Деформации развиваются

Точка i*p, лежащая ниже точки fс , является температурой хрупкости. При температуре; ниже ?хр полимер становится хрупким, т.е. разрушается при очень;малой величине деформации. Разрушение происходит в результате разрыва, химических связей в макромолеку»-лв. .' ;' ;• ': •

24. Колмогоров В. Л. Напряжения, деформации, разрушение.— М.: Металлургия. 1970.— 230 с.

128. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение. —М.: Металлургия, 1970. — 230 с.

24. Колмогорове.Л. Напряжения, деформации, разрушение.— М.: Металлургия, 1970.— 230 с.

128. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение. —М.: Металлургия, 1970. — 230 с.

32. Колмогоров В. П. Напряжение, деформации, разрушение.— М.: Металлургия, 1970.— 230 с.

типом кристаллической решетки по мере развития пластической деформации на разных масштабных уровнях — микро-, мезо- и макроскопическом. Переход к большему масштабному уровню сопровождается сменой ведущего способа поглощения энергии. На каждом масштабном уровне доминирует один ведущий механизм пластической деформации, обеспечивающий поглощение материалом энергии, поступающей от внешнего источника. Разрушение любого объема материала наступает только после того, как разрешенные в условиях нагружения масштабные уровни поглощения энергии за счет пластической деформации будут исчерпаны. В зависимости от стеснения пластической деформации разрушение может наступить на любом масштабном уровне пластической деформации.

Переход на вторую стадию разрушения в мезотуннелях приводит к регулярному упругому раскрытию вершины трещины в каждом цикле приложения нагрузки, что сопровождается каскадом событий, связанных с формированием усталостных бороздок от дислокационных (единичных) трещин в полуцикле разгрузки материала в результате ротаций объемов материала в пределах зоны пластической деформации. Разрушение перемычек при этом может происходить путем сдвига и путем ротаций объемов материала. На начальной стадии формирования усталостных бороздок ротации в перемычках маловероятны, поскольку масштабный уровень для реализации этого процесса является еще недостаточным, чтобы возможно было формирование сферических частиц. Однако по мере продвижения трещины и нарастания скорости ее роста в результате увеличения коэффициента интенсивности напряжений возникает ситуация, когда формирование сферических частиц становится возможным. Этот переход происходит при достижении следующего масштаба параметров дефектной структуры внутри зоны, разграничивающего мезоуровни I и II.

Недавно было исследовано влияние морфологии и размеров упрочняющей фазы на усталостные свойства эвтектики Mg—Mg2Ni для образцов с надрезом. Изучение усталостных свойств этого сплава осложнено двумя обстоятельствами: во-первых, изменениями (в зависимости от скорости кристаллизации) кристаллографических соотношений, которые влияют на механизм деформации матрицы, и, во-вторых, влиянием газовой среды при испытаниях. Тем не менее было показано, что можно добиться повышения усталостных свойств, если усы упрочняющей фазы Mg2Ni будут мелкими и простой формы [15, 16]. Было обнаружено, что крупные и часто соединенные между собой усы, которые вырастают при низких скоростях кристаллизации, всегда разрушаются с образованием обширной сетки трещин и, следовательно, при всех исследованных уровнях деформации разрушение происходит по упрочняющей фазе. Напротив, в более мелких, отделенных друг от друга усах Mg2Ni, образующихся при высоких скоростях кристаллизации, при разрушении не создавался широкий фронт пересекающихся трещин. Кроме того, как и для системы А1—Al3Ni, имели .место разрушение волокон и -коалесценция пор при высоких циклических напряжениях, а при низких — отклонение трещин и развитие вертикальных трещин в матрице. Заметное повышение усталостной долговечности при низких напряжениях наблюдалось

После описания реакции матрицы на разрушение одной нити в работе [46] изучался многоволокнистый композит с эпоксидной матрицей, содержащей пять параллельных волокон бора. Даже в этом случае объемное содержание волокон очень мало ( ~0,1%) и результаты не могут непосредственно быть перенесены на композиты, используемые на практике. Результаты опыта на образцах с пятью нитями при низкой (0,008 мин"1) и высокой (0,8 мин"1) скоростях деформации показали, что при низкой скорости деформации происходит гораздо большее число разрывов волокна, а напряжения и деформации при разрушении выше, чем при большой скорости, а именно: при малой скорости было 5 разрывов на каждое волокно, разрушающее напряжение 2180 фунт/дюйм2, деформация 0,075; при высокой скорости — менее чем по одному разрыву на волокно, разрушающее напряжение 1150 фунт/дюйм2, а деформация 0,0125. По-видимому, при более низкой скорости нагружение вызывает постепенное перераспределение нагрузки и разрушение нитей происходит в соответствии с их вариацией прочности от точки к точке. При более высокой скорости деформации разрушение одного волокна быстрее распространяется через матрицу и быстрее создает в соседних волокнах разрушающие напряжения.

Все три вида разрушений встречаются в практике эксплуатации энергетических установок, и по морфологическим особенностям разрушения можно судить об условиях их работы. Так, вязкое разрушение часто имеет место при повышении температуры при работе труб поверхностей нагрева в условиях ползучести. Разрушение путем образования клиновидных трещин вызвано повышенным уровнем неучтенных расчетом напряжений в условиях стесненной деформации в зонах концентрации напряжений, а также может быть связано с охрупченным состоянием металла. Разрушение порообразованием обычно происходит в результате длительной эксплуатации.

Для определения модулей и прочности при сдвиге существует гораздо больше типов образцов, чем для определения других свойств (см. работы [2, 149]). Одной из причин такого разнообразия является существование трех различных типов сдвигового нагружения: 1) сдвиг в плоскости, при котором сдвиговые деформации развиваются только в плоскости пластины из композита; 2) сдвиг или кручение, при котором поперечное сечение бруска или тонкой пластины из композита подвержено крутильным деформациям; 3) поперечный или межслойный (в случае слоистого композита) сдвиг, при котором пластина из композита подвергается сдвиговым деформациям в плоскости, перпендикулярной плоскости пластины.

Термоциклическое нагружение происходит при специфических условиях, основными из которых являются неизотермиче> кое деформирование материала, обусловливающее различную интенсивность накопления повреждений в первой и второй частях цикла; одновременное накопление статического и циклического повреждений в течение каждого цикла; разнородный характер повреждений (при tmax материал подвергается более или менее длительному воздействию статической нагрузки с соответствующим повреждением границ зерен, а при ?тт — кратковременному упругопластическому деформированию, при котором деформации развиваются главным образом за счет сдвигов в теле зерен). Двойственный характер накапливаемого повреждения определяет и особый вид циклического упрочнения при термоусталости, выражающийся в чередовании процессов упрочнения и разупрочнения. Все эти обстоятельства проявляются и в характере разрушения при. термоциклическом нагружении, который, как упоминалось, является более сложным, чем при простых видах нагружения — механической усталости и длительном статическом нагружении.

Для изучения поведения металла в условиях различных процессов обработки металлов давлением, когда большие пластические деформации развиваются за сравнительно ограниченное время, используют методы кратковременных механических испытаний.

При оценке результатов опытов по исследованию предельного сопротивления пластичных материалов необходимо иметь в виду, что предел несущей способности образцов в виде растянутых стержней и тонкостенных трубок, подвергающихся в различных сочетаниях действию осевой растягивающей силы, крутящего момента, внутреннего, а иногда и внешнего давления, исчерпывается во многих случаях не в связи с собственно разрушением, т. е. трещинообразованием, а в связи с возникновением неустойчивости равномерного деформирования. Потеря устойчивости приводит к локализации пластических деформаций в виде шейки, наблюдаемой в обычных опытах на растяжение образцов пластичных материалов, или в виде местного вздутия в стенке трубки. Местные пластические деформации развиваются некоторое время без разрушений при снижающихся нагрузках, как это видно, например, из диаграммы растяжения образца в разрывной машине с ограниченной скоростью смещения захватов, а уже затем в зоне наиболее интенсивных деформаций возникает трещина.

Следует отметить, что чем больше величина показателя скоростного упрочнения штампуемого листового материала т (рис. 6), тем большие скорости деформации возникают в зонах сечения детали с одинаковыми напряжениями, т.е. тем больше металла заготовки может перетечь в зону активной деформации (утонение листа будет меньше). В большинстве случаев утонение при штамповке на обжим меньше, чем при штамповке на вытяжку, однако с уменьшением расстояния между рифтами эта разница уменьшается (рис. 4). При штамповке на вытяжку рифтов полукруглого сечения максимальные деформации развиваются в зоне радиуса R, а при штамповке на обжим — в зоне радиуса г.

Пример напряженного и деформированного состояния в диске турбины показан на рис. 4.7 [4, 14]. Как упоминалось выше, температурные напряжения на ободе в период запуска и стационарной работы сжимающие; суммарные окружные напряжения в этой зоне поэтому оказываются незначительными. Основную нагрузку на обод создают усилия от рабочих лопаток. Как показывает эпюра рис. 4.7, а, наиболее напряженные зоны в диске — у отверстия в ступице и в полотне, где сказывается влияние концентрации напряжений. На рис. 4.7, б показано распределение пластических деформаций по радиусу; как видно, наибольшие деформации развиваются на контуре отверстия в ступице. Зоны перехода в полотне также имеют повышенную деформацию. Кинетика напряженного состояния в течение первых семи циклов, установленная авторами [4, 14], показана на рис. 4.7, в. Как видно из этого рисунка, размах деформаций и их величина в экстремальных точках цикла, а также коэффициент асимметрии цикла деформирования существенно изменяются уже в первых циклах деформирования. Очевидно, что для расчета циклической долговечности следует использовать размах деформаций в стабилизированном цикле, если стабилизация вообще происходит. В ином случае необходимо использовать представления о закономерностях суммирования повреждений от нестационарных нагрузок, например, так, как это будет показано ниже на примере расчета диска малоразмерного газотурбинного двигателя.

В основных нормативных документах, используемых в настоящее время на стадии проектирования (см. гл. 1), предусматривается расчет тонкостенных металлических оболочек на действие статических нагрузок. Однако в действительности в процессе эксплуатации такие конструкции подвергаются многократным повторно-статическим и нерегулярным циклическим воздействиям, вызванным периодическим накоплением и опорожнением резервуаров и сосудов, профилактическими осмотрами и ремонтами конструкций, периодическим изменением давления в газгольдерах, магистральных трубопроводах, химических аппаратах. Поскольку в области краевого эффекта, в зонах концентрации напряжений (вблизи патрубков, штуцеров, фланцевых и других видов соединений) пластические деформации развиваются при относительно низких номинальных напряжениях, то циклическое пластическое деформирование приводит к возникновению в этих зонах усталостных трещин при весьма малом числе циклов нагружения, составляющем 102—104.

Указанные деформации развиваются в малых материальных

При термической обработке сварных деталей ползучесть металла возникает как в процессе нагрева, так и в процессе выдержки; причем пластические деформации развиваются не только в зоне сварных соединений, которая подвержена образованию трещин термической обработки (ТТО), но и в соседних участках. Вследствие этого диссипация упругой энергии идет более интенсивно и возможность образования трещин уменьшается. В опытах [25] получено, что релаксация напряжений от одинакового начального уровня происходит несколько быстрее в металле, прошедшем термический цикл сварки, по сравнению с металлом того же химического состава, но в состоянии отжига.

К более общему критерию нагружения можно придти так. Основной мерой пластической деформации является работа пластической деформации Ар. При нагружении пластические деформации развиваются, и приращение работы пластической деформации должно быть положительным:

По мере приближения к предельному состоянию деформации тела, как правило, быстро возрастают в направлении действия нагрузок. Если последние вблизи предельных значений возрастают пропорционально одному параметру, то деформации развиваются в определенном направлении, и влияние пути нагружения все более ослабевает.

в несколько десятков раз превосходящих максимальные упругие деформации. Это позволяет заключить, что если, начиная с некоторого момента, деформации развиваются в определенном направлении, то напряженные состояния, подсчитываемые по обеим теориям пластичности, сближаются.