Деформации предшествующей

Рассматривается наиболее неблагоприятный (в плане прочности) случай, когда царапина (риска) расположена в продольном направлении (рис.4.34,а). Это обусловлено тем, что окружные напряжения, действующие перпендикулярно ослабленному дефектом сечению, в два раза больше, чем продольные напряжения. В силу того, что труба длинная, то в продольном направлении деформации практически отсутствуют (плоская деформация). Радиальные напряжения на внутренней поверхности равны действующему давлению, которые пренебрежительно малы в сравнении с действующими окружными и продольными напряжениями. На внешней поверхности радиальные напряжения равны нулю. Таким образом, в данном случае имеет место плоское напряженно-деформированное состояние металла.

Рассматривается наиболее неблагоприятный ( в плане прочности) случай, когда царапина (риска) расположена в продольном направлении (рис.22^1). Это обусловлено тем, что окружные напряжения, действующие перпендикулярно ослабленному дефектом сечению, в два раза больше, чем продольные напряжения. В силу того, что труба длинная, то в продольном направлении деформации практически отсутствуют ( плоская деформация ). Радиальные

Из сказанного ясно, что в представлении об абсолютно жестких связях не содержится никакой новой физической картины по сравнению с той, которую мы рассматривали выше, учитывая, что все реальные тела деформируются и поэтому действуют с определенными силами на другие тела, с которыми они соприкасаются. Все дело в том, что пока деформации связей достаточно малы, можно найти движение тела, не определяя сил, действующих со стороны связей, а следовательно, не учитывать деформаций, которыми эти силы определяются, т. е. рассматривать связи как абсолютно жесткие. Замену реальных достаточно жестких связей (для которых деформации практически уже не нужно учитывать) воображаемыми абсолютно жесткими связями можно представлять себе как непрерывный переход. При достаточно жестких связях величина силы, действующей со стороны связи на ускоряемое тело, уже не зависит ни от величины деформации, пи от упругости связи. Так, например, в рассмотренном случае сила, действующая со стороны нити,

визуально распространение импульса в твердом теле (тем более, что ь твердом теле трудно создать большие деформации) практически невозможно. Картину распространения импульса в упругом стержне можно продемонстрировать на модели такого стержня (рис. 269), состоящей из большого числа одинаковых шароз, подвешенных на длинных нитях и связанных между собой одинаковыми достаточно мягкими пружинами.

Пределом упругости ауп называется то наибольшее напряжение, до которого деформации практически остаются упругими.

Данные, приведенные на рис. 10, свидетельствуют о том, что начавшийся неоднородный процесс деформирования по микрообластям закрепляется и в ходе дальнейшей пластической деформации практически не происходит перераспределения очагов повышенной и пониженной деформации или снижения микронеоднородности деформации. Величина микронеоднородности деформации в значительной степени зависит от легированности титановых сплавов и вида структуры. Относительная локальная неоднородность деформации, оцениваемая параметром (г? — = е,-/еср —1 (где е/ —относительная деформация /-того участка; еср — средняя относительная деформация образца), для чистого титана изменяется от —1 до +1. Таким образом, в локальных объемах относительная деформация может превышать среднюю в 2 раза. Повышение содержания легирующих элементов (At, V, Cr, Zr и др.), а также элементов внедрения приводит к увеличению относительной неоднородности деформации до 3—4, т.е. величина локальной деформации может превышать среднюю деформацию в 3—5 раз.

Следует отметить, что Си после РКУ-прессования может показывать и относительно низкую пластичность при растяжении (10%) [326]. По-видимому, это связано с высокой долей малоугловых границ зерен присутствующих в образцах после определенных режимов РКУ-прессования. В работе [61] испытывали Си со средним размером зерен 210 нм при сжатии. Испытание проводилось при комнатной температуре с начальной скоростью деформации 1,4 х 10~3с~1. Было также обнаружено, что деформационные кривые для Си с различным размером зерен различаются по форме. Типичными особенностями кривой деформации сжатием в случае наноструктурной Си являются: высокое напряжение течения, равное 390 МПа, значительное начальное деформационное упрочнение в узком интервале степеней деформации (примерно 5 %) на начальной стадии деформации, практически полное отсутствие деформационного упрочнения на последующей стадии деформации. Напряжение течения на второй стадии составило около 500 МПа. В то же время пластичность наноструктурной Си была высока. Образцы при сжатии не разрушались даже после максимальной деформации, которая в данном эксперименте равнялось 83%.

По данным Гудремона удельное сопротивление легированных сталей при деформации практически не изменяется [Л. 19].

При 900 и 20° С неоднородность продольной микродеформации больше, чем поперечной как при малых, так и особенно при больших деформациях, что является характерным для зоны равномерной деформации. В отличие от этого при температуре 1100° С уровень неоднородности продольной и поперечной микродеформации практически одинаков.

Ранее было показано [1], что уровень неоднородности микро-деформации практически не зависит от вида нагружеиия (растяжение, сжатие). Но поскольку прокатка наилучшим образом моделируется сжатием [2], то некоторые вопросы процесса рекристаллизации изучали при осадке цилиндрических образцов при высоких температурах. Высокотемпературную осадку проводили при температурах от 1200 до 900° С, степень деформации — от 10 до 40%, время выдержки после нагружения — от 5 до 120 с. Во всех случаях температура аустенизации составляла 1200° С.

Наблюдение методами обычной световой микроскопии за процессами, предшествующими деформации, практически неосуществимо, так как накапливание внутренних напряжений, полигонизация и тому подобные явления, приводящие в дальнейшем к проявлению сдвигов и перемещений, сказывающихся на образовании микрорельефа на поверхности образца, не могут быть выявлены оптическими методами. Для исследования этих явлений целесообразно применение рентгеноструктурного анализа, позволяющего осуществлять прецизионное измерение периода решетки, оценку микро- . напряжений, фрагментации и разворота зерен и др.

Каждый из трех типов деформации характеризуется соответствующими критериями разрушения. Применимость того или иного критерия зависит от общей деформации, предшествующей разрушению. Области применимости критериев представлены заштрихованными зонами под диаграммой деформирования (рис. 3.2). Для первой зоны (до точки А) характерно однопараметрическое описание поля напряжений в вершине трещины. При этом для каждого из трех видов деформации параметрами являются коэффициенты интенсивности напряжений Kj, KH, Кщ. Разрушение наступает в момент достижения одного из параметров (или их комбинации) некоторого критического уровня, например, Kj = К1с, где К1с — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений или вязкость разрушения для трещин нормального отрыва. При этом пластическая деформация в вершине трещины должна быть минимальной.

Каждый из трех типов деформации характеризуется соответствующими критериями разрушения. Применимость того или иного критерия зависит от общей деформации, предшествующей разрушению. Области применимости критериев представлены заштрихованными зонами поддиаграммой деформирования (рис. 3.2). Для первой зоны (до точки А) характерно однопараметрическое описание поля напряжений в вершине трещины. При этом для каждого из трех видов деформации параметрами являются коэффициенты интенсивности напряжений Kt, Кп, Кш. Разрушение наступает в момент достижения одного из параметров (или их комбинации) некоторого критического уровня, например, Kj = К1с, где К1с — критическое значение коэффициента интенсивности напряжений или вязкость разрушения для трещин нормального отрыва. При этом пластическая деформация в вершине трещины должна быть минимальной.

Теория Гриффитса в оригинальной форме удобна для хрупких тел. В случае пластичных металлов размер готовых трещин, удовлетворяющих критерию Гриффитса (5.2), должен достигать нескольких миллиметров, что на практике редко встречается. А. В. Степанов [377] предположил, что такие трещины в металлах зарождаются в процессе пластической деформации, предшествующей разрушению 1. Оро-ван [378] и Ирвин [379] модифицировали теорию Гриффитса для случая разрушения более пластичных материалов и показали, что соотношение (5.2) будет справедливо, если в нем параметр поверхностной энергии YO заменить на параметр эффективной поверхностной энергии 7эф, который учитывает пластическую деформацию, предшествующую разрушению. В последующих работах [380] было показано, что эффективная поверхностная энергия является температурнозависимой характеристикой, в интервале температур хрупко-пластичного перехода изменяется на 2 — 3 порядка и имеет единую с пределом текучести тер-моактивационную природу.

Часто вид разрушения устанавливают по величине пластической деформации, предшествующей разрушению; хрупкому разрушению не предшествует пластическая деформация. Вязкое разрушение связывают со значительной пластической деформацией. Однако при таком подходе нередки несоответствия энергетических затрат собственно на разрушение с величиной пластической деформации. Возможны случаи, когда хрупкое разрушение (сколом) происходит после значительной пластической деформации, в то же время разрушение пластичных металлов, также претерпевших большую деформацию, часто не требует больших затрат энергии. Высокопрочные современные материалы, разрушаясь вязко, не обнаруживают высоких пластических свойств.

Низкотемпературное пластичное разрушение — разрушение путем слияния пор, зародившихся в процессе пластической деформации, предшествующей разрушению.

Основной разделительной линией диаграммы ИДТ является кривая 6 температурной зависимости величины равномерной деформации е0 материала (рис. 5.18). При деформациях, превышающих е0, в образце формируется шейка, и диаграмма ИДТ отражает соответственно уже локальный характер пластической деформации, предшествующей разрушению. Наблюдаемая температурная зависимость равномерной деформации описывается [332] выражением, полученным на основе представлений о параболическом деформационном упрочнении в три стадии [330, 332]

В области упругопластического нагружения накопление и рост повреждений определяются развитием макроскопических пластических деформаций во всем объеме металла и прежде всего в его поверхностных слоях. Физический смысл накопления повреждений заключается -в достижении вполне определенной суммарной пластической деформации, предшествующей появлению трещин и характерной для каждого металлического материала.

тойчивости течения), либо величина пластической деформации, предшествующей агонийной стадии развития повреждений, либо суммарная остаточная пластическая деформация при разрыве;

Влияние деформации, предшествующей разрушению при однократном нагружении, выражается, например, в следующей

РЕВИНДЕРА ЭФФЕКТ — физико-хи-мич. влияние среды на механич. св-ва материалов, не связанное с коррозией, растворением и др. химич. процессами. Р. э. проявляется в понижении прочности и облегчении упругой и пластич. деформации под влиянием адсорбции (поглощения молекул из окружающей среды поверхностями, развивающимися в деформируемом теле). Р. э. проявляется у металлич. моно-и поликристаллов, полупроводников, ионных кристаллов, бетонов, стекол, горных пород и т. д. Величина Р. э. зависит от темп-ры, величины напряжения, способа нагружения, состава и структуры материала и резко зависит от времени нагружения. Наиболее сильно Р. э. проявляется в тех случаях, когда за время деформации, предшествующей разрушению, вновь возникающие поверхности успевают покрыться адсорбционными слоями. Это имеет место в процессах ползучести при длит, статич. нагружении, в процессах усталости. При переходе от моно- к поликристаллич. металлам Р. э. значительно ослабляется, т. к. облегчение деформации сосредоточивается в поверхностных слоях и не распространяется в глубь тела. Наибольшее понижение поверхностной энергии материалов (почти до нуля) вызывают расплавленные среды, близкие по мол. природе к деформируемому телу: напр., если более тугоплавкие металлы и сплавы при нагружении находятся в среде жидких более легкоплавких металлов (в частности, наличие ртутной пленки на монокристаллах цинка уменьшает прочность и пластичность в десятки раз). Р. э. часто вреден для конструкционных материалов, т. к. понижает их прочность и пластичность. Для облегчения обрабатываемости резанием и для ускорения и улучшения прирабатываемости при трении Р. э. полезен. Защита поверхности деталей от

Максимально возможное значение коэффициента j — 2,6 ... 3,0 соответствует объемно-напряженному состоянию в условиях плоской деформации, которое может иметь место в локальной зоне у вер'шины поверхностной или внутренней трещины, вершина которой достаточно отстоит от свободных поверхностей конструктивного элемента [16, 121]. В этом случае хрупкий отрыв может наступать при крайне ограниченной пластической деформации, предшествующей моменту страгивания трещины. Отсюда следует, что* анализ условий реализации характерных типов разрушения (хрупкого, квазихрупкого, вязкого) целесообразно проводить применительно к максимально жесткому НДС, то есть при растяжении элементов с поверхностной трещиной.