ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия:
М. В. Ерпалов, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: m.v.erpalov@urfu.ru
Д. А. Павлов, канд. техн. наук, доцент

Представлен обзор существующих способов испытания образцов на кручение с целью изучения реологических свойств различных материалов, а также подходов к обработке экспериментальных данных, получаемых в ходе испытаний в виде зависимости крутящего момента от угла закручивания образца. Показана необходимость разработки универсального и надежного способа определения сопротивления деформации сдвига материалов, чувствительных к скорости деформации, в частности при высоких температурах. Предложено новое решение поставленной задачи, которое включает в себя испытание цилиндрических образцов сплошного сечения на кручение с переменным ускорением. При этом показано, что для определения сопротивления деформации сдвига исследуемого материала методика, предложенная еще в середине XX в., будет справедлива.

Данная статья посвящена памяти нашго учителя — профессора, доктора технических наук Александра Александровича Богатова.
Исследование поддержано программой 211 Правительства Российской Федерации (соглашение № 02.A03.21.0006).

1. Белл Ф. Дж. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. Ч. I. Малые деформации. — М. : Наука, 1984. — 597 с.
2. Полухин П. И., Гун Г. Я., Галкин А. М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. — М. : Металлургия, 1976. — 488 с.
3. Shinkin V. N. Springback coefficient of round steel beam under elastoplastic torsion // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. P. 23–27.
4. Shinkin V. N. Springback coefficient of the main pipelines’ steel largediameter pipes under elastoplastic bending // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 28–33.
5. Shinkin V. N. Arithmetical method of calculation of power parameters of 2N-roller straightening machine under flattening of steel sheet // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 22–27.
6. Bogatov A. A., Pavlov D. A., Timofeev V. B., Pavlova E. A. Theoretical and experimental study of non-steady-state pipe reduction process using a Tesa 20-102 mill // Metallurgist. 2018. Vol. 62, No. 5-6. P. 559–567.
7. Bogatov A. A., Pavlov D. A. Study of metal strained state during workpiece reduction in a three-roll screw-rolling mill // Metallurgist. 2017. Vol. 61. No. 3-4. P. 311–317.
8. Bogatov A. A., Erpalov M. V. Causes of formation and ways of elimination of defects on the internal surface of upset tube ends // Metal Science and Heat Treatment. 2016. Vol. 58, No. 1-2. P. 33–36.
9. Erpalov M. V., Bogatov A. A. Research on metal forming in pipe ends upsetting process // Solid State Phenomena. 2017. Vol. 265. P. 1076–1080.
10. Loginov Yu. N., Demakov S. L., Illarionov A. G., Popov A. A. Effect of the strain rate on the properties of electrical copper // Russian Metallurgy (Metally). 2011. Vol. 2011, No. 3. P. 194–201.
11. Konovalov A. V. Constitutive relations for metals under hightemperature plastic strains // Mechanics of Solids. 2009. Vol. 44, No. 1. P. 98–104.
12. Уманский А. А., Головатенко А. В., Кадыков В. Н. Совершенствование режимов прокатки железнодорожных рельсов в обжимных клетях универсального рельсобалочного стана // Черные металлы. 2016. № 11. С. 16–21.
13. Шинкин В. Н. Расчет кривизны стального листа при правке на восьмироликовой машине // Черные металлы. 2017. № 2. С. 46–50.
14. Шинкин В. Н. Расчет изгибающих моментов стального листа и реакций опор рабочих роликов при правке на восьмироликовой машине // Черные металлы. 2017. № 4. С. 49–53.
15. Nadai A. Theory of flow and fracture of solids. Vol. 2. — New York : McGraw-Hill Book Company, 1963. — 840 p.
16. Fields D. S., Backofen W. A. Determination of strain-hardening characteristics by torsion testing // ASTM Proceeding. 1957. Vol. 57. P. 1259–1272.
17. Jonas J. J., Montheillet F., Toth L. S., Ghosh C. Effects of varying twist and twist rate sensitivities on the interpretation of torsion testing data // Materials Science and Engineering A. 2014. Vol. 591. P. 9–17.
18. Khoddam S., Hodgson P. D. Post processing of the hot torsion test results using a multi-dimensional modelling approach // Materials and Design. 2010. Vol. 31, No. 5. P. 2578–2584.
19. Khoddam S., Hodgson P. D. A heuristic model selection scheme for representing hot flow data using the hot torsion test results // Materials and Design. 2010. Vol. 31, No. 4. P. 2011–2017.
20. Cooreman S., Lecompte D., Sol H., Vantomme J., Debruyne D. Identification of mechanical material behavior through inverse modeling and DIC // Experimental Mechanics. 2008. Vol. 48, No. 4. P. 421–433.
21. Sheppard T., Wright D. S. Determination of flow stress: Part 1. Constitutive equation for aluminum alloys at elevated temperatures // Metals Technology. 1979. Vol. 6, No. 1. P. 215–223.
22. Laber K., Kawalek A., Sawicki S., Dyja H. et al. Application of torsion test for determination of rheological properties of 5019 aluminium alloy // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 682. P. 356–361.
23. Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением. Справочник. — М. : Металлургия, 1982. — 360 с.
24. Пат. 2379649 РФ, МПК G01N3/22. Установка для испытаний цилиндрических образцов на кручение / С. П. Буркин, Р. Ф. Исхаков, Б. В. Овсянников и др.; патентообладатель ОАО «КаменскУральский металлургический завод», заявл. 14.04.2008; опубл. 20.01.2010, Бюл. № 2.
25. Erpalov M. V., Kungurov E. A. Examination of hardening curves definition methods in torsion test // Materials Physics and Mechanics. 2018. Vol. 38, No. 1. P. 82–89.
26. Шнейдер В. Е., Слуцкий А. И., Шумов А. С. Краткий курс высшей математики. — М. : Высшая школа, 1972. — 640 с.
27. Работнов Ю. Н. Сопротивление материалов. — М. : Физматгиз, 1962. — 456 с.