Деформация материалов

В случае бруса, изгибаемого поперечной силой Ррад. (рис. 274, а), обжимают участки, противоположные действию нагрузки (заштрихованный участок). Пластическая деформация материала вызывает прогиб бруса выпуклостью вниз'. После обжатия брус расправляется действием упругих сил материала; в обжатых участках возникают напряжения сжатия, в необжатых — напряжения растяжения (рис. 274, б). При действии рабочей нагрузки сложение остаточных и рабочих напряжений уменьшает результирующие напряжения (рнс. 274, в и г)..

В подшипниках из мягких материалов (баббиты, отчасти свинцовистой бронзы) основную роль играет пластическая деформация материала под действием повышенных давлений л температур, возникающих на выступающих участках. У таких подшипников приработка сглаживает иг только микро-, но и макронеровности (волнистость и другие отклонения от правильной цилиндрической формы), вызывая оседание материала на участках местных повышенных давлений (например, кромочных давлений, обусловленных упругими деформациями вала].

Предельное состояние конструкции с группой несвязанных водородных расслоений, образующих область взаимодействующих расслоений, определяют, применяя критерий, аналогичный использованному в [10] для оценки работоспособности труб с глубокими коррозионными язвами. Этот критерий допускает распространение язв в глубь металла на 80% толщины стенки при небольшой площади поражения поверхности. Были проведены испытания давлением стальных сосудов (03-103 мм, длина 104 мм и толщина стенки 19 мм) с водородным расслоением металла на глубине 10 мм со стороны внутренней поверхности. Давление в три раза превышало расчетное разрушающее давление (при условии, что рабочая толщина стенки равна 10 мм). В результате произошла лишь пластическая деформация материала сосудов, что свидетельствует о возможности их эксплуатации при наличии расслоений металла в случае своевременного контроля пораженных участков [24].

На первом этапе давление поднимали по ступенчатому режиму до 60 атм, после чего его снижали до 20 атм и производили переустановку порогов срабатывания системы АС-6А/М. На втором и третьем этапах давление в том же режиме поднимали до 100 и 130 атм, снижая его затем до 20 и 60 атм соответственно. При давлении 130 атм начала происходить глобальная пластическая деформация материала одной из промежуточных катушек. Давление было снижено до 60 атм, и сняты четыре из шести датчиков. На четвертом этапе давление повысили до 140 атм, после чего сняли оставшиеся датчики и произвели дальнейшее нагружение плети вплоть до ее разрушения.

20.2.А. Неправильно. При выдавливании отверстий происходит разрушение материала. По пределу текучести нельзя определить разрушающую силу, тан как при напряжениях, равных пределу текучести, происходит лишь пластическая деформация материала.

Медленное деформирование материала может приводить к рост}' трещины не только по плоскостям скольжения, но также и по границам фрагментов в условиях интенсивного наклепа материала и к потере когезивной прочности в субграницах. Такой вид разрушения сосуда под давлением был зарегистрирован в условиях эксплуатации. Трещина распространялась в сплаве 17Х4НЛ по границе раздела двухфазовой структуры между прослойками феррита (ферритная полосчатость) и мартенситной матрицей, В условиях двухосного растяжения под давлением и длительной выдержки под нагрузкой происходило "вязкое отслаивание" феррита по приграничным зонам. Трехточечный изгиб образцов в виде пластин, вырезанных из гидроагрегата вдоль образующей его цилиндрической части, показал, что при скорости деформации 0,1 мм/мин образцы имеют высокую пластичность с остаточной деформацией около 8 % в зоне разрушения. Рельеф излома имел полное подобие рельефу эксплуатационного излома. Это означало, что в условиях эксплуатации вязкость разрушения была реализована полностью, хотя на мезоскопи-ческом масштабном уровне (0,1-10 мкм) разрушение было квазихрупким. Пластическая деформация материала была реализована за счет деформации зерен феррита с формированием неглубоких ямок в момент отслаивания феррита по границам мартенситных игл, что привело к столь значительному утонению стенок ямок, что их можно было выявить только при увеличении около 10,000 крат при разрешении растрового электронного микроскопа около 10 нм.

Пластическая деформация материала у кончика трещины приводит к созданию перед вершиной

Коэффициент пропорциональности в формуле (5.31) зависит от показателя деформационного упрочнения и лежит в диапазоне 0,38-1,00 [83]. Более того, деформация материала происходит неоднородно вдоль всего фронта страгиваемой трещины, достигая минимальной величины в его срединной части [84]. Столь широкий диа-

той структуры, где материал не может проявить своих пластических свойств. Дальнейшее ускорение трещины при введении выдержки с постоянной нагрузкой такого материала может быть связано с тем, что выдержка вызывает еще большее снижение прочности межфазовых границ, приводя к ускорению трещины, либо с тем, что трещина начинает подрастать непосредственно во время выдержки. Возможно также сочетание этих факторов. Смена механизма роста трещины связана с переходом к распространению усталостной трещины во время выдержки образца под нагрузкой. В этом случае ускорение трещины в несколько раз происходит из-за квазихрупкого ее подрастания по границам пластинчатой структуры в соответствии со скоростью потери межфазовой прочности. Пластическая деформация материала в этом случае не проявляет себя в увеличении зоны пластической деформации и затуплении вершины трещины. Поскольку рост трещины не тормозится зоной пластической деформации, то интенсивность подрастания трещины в цикле нагружения может нарастать по мере увеличения длины трещины.

но не симметричным. Однако при большом числе слоев (например, больше 10) из работы Цзая [164] следует, что при четном и нечетном п перекрестно-армированный материал можно приближенно считать как симметричным, так и самоуравновешенным. Кларк [48, 49], исследования которого были далее продолжены в работе Грещука [61], предложил другой метод расчета перекрестно-армированных материалов. Согласно этому методу предполагается, что в целом слоистый материал является самоуравновешенным, так как различные по знаку и одинаковые по величине деформации сдвига, возникающие в соседних слоях с углами армирования ±9, компенсируют друг друга, и сдвиговая деформация материала равна нулю. Поэтому каждую пару слоев с углами армирования ±0 можно рассматривать кдк один самоуравновешенный слой, деформация сдвига которого равна нулю. Отмеченное взаимное стеснение деформаций сдвига соседних слоев приводит к появлению в них касательных напряжений, которые можно найти, обратив равенство (13) и приняв

Конструктор,6 проектирующий изделие или образец, должен иметь в виду, что при разных ориентациях слоев получают различные значения коэффициентов Пуассона. Пребольших значениях коэффициентов' Пуассона происходит значительная деформация материала у торцов и в местах передачи нагрузки. Пример влия-

109. Морозов Е. М., Партон В. 3. Некоторые задачи механики разрушения для плоскости с разрезами.— В кн.: Прочность и деформация материалов в физических полях. Вып. 2.— М.: Атомиздат, 1968, с. 272—275.

171. Морозов Е. М., Полак Л. С. Об энергетических критериях разрушения.— В кн.: Прочность и деформация материалов в неравномерных физических полях. Вып. 2.— М.: Атомпздат, 1968, с. 254—259.

181. Моровое Е. М., Фридман Я. Б. Некоторые закономерности в теории трещин.— В кн.: Прочность и деформация материалов в неравномерных физических полях. Вып. 2.— М.: Атомнздат, 1968, с. 216—253.

Как известно [75, 76], пластическая деформация материалов приводит к значительному увеличению плотности таких дефектов, как дислокации (или их скопления), дефекты упаковки, вакансии (или их комплексы), междоузельные атомы и т.д. Поля искажений этих дефектов кристаллического строения вызывают смещения атомов из узлов, что приводит к упругим микродеформациям. Если размер блоков достаточно мал (~10~6 см), это приводит к заметному расширению дифракционных пиков на дифрактограмме. Наличие в поликристаллическом образце микроискажений (т.е. присутствие кристаллов с вариацией периода решетки) также приводит к расширению пиков на дифрактограмме. В настоящее время развиты три метода (аппроксимации или интегральной ширины, гармонический анализ формы рентгеновских линий, метод моментов), основанные на анализе формы дифракционных линий, с помощью которых могут быть найдены размеры блоков и величина микродеформаций в случае их раздельного и совместного присутствия в исследуемом образце. Зачастую имеется однозначная связь между величиной микродеформаций и плотностью хаотически распределенных дислокаций.

Низкое значение энергии удара меняет качественную картину ударно-абразивного изнашивания; при высоких энергиях удара наступает разрушение для хрупких материалов или пластическая деформация материалов с низкой твердостью. Энергия удара является первопричиной наклепа и структурных превращений в приповерхностном слое; этот показатель в значительной мере определяет развитие того или иного вида изнашивания при ударе и критерии износостойкости, по которым следует отбирать стали для работы в условиях удара.

Пластическая деформация материалов — результат перемещения под нагрузкой линейных и точечных дефектов кристаллической структуры, и физически обоснованное уравнение состояния металлов не может быть построено без учета этих процессов.

Для исследования динамических диаграмм напряжение — деформация материалов при нормальных температурах используют мерные стержни Гопкинсона. Сущность метода испытаний сводится к тому, что образец располагают между торцами двух мерных стержней и нагружают импульсом давления, возбуждаемым в одном из стержней. Напряжение, деформацию, скорость деформации образца определяют по известным соотношениям теории упругих волн из условий равенства усилий и перемещений соприкасающихся торцовых сечений образца и стержней. При этом предполагают, что амплитуда импульса давления и предел прочности исследуемого материала образца ниже предела пропорциональности материала стержней. Применение указанного метода при повышенных температурах связано с трудностями измерений упругих характеристик материала стержней и деформаций. На рис. 8 приведена функциональная схема устройства для исследования влияния температуры на динамические прочностные характеристики металлов при одноосном сжатии. Исследуемый образец 6 расположен между мерными стержнями 5 и 8. Импульс давления возбуждают в стержне 5 с помощью взрывного нагружающего устройства, состоящего из тонкого слоя взрывчатого вещества 1, ударника 2 и демпфера 3. При взрыве в стержне возникает импульс сжатия трапецеидальной формы, характеристики которого зависят от плотности материала и диаметра демпфера, а также соотношения толщины демпфера и слоя взрыв-

Обмуровка амбразур горелок производится фасонным высококачественным шамотным кирпичом класса А или огнеупорным бетоном, так как в области горелок наблюдаются максимальные температуры, под влиянием которых происходит пластическая деформация материалов обмуровки.

Ползучесть — медленная непрерывная пластическая деформация материалов под действием постоянной нагрузки или механических напряжений. Под действием длительно приложенной нагрузки может развиваться значительная деформация, например, несущей конструкции, а иногда и ее разрушение.

169. Морозов Е. М., Партон В. 3. Некоторые задачи механики разрушения для плоскости с разрезами.— В кн.: Прочность и деформация материалов в физических полях. Вып. 2.— М.: Атомиздат, 1968, с. 272—275.

171. Морозов Е. М., Полак Л. С. Об энергетических критериях разрушения.— В кн.: Прочность и деформация материалов в неравномерных физических полях. Вып. 2.— М.: Атомпздат, 1968, с. 254—259.