Деформация напряжение

Опыты показывают, что упругая деформация наблюдается, пока величина действующих на тело сил не превысит определенного для каждого тела предела; при действии большей нагрузки

В процессе повторного нагружения циклический характер изменения приобретает и деформация в направлении статического напряжения. Эта деформация, как отмечено выше, синхронно увеличивается с ростом уровня циклического напряжения в исходном нагружении, изменяет знак приращения на противоположный после реверса циклической нагрузки, подобно поцикловому изменению ширины петли гистерезиса на плоскости циклическое напряжение—деформация наблюдается быстрая стабилизация процесса и на плоскости статическое напряжение—деформация.

3. При недостаточно высокой частоте поверхности или наличии дефектов закалки возникают тонкие иглообразные поры, которые в большинстве случаев располагаются в направлении качения. По мере увеличения нагрузки скорость возникновения, число и размеры этих повреждений увеличиваются. Повреждения имели глубину 2—8 мк и диаметр до 70 мк. При больших нагрузках и невысокой твердости, т. е. когда имеет место относительно большая пластическая деформация, наблюдается возникновение не пористости, а трещин, которые первоначально располагаются по середине дорожки качения в направлении качения. С течением времени трещины возникают и по бокам, причем они направлены перпендикулярно направлению качения. При очень большой твердости сопряженных роликов (HV=890) наблюдается питтинг, который в этом случае развивается раньше, чем возникает пористость или образуются трещины.

Диаграммы деформации продольных однонаправленных образцов обоих материалов при всех исследованных температурах носят практически линейный характер. Поперечные образцы однонаправленного боропластика при температуре 76 и 4 К также разрушаются с пренебрежимо малой текучестью; некоторая пластическая деформация наблюдается при 295 К. Все образцы ±45°-ные и поперечные однонаправленные образцы боралюминия при всех изученных тем-

ние от первоначально линейного (упругого) характера кривой на диаграмме напряжение —деформация наблюдается уже при небольших уровнях нагружения. 'Снятие нагрузки приводит к значительным остаточным деформациям, достигающим 10—15% общей деформации. Отмечается [192], что для цикла нагружения до 100 кгс/см2 с последующей разгрузкой остаточная деформация увеличивается с ростом температуры графитации материала:

Основные технические характеристики ГПМ определяются химическим строением и свойствами полимеров, из которых они изготовлены, а также (в меньшей степени, в основном для пенопластов) составом газообразной фазы (табл. 84). Так, например, ГПМ, в основе которых лежат полимеры с цепным строением макромолекул, в большинстве случаев имеют более низкую теплостойкость и формоустойчивость, повышенную газопроницаемость и сравнительно высокие показатели прочностных свойств (табл. 84—89) по сравнению со вспененными и от-вержденными полимерами трехмерной структуры. Последние (например, пеносиликон К-40, пенокарбамид «мипора» и пено-фенопласт ФФ), отличающиеся повышенной жесткостью и хрупкостью (в исходном состоянии), являются относительно теплостойкими; их частичная деформация наблюдается при температурах, соответствующих прохождению деструктивных процессов (рис. 23).

3. При недостаточно высокой частоте поверхности или наличии дефектов закалки возникают тонкие иглообразные поры, которые в большинстве случаев располагаются в направлении качения. По мере увеличения нагрузки скорость возникновения, число и размеры этих повреждений увеличиваются. Повреждения имели глубину 2—8 мк и диаметр до 70 мк. При больших нагрузках и невысокой твердости, т. е. когда имеет место относительно большая пластическая деформация, наблюдается возникновение не пористости, а трещин, которые первоначально располагаются по середине дорожки качения в направлении качения. С течением времени трещины возникают и по бокам, причем они направлены перпендикулярно направлению качения. При очень большой твердости сопряженных роликов (HV = 890) наблюдается питтинг, который в этом случае развивается раньше, чем возникает пористость или образуются трещины.

ный после реверса циклической нагрузки, подобно поцикловому изменению ширины петли гистерезиса на плоскости циклическое напряжение—деформация наблюдается быстрая стабилизация процесса и на плоскости статическое напряжение—деформация.

§ 2. Износ паровозных деталей является результатом* их истирания и деформации. Объемная деформация наблюдается у деталей, изготовленных из цветных сплавов, и свидетельствуют о том, что напряжения, возникающие в деталях, выше предела текучести сплавов. Истирание поверхностей протекает наиболее активно при сочетании в трущихся парах черных металлов (стали, чугуна), причем разрушаются в этих случаях обе поверхности; истирание стальных поверхностей, спаренных с поверхностями из цветных сплавов, незначительное, тогда как истирание цветных сплавов в некоторых случаях интенсивное и сопровождается намазыванием их на сталь.

Анализ последовательных стадий деформации образцов Ду 500 после 100 тыс. эксплуатации с замером локальной деформации конкретных зерен выявило неоднородность локальной деформации, обусловленной разнозернистостью труб Ду 500. Наименьшая локальная деформация наблюдается в крупных зернах 1—3 балла, наибольшая — в группах зерен 5—6 баллов, расположенных по границам больших зерен, а также в приграничных областях. Внутри крупного зерна локальная деформация составляет 8,5%, а на границе и в мелких зернах — 14%. Неоднородность деформации приводит к появлению внутренних локальных напряжений, что может привести к появлению микротрещин в условиях эксплуатации и особенно при переменных режимах и гидравлических ударах.

При исследовании диссипативных процессов в механике сплошных сред широкое признание также получил предложенный Друккером [76-78] постулат устойчивости, имеющий большое значение, в частности, для теории пластичности [122]. Постулат базируется на предположении, что новая необратимая деформация не может возникнуть самопроизвольно. Для ее создания нужно затратить энергию. Бели в замкнутом цикле приложения и снятия внешних сил возникает пластическая деформация, то работа этих сил на вызванных ими перемещениях должна быть положительной. Несмотря на естественность указанного предположения, постулат Друккера не является абсолютно строгим в термодинамическом смысле, поскольку цикл изменения напряжений, вообще говоря, не возвращает материал в исходное состояние [192]. Вместе с тем, постулат служит основой классификации материалов по признаку устойчивости [218]. Согласно определению Друккера, материал на стадии разупрочнения, рассматриваемый в отрыве от окружающей его деформируемой среды, классифицируется как неустойчивый. При этом автор известного постулата отмечал, что понижение кривых напряжение-деформация наблюдается все же у горных пород, бетона, плотных грунтов, затвердевших глинистых почв и металлов [192], а применение лишь в противном случае термина "устойчивый" не вполне оправданно [77]. Тем не менее, определение материала с ниспадающей ветвью диаграммы деформирования как "неустойчивого" приводит к сомнениям по поводу его существования. Сама осуществимость состояний материала на стадии разупрочнения требует специальных доказательств [186, 228].

ной формы и др.). Таким образом, сопротивление деформированию носит устойчивый или неустойчивый характер. Устойчивое сопротивление деформированию обычно сопровождается с ростом внешней нагрузки (например, при нагружении монотонно возрастающей силой). Переход из устойчивого в неустойчивое состояние сопровождается снижением интенсивности роста или спадом внешней нагрузки и называется предельным состоянием, а параметры, соответствующие ему, - критическими (критическая сила, деформация, напряжение, энергия). Формы потери устойчивости сопротивления деформации разнообразны, например, переход металла из упругого в пластическое состояние, локализация деформаций (шейко-образование) при растяжении, потеря устойчивости первоначальной формы при действии напряжений сжатия и др. Разрушение нередко происходит при нормальных условиях эксплуатации конструкций, когда в целом металл испытывает макроупругие деформации. Такие разрушения, как правило, реализуются при наличии дефектов и конструктивных концентраторов. Последние вызывают локальные перенапряжения и образование микротрещин. Трещины в металле могут существовать и до эксплуатации конструкции, например, холодные и горячие трещины в сварном соединении. При рабочих нагрузках, вследствие действия временных факторов разрушения, происходит медленный, устойчивый рост исходных трещин и при определенных условиях наступает период неустойчивого (быстрого) распространения и окончательного разрушения. Определение критических параметров неустойчивости росту трещин является основной задачей механики разрушения. Критерии механики разрушения, как и феноменологические теории прочности, постулируются на основании какого-либо силового, деформационного или энергетического параметра R (рис.2.7). Условием неустойчивости тела с трещиной является (быстрое распространение трещины).

Модуль упругости не зависит от структуры металла; его величина определяется силами межатомного сцепления. При напряжении выше ар наряду с упругой начинает развиваться пластическая деформация. Напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2%, на» зывается условным пределом текучести (<т0,а), • а напряжение," соответствующее максимальному напряжению,

При низкотемпературной деформации в несколько проходов (используется также термин «дробная деформация») напряжение течения

Рис. БО. Влияние среды и потенциала поляризации на диаграмму напряжение — деформация сплава 12Х25Н60В15: / — на воздухе; 2 — в электролите при стационарном потенциале; 3 — в области Фладе-потенциала; 4 — s области пассивного состояния; 5 — в области транспассивности

в 1 н. H2SO4 при анодной потенциостатической поляризации во всех характерных областях поляризационной кривой. Измерение механических характеристик и запись диаграммы деформация — напряжение осуществляли при помощи тензометрического устройства по методике, описанной в п. 2). В этом случае электрохимическую ячейку заменяли ванной, позволяющей поляризовать всю рабочую часть (базу) образца, исследуемого на механические характеристики. Скорость деформирования составляла 8 мм/мин. Утонение образца в результате электрохимического растворения было незначительным и при измерении с точностью до 0,005 мм не обнаруживалось. Проводили не менее пяти параллельных опытов при комнатной температуре. Сходимость опытов была хорошей. Результаты исследования приведены на рис. 50 и 51. Из этих рисунков следует, что с увеличением плотности анодного тока относительное удлинение б сплава 12Х25Н60В15 возрастает более, чем на 40%, по сравнению с деформацией на воздухе, причем

— Диаграмма «деформация-напряжение> 4 — 308

— Диаграмма «деформация-напряжение» 4 — 308

Кривые влияния скорости нагружения при растяжении органического стекла изображены на фиг. 33. До определённого значения напряжение и деформация имеют линейную зависимость, и скорости деформации не влияют на предел прочности материала при растяжении (a^). С увеличением скорости деформации а/, возрастает. Следовательно, величина напряжения,

Фиг. 33. Диаграмма „деформация-напряжение" при растяжении двухдюймового образца из органического стекла при t = = 4и° С. Скорости растяжения: 7—1,27 мм/мин; 2—2,54MMJMUH\ 3 — 5,08 мм/мин; 4 — 10 Д6

Фиг. 34. Диаграмма .деформация- напряжение" для текстолита и гети-накса: /—гетинакс в направлении "тах. 2—ге-тинакс в направлении под углом <45°; 3—гетинакс в направлении "m in; ^—текстолит в направлении основы; 5 — текстолит в направлении под углом < 45°; 6 — текстолит в направлении утка.

в) истинный сдвиг g = и]— еч. Расчет наибольшего истинного удлинения из условного сдвига см. [9], [40]. Расчет напряжений по замеренным пластическим деформациям производится на основании диаграммы деформация -напряжение из опытов на кручение (при плоской деформации; для металлов, подчиняющихся закону обобщенной кривой течения). При определении концентрации напряжений в материалах, не подчиняющихся закону обобщенной кривой, снимается диаграмма деформация—напряжение на плоском образце, имеющем близкое к рассматриваемому деформированное состояние.