Деформации относительно

Сварочные деформации и напряжения возникают вследствие локальной пластической деформации отдельных зон сварного соединения из-за неравномерного разогрева при сварке. Металл в зоне максимального нагрева (шов и зона термического влияния), претерпевший пластическую деформацию сжатия при нагреве, после полного охлаждения получает остаточное укорочение. Это укорочение приводит к изменению формы и размеров всей сварной заготовки. Абсолютное укорочение (ДДВ и ACD) линейных элементов (ЛВ и CD) пропорционально их длине в зоне пластической деформации (ABCD) (рис. 5.58, а, б). В соответствии с этим основные закономерности процесса развития внешних сварочных деформаций сводятся к следующему: 1) абсолютное укорочение возрастает с увеличением зоны пластической деформации, т. е. с увеличением объема наплавленного металла и зоны разогрева заготовки; 2) при симметричном размещении наплавленного металла относительно центра тяжести сечения (ц. т.) свариваемых элементов изменяются только размеры последних, т. е. происходит деформация поперечной Ап и продольной Д„р усадок (рис. 5.58, в; 5.59, а); 3) при несимметричном расположении наплавленного металла относительно центра тяжести сечения также изменяется форма сварных заготовок, т. е. пронсхо-

деформации отдельных дета-лей станка, приспособления, обрабатываемой детали и инструментов; величины этих деформаций можно рассчитать с достаточной степенью точности, пользуясь методами учения о сопротивлении материалов;

В случае хрупкого разрушения <тв яз S,, и определяет действительное сопротивление отрыву или хрупкую прочность материала (рис. 40, б). При вязком разрушении (когда образуется шейка) а„ и S,t характеризуют сопротивление значительной пластической деформации, а не разрушению. В конструкторских расчетах а„ и SK практически не используются, так как трудно представить конструкцию, работоспособность которой не нарушится при пластической деформации отдельных деталей или узлов.

Жесткость. Жесткостью называется способность детали сопротивляться изменению формы (деформации) поддеиствием нагрузки. Во многих случая х деформации отдельных деталей механизма могут изменить взаимное расположение рабочих поверхностей кинематических нар, снизить точность работы механизма, вызвать концентрацию нагрузки и неравномерный износ, а иногда даже заклинивание механизма и поломку деталей В связи с этим материал, форма и размеры некоторых деталей определяются требованиями жесткости, а не прочности.

Температурные деформации отдельных звеньев могут не только исказить положение узлов машины и этим повлиять на точность

Кроме того, на условие контакта зубчатых передач оказывает влияние смазка и ее гидродинамической эффект, направление и величина сил трения, возможности пластической деформации отдельных зон, температурные влияния и другие факторы.

Начальная стадия деформирования поликристаллических материалов чрезвычайно неоднородна: сильно разнятся не только величины деформации отдельных зерен, но и существенно изменяется значение

По Н. Н. Давиденкову, различают остаточные напряжения трех родов. В основе классификации лежит объем, в котором напряжения уравновешиваются. Напряжения I рода, возникающие в процессе изготовления детали, уравновешиваются в объеме всего тела или в объеме макрочастей. Напряжения II рода формируются вследствие фазовой деформации отдельных кристаллитов, зерен и уравновешиваются в объеме последних. При наличии развитой субзерен-ной структуры напряжения будут локализоваться в объеме субзерен, которые могут иметь различное упругонапряженное состояние. Напряжения III рода уравновешиваются в микрообъемах кристаллической решетки. Причина их появления — упругие смещения атомов кристаллической решетки. Напряжения I рода часто называют тепловыми, напряжения II и III рода — фазовыми или структурными. В покрытиях обычно возникают напряжения всех родов, причем их величина колеблется в зависимости от метода напыления, толщины покрытия, природы напыляемого материала, предварительной подготовки поверхности напыления, технологического режима напыления, условий охлаждения и т. д. При нанесении покрытий возникают остаточные напряжения, которые могут иметь противоположные знаки, достигать весьма значительных величин, неравномерно распределяться в напыленном слое и основном металле. Наличие остаточных напряжений характерно для покрытий, нанесенных любыми способами.

Разработаны также физические методы (рентгеновские и ультразвуковые) определения величины остаточной деформации прямых труб и гибов паропроводов. Ультразвуковой метод может быть использован для измерения деформации отдельных

В. П. Кирпичев [70] объясняет усталостное разрушение с точки зрения поликристаллической неоднородности строения металла. Конструкционные стали и другие сплавы представляют собой мелкокристаллический конгломерат, кристаллиты которого имеют случайную ориентировку. В зависимости от ориентировки кристаллографических осей кристаллиты имеют различные упругие свойства и различную прочность в различных направлениях, т. е. обладают анизотропией. При приложении внешних нагрузок возникают пластические деформации отдельных кристаллитов даже при небольшом числе циклов. Неоднородная пластическая деформация проявляется в несовершенной упругости, следствием которой является гистерезис и необратимые потери энергии. Пластические деформации отдельных кристаллитов и их групп вызывают перераспределение напряжений как от внешних, так и от остаточных напряжений при последующих нагружениях.

Основными критериями количественной оценки склонности сплавов к разрушению были приняты: величина локальной деформации отдельных структурных составляющих в момент зарождения в них трещин, напряжения, при которых зарождаются первые микротрещины, время от момента зарождения трещин до полного разрушения образца и работа разрушения образца. Предварительно по единой методике проводились систематические исследования пластической деформации и разрушения алюминия, двойных, тройных и более сложных сплавов. Всего исследовано свыше 100 композиций сплавов систем А1—Mg, А1—Си, А1—Си—Mg.

никают главным образом от изгиба образцов вследствие неравномерного нагрева по ширине. При малой ширине пластин нагрев более равномерен и изгибная составляющая деформации относительно невелика. С увеличением ширины Ь пластины степень неравномерности нагрева, а следовательно, и изгиб пластин увеличиваются, а затем с увеличением общей жесткости опять уменьшаются. Показателем сопротивляемости образованию трещин является диапазон значений Ь, при котором образуются трещины. Чем он меньше, тем выше сопротивляемость их образованию.

действуют нормальные напряжения ог и or+ d0r, направленные радиально, и ot, направленные по касательной к окружности (тангенциально). Вследствие симметричности деформации относительно оси трубы напряжений сдвига на гранях элемента нет и поэтому аг и 0, являются главными напряжениями. Положительными будем считать напряжения растяжения. В силу осевой симметрии напряжения 0, на левой и правой гранях элемента не могут отличаться, так как они не зависят от угла ср. Запишем теперь условие равновесия элемента:

Оценивая положительные стороны и недостатки процессов обработки давлением, можно сделать вывод, что эти процессы применимы к большинству сочетаний матрица — упрочнитель в металлических композиционных материалах, однако требуют специального подхода при определении параметров процесса, таких как температура, степень деформации за проход и общая степень деформации, количество упрочнителя в материале и направление деформации относительно его укладки, количество проходов, соотношение пластичности матрицы и упрочнителя и др. Эти обстоятельства, по-видимому, являются причиной того, что процессы обработки давлением пока еще не нашли широкого применения при изготовлении композиционных материалов и полуфабрикатов из них и находятся в стадии лабораторных исследований. В настоящем разделе будут рассмотрены примеры изготовления композиционных материалов методами прокатки, прессования (экструзии), волочения.

Следует заметить, что приведенные рассуждения справедливы только для случая, когда можно пренебречь неравномерностью напряженного состояния по толщине трубки. В противном случае необходимо учитывать трехмерность напряженного состояния (в трубке — двумерное напряженное состояние). В этом случае, как и для стержня сплошного сечения, колебание деформации относительно равновесного значения достигает ве-

при приложении нагрузки. Следующий участок соответствует первой (переходной) стадии или неустановившемуся режиму ползучести и характеризуется первоначально высокой, но затем монотонно уменьшающейся скоростью деформации. Затем следует вторая стадия, соответствующая установившейся ползучести, на которой скорость деформации относительно постоянна. Наконец, третья стадия представляет режим ускоренной ползучести и завершается разрушением системы. Иногда в литературе встречаются упоминания о четвертой и даже пятой стадиях процесса, однако, как будет показано ниже, эти высшие стадии ползучести представляют собой повторение предшествующих стадий, вызванное воздействием внешней среды.

Полупроводники. В них эффект пьезосопротивления превосходит влияние изменения формы на 1—2 порядка. У монокристаллических полупроводников, наиболее широко применяемых в настоящее время, вклад /СР зависит от ориентации направления деформации относительно кристаллографических осей.

Для оболочки, учитывая симметрию деформации относительно образующих ф = 0, ф = я, принимаем

В частном случае благодаря обращению в ноль соответствующих жесткостных коэффициентов из системы (VII.48) могут выделиться одна, две или три самостоятельные пары уравнений, каждая из которых объединяет поступательную и поворотную деформации относительно одной и той же оси. Последняя может быть названа винтовой осью жесткости амортизирующего крепления.

Пусть теперь правая упругая опора имеет рассмотренную выше нелинейную зависимость силы от деформации (относительно поперечных перемещений)

которую деталь может выдержать до наступления пластической деформации, относительно меньше зависит от скорости растяжения, чем от величины разрушающего напряжения.

Постоянную интегрирования определим из деформации относительно радиуса кривизны диска (р = — R/cos а):