойств угольных пород на основе метода индентирования]

Аннотация: 

Проведено исследование упругопластических свойств образца на основе метода наноиндентирования пирамидой Берковича.
Напряженно-деформированное состояние образца в процессе индетирования определено на основе метода конечного элемента с
учетом упругопластического поведения материала, описываемого моделью Друкера-Прагера. Введена эффективная форма индентора
в виде конуса, раствор которого был определен из анализа трехмерной и осесимметричной задач. Изучено влияние основных
геометрических и материальных параметров упругой модели на форму кривой нагружения. Предложены законы аппроксимации кривых
индентирования, параметры которых определены и представлены для всех вычислительных экспериментов. С применением современного
экспериментального оборудования проведены эксперименты по индентированию реальных образцов угля, проведено сравнение с
вычислительной моделью.

Библиографический список

1. Meyer E. Untersuchen über Härteprüfung und Härte. Zeitschrift des Vereins deutschen Ingenieure, 1908, vol. 52, pp. 645–654.
2. Chang A. C., Liu B. H. Modified flat-punch model for hyperelastic polymeric and biological materials in nanoindentation. Mechanics of Materials, 2018, vol. 118, pp. 17–21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2017.12.010
3. Zhankun Sun, Fuguo Li, Jun Cao, Xinkai Ma, Jinghui Li. Study on concavity-convexity transition of loading curve for spherical indentation. Mechanics of Materials, 2017,
vol. 114, pp. 107–118. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2017.07.006
4. Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., 1992, vol. 7, iss. 6, pp. 1564–1583. DOI: https://doi.org/10.1557/JMR.1992.1564
5. Das B. The effect of load on Vicker’s indentation hardness of coal. International Journal of Rock Mechanics and Mining. Sciences & Geomechanics Abstracts, 1972, vol. 9, iss. 6, pp. 783–788. DOI: https://doi.org/10.1016/0148-9062(72)90036-8
6. Kossovich E., Epshtein S., Dobryakova N., Minin M., Gavrilova D. Mechanical properties of thin films of coals by nanoindentation. In: Karev V., Klimov D., Pokazeev K. (eds.) PM-MEEP 2017: Physical and Mathematical Modeling of Earth and Environment Processes. Springer Geology. Springer, Cham, 2018, pp. 45–50. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-77788-7_6
7. Kossovich E. L., Epshtein S. A., Shkuratnik V. L., Minin M. G. Perspectives and problems of modern depth-sensing indentation techniques application for diagnostics of coals mechanical properties. Gornyi Zhurnal, 2017, no. 12, pp. 25–30 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.17580/gzh.2017.12.05
8. Kossovich E., Dobryakova N., Epshtein S., Belov D. Mechanical properties of coal microcomponents under continuous indentation. Journal of Mining Science, 2016, vol. 52, iss. 5, pp. 906–912. DOI: https://doi.org/10.1134/S1062739116041382
9. Drucker D. C., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design. Quarterlyof Applied Mathematics, 1952, vol. 10, no. 2, pp. 157–165.
10. Hernot X., Bartier O., Mauvoisin G., Collin J.-M. A universal formulation for indentation whatever the indenter geometry. Mechanics of Materials, 2015, vol. 81, pp. 101–109. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2014.11.006
11. Shim S., Oliver W., Pharr G. A critical examination of the berkovich vs. conical indentation based on 3d finite element calculation. MRS Proceedings, 2004, vol. 841, R9.5. DOI: https://doi.org/10.1557/PROC-841-R9.5
12. Oliver W. C., Pharr G. M. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology. J. Mater. Res. 2004, vol. 19, iss. 1, pp. 3–20. DOI: https://doi.org/10.1557/jmr.2004.19.1.3
13. Vatul’yan A. O., Kossovich E. L., Plotnikov D. K. Some specific characteristics of indentation of cracked layered structures. Mechanics of Solids, 2017, vol. 52, iss. 4, pp. 429–434. DOI: https://doi.org/10.3103/S0025654417040094
14. Gadelrab K. R., Bonilla F. A., Chiesa M. Densification modeling of fused silica under nanoindentation. Journal of Non-Crystalline Solids, 2012, vol. 358, iss. 2, pp. 392–398. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.10.011

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF: