Basic experiments for identification of the cap model of flexible graphite plasticity
Authors: Адамов Анатолий Арсангалеевич , Келлер Илья Эрнстович , Подкина Наталья Сергеевна 
Published: January 2021

Разработка методики экспериментального определения пластических свойств листового материала из терморасширенного графита (гибкого графита) в условиях сжимающих средних напряжений является предметом настоящего исследования. С учетом условий производства и эксплуатации уплотнительных элементов и требований однородности напряженного и деформированного состояний в образце выделен ряд испытаний (всестороннее, трехосное, свободное или стесненное сжатие цилиндра, сжатие цилиндра в упругой трубе и сжатие параллелепипеда в канале), образцы для которых имеют форму сплошного цилиндра либо куба и собираются из дисков или квадратов, вырезанных из листа. Для колец, изготавливаемых навивкой графитовой фольги на цилиндрический сердечник с последующим осевым прессованием в матрице, дополнительно предлагаются испытания всесторонним сжатием, осевым сжатием в зазоре между внешней и внутренней упругими цилиндрическими оболочками, а также растяжением в полудисках. Пластические деформации гибкого графита сопровождаются дилатансией - связанностью сдвиговых и объемных компонент. Обзор подходящих моделей выделил кэп-модель Димаджио и Сэндлера, для материальных функций и констант которой получены выражения через измеряемые и контролируемые в перечисленных испытаниях величины. Избыточное количество данных может служить для проверки адекватности применения кэп-модели для описания пластических свойств гибкого графита.

The development of a method for experimental determination of the plastic properties of thermally expanded graphite sheets (flexible graphite) under compressive medium stresses is the subject of this study. This problem is practically not reflected in publications, with the exception of several that offer uniaxial tension and indentation tests for its solution. The conditions of manufacture and operation of sealing elements and uniformity of stress-strain state in the specimen is allowed to allocate a range of suitable tests (all-round and triaxial compression of cylinder, free and constrained compression of cylinder, compression of cylinder in an elastic pipe and compression of parallelepiped in the channel), the samples which have the form of a solid cylinder or cube and is made of discs or squares cut from the sheet. For rings made by winding graphite foil on a cylindrical core with subsequent axial compression in the matrix, tests are additionally offered for all-round compression, axial compression in the gap between the outer and inner elastic cylindrical shells, as well as stretching in half-disks. A feature of the plastic properties of flexible graphite is its dilatancy, that is coupling of shear and volumetric plastic strains. A review of the relevant models was performed, as a result of which DiMaggio and Sandler cap model was selected, its material functions and constants were associated with the values measured and controlled in the above tests. The excessive amount of data allows us to check the adequacy of the application of the cap model to describe the plastic properties of flexible graphite.