Деформации удлинения

Сварочные деформации вследствие изменения размеров и формы конструкций существенно затрудняют их сборку, ухудшают внешний вид и эксплуатационные качества. Сварочные напряжения снижают сопротивляемость сварных конструкций разрушению, особенно при воздействии циклических нагрузок и агрессивных сред. Поэтому применяют различные способы уменьшения или устрайе--ния сварочных деформаций и напряжений.

Позднее эта точка зрения была распространена и на металлы, которые не образуют интерметаллидных соединений, но для которых характерно изменение фаз или образование сегрегации легирующих элементов или примесей в вершине трещины в ходе пластической деформации; вследствие градиента состава здесь образуются гальванические элементы. Варианты этой теории содержат предположение, что трещины образуются механически и что электрохимическое растворение необходимо только для периодического сдвига барьеров при росте трещины [25]. Но хрупкое разрушение пластичного металла вряд ли возможно в вершине трещины. Кроме того, было показано, что удаление раствора РеС13 из трещины, образованной в напряженном монокристалле Cu3Au, сопровождается релаксацией напряжений в кристалле и —

прочности от размеров данных дефектов. Для исследования совместного влияния степени механической неоднородности, размеров дефектов и геометрических параметров стыковых швов на прочность сварных соединений воспользуемся методом линий скольжения. Сущность данного метода заключается в следующем. В любой точке тела, находящегося в пластическом состоянии (при плоской деформации), вследствие закона парности касательных напряжений существует два взаимно перпендикулярных направления, вдоль которых указанные напряжения принимают максимальные значения, равные пределу текучести при сдвиге (т j_ = k). Переходя непрерывно от точке к точке и откладывая векторы максимального касательного напряжения, которые в соседних точках будут отличаться только по направлению, получаем кривые аир — траектории максимальных касательных напряжений или линий скольжения (рис. 2.2, а). Распространяя указанное построение на всю практическую область деформируемого тела, можно получить ортогональную сетку линий скольжения (рис. 2.2, б).

ных соединений отдельных участков трубопровода. Такими соединениями служат компенсаторы - устройства, снижающие общую жесткость системы и воспринимающие ее деформации вследствие изменения своей длины или за счет поворота. В некоторых случаях в самокомпенсирующих системах дополнительно следует устанавливать компенсаторы для уменьшения усилий на опорах или в примыкающем оборудовании. В целом установка компенсаторов рекомендуется в следующих случаях: « когда по условиям генерального плана невозможно скомпоновать систему с

В отличие от объемного напряженно-деформированного состояния при трении максимальные напряжения возникают во всех микрообъемах поверхностного слоя. Это происходит не одновременно вследствие дискретности контакта и зависит от скорости относительного перемещения поверхностей. Напряженно-деформированное состояние в контактной зоне при трении весьма специфично и характеризуется следующими факторами: 1) высоким значением отношения поверхности к деформируемому объему при прямом силовом воздействии на структуру поверхностного слоя в зонах фактического контакта, поэтому пластическая деформация локализуется в тонких поверхностных слоях; 2) высокой однородностью пластической деформации и аномальной пластичностью поверхностных слоев; это обусловлено наличием сверхвысоких гидростатических давлений в зоне контакта, знакопеременным характером приложения сдвигающих напряжений, а также эффектом адсорбционного поверхностного пластифицирования при наличии смазочной среды с поверхностно-активными веществами (эффект П.А. Ре-биндера); 3) воздействием среды, обусловливающим трансформацию фазового состава, структуры, а следовательно, и деформируемости поверхностных слоев при трении.

Процессы деформации и диффузии элементов окружающей среды (газов, смазочных материалов), протекающие одновременно, взаимно усиливают друг друга и оказывают существенное влияние на механизм пластической деформации. Вследствие особенностей, указанных выше, напряженное состояние деформированного объема не может быть описано математически с помощью существующих теорий механики сплошной среды без очень грубых допущений. Изучение физических механизмов пластической деформации при трении возможно при использовании комплексного подхода, включающего изучение интегральной картины процесса с применением современных методов структурного анализа тонких поверхностных слоев (например, метода рентгеноструктур-ного анализа), а также дифференцированного исследования влияния отдельных факторов путем постановки специальных модельных опытов.

магничивания ферромагнетика. Но количество ферромагнитной фазы при пластической деформации не изменяется, поэтому магнитное насыщение (4лУ5) остается неизменным (рис. 62, а), а магнитная проницаемость, магнитная восприимчивость и остаточная индукция уменьшаются. При малой степени деформации, вследствие сближения

прочности от размеров данных дефектов. Для исследования совместного влияния степени механической неоднородности, размеров дефектов и геометрических параметров стыковых швов на прочность сварных соединений воспользуемся методом линий скольжения. Сущность данного метода заключается в следующем. В любой точке тела, находящегося в пластическом состоянии (при плоской деформации), вследствие закона парности касательных напряжений существует два взаимно перпендикулярных направления, вдоль которых указанные напряжения принимают максимальные значения, равные пределу текучести при сдвиге (т = /с). Переходя непрерывно от точке к точке и откл адывая векторы максимального касательного напряжения, которые в соседних точках будут отличаться только по направлению, получаем кривые аир — траектории максимальных касательных напряжений или линий скольжения (рис. 2.2, а). Распространяя указанное построение на всю практическую область деформируемого тела, можно получить ортогональную сетку линий скольжения (рис. 2.2, б).

С абстракцией «абсолютно твердое тело» мы встречаемся в тех явлениях, для которых масса, форма и размеры тела существенны, но изменения формы — деформации настолько малы, что ими можно пренебречь. На такой абстракции основана вся аэрогидромеханика, . так как аэро- и гидродинамические силы весьма чувствительны к размерам и форме самолетов, кораблей и подводных лодок. Следовательно, самолеты и корабли должны быть настолько жесткими, чтобы неизбежно возникающие при их движении деформации вследствие своей малости не влияли существенно на аэродинамические силы, например на лобовое сопротивление или подъемную силу самолета. Таким же образом при определении реакций опор (противодействий) на жесткие балки в строительной практике можно пренебречь малыми деформациями, прогибами. Но всякая абстракция по самой своей сути конкретна, т. е. она относится к определенному кругу явлений и не может автоматически переноситься на явления другого порядка. Например, при изучении внутренних сил в жестких балках, при изучении вопросов прочности нужно строго учитывать те малые деформации, которыми мы пренебрегаем при определении внешних сил — реакций опор. Наука сопротивления материалов так и поступает. Используя методы статики абсолютно твердого тела, определяют внешние силы, а затем изучают внутренние силы и деформации и их связь под действием уже известных внешних сил. Таким образом, задачи сопротивления материалов, как правило, вклю-

Понижение пластичности дисперсноупрочненных сплавов при пластичном характере разрушения связано с локализацией пластической деформации вследствие потери механической устойчивости образцов на пределе прочности при растяжении [408].

Субструктура может появиться даже в очень чистых сортах железа, например в карбонильном и армко-железе. Особенно часто ее наблюдают в малоуглеродистых сталях с грубым зерном. Границы субзеренной структуры выявляются в форме довольно длинных прожилок или ряда точек, которые подразделяют зерно в виде неравномерной прерывистой сетки. Аммерманн и Корн-фельдт [16] установили, что в зернах, которые возникают при рекристаллизации после холодной деформации, вследствие интенсивного роста кристалла прожилки не образуются. Они появляются только в зернах, которые образуются при Y -> а-превращении при охлаждении.

Приложение нагрузки к сварным соединениям осуществляют растяжением или изгибом элементов. Суммирование остаточных и приложенных напряжений вызывает пластические деформации удлинения и после снятия нагрузки снижение максимальных напряжений.

Далее рассмотрим этот же случай нагрева в предположении, что предел текучести имеет меньшее значение, например От=200 МПа (рис. 11.1, в). Напряжения сжатия а* достигают в точке AI значения предела текучести, и на участке AzBz будет происходить пластическая деформация укорочения. Затем напряжения сжатия уменьшаются, в точке Ci окажутся равными нулю и далее переходят в растягивающие. В точке N растягивающие напряжения достигают предела текучести и на участке NDz происходят пластические деформации удлинения. После полного остывания пластины (точка DZ) сохраняются остаточные собственные растягивающие напряжения, равные пределу текучести металла от=200 МПа.

Для случаев однопроходной сварки встык с полным проплав-лением пластин (рис. 11.11, а) из низкоуглеродистой стали распределение остаточных продольных напряжений ах в поперечном сечении имеет характерный вид, представленный на рис. 11.11,0. Причина возникновения остаточных напряжений ах — остаточные пластические деформации укорочения гхпл в шве и околошовной зоне на ширине 2Ь„Л (рис. 11.11,6). В процессе сварки на стадии нагрева происходят пластические деформации укорочения, а на стадии охлаждения — пластические деформации удлинения. Так как пластические деформации на стадии нагрева по абсолютной величине больше, чем на стадии

При укладке очередного валика Агл (рис. 11.13, а) в результате поперечной усадки в нем возникают остаточные поперечные напряжения растяжения. Нижележащие участки металла шва оказывают сопротивление усадке слоя п, поэтому в них возникают сжимающие поперечные напряжения. Кроме этого, без закрепления пластин происходит угловая деформация, вызывающая пластические деформации удлинения еу и соответственно поперечные напряжения растяжения ау в нижних слоях наплавленного металла. Совокупное воздействие указанных факторов приводит к неравномерному распределению поперечных напряжений (кривая / на рис. 11.13, в). На поверхности шва растягивающие напряжения достигают 0,5сгт и более. В корне

шве и околошовной зоне развиваются продольные собственные упругопластические деформации укорочения, достигающие максимальных значений приблизительно при максимальных температурах Гтах. На стадии охлаждения изменяется знак приращений деформаций кх, т. е. участки металла претерпевают деформации удлинения в продольном направлении. Происходящая на стадии охлаждения пластическая деформация удлинения меньше по абсолютной величине, чем пластическая деформация укорочения на стадии нагрева, поэтому остаточная пластическая деформация представляет собой деформацию укорочения.

Схема деформации. Нормальные напряжения вызывают линейные деформации (удлинения и укорочения) элементов деформированного тела. Касательные напряжения вызывают угловые деформации, так называемые сдвиги. Они характеризуются искажением прямого угла между двумя взаимно перпендикулярными

речные к плоскости 2 3 касательные напряжения влияют в общем случае при произвольном угле (р на деформации удлинения в ней, так как а^.~, =

ПРЕДЕЛ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ — напряжение, при нагружении до к-рого деформации возрастают пропорционально напряжениям. В технике определяют условный П. п. как напряжение, при к-ром отклонение приращения деформации (удлинения, осадки, сдвига) от закона пропорциональности достигает определенной обусловленной величины: для удлинения при растяжении и изгибе и осадки при сжатии 50% (иногда 10 или 30%), для сдвига при кручении соответственно 75, 15 и 45%. П. п. при растяжении, сжатии, смятии, изгибе, кручении обозначаются соответственно апц, а_пц, стпц см, ат изг, тпц. П. п. вычисляются по формулам:

Ввиду различной ориентации зерен, при общей деформации (удлинении) образца, выражаемой каким-то определенным процентом, процент деформации (удлинения материала) внутри различных зерен оказывается весьма различным. Еще при упругой деформации всего образца в целом в, отдельных зернах могут возникнуть разрушения. Вакансии, сливаясь, могут образовывать микроскопические трещины; при смещении зерен могут образовьТваться трещины между зернами. В целом в процессе пластической деформации при растяжении происходит «разрыхление» металла, заканчивающееся разрушением. При трехосном же сжатии, наоборот, происходит улучшение связей между зернами, смыкаются микротрещины. Устранение множества дефектов может повысить пластичность материала и перевести материал из хрупкого состояния в пластичное. Мра-

Заметим, что линеаризация уравнения (или системы уравнений) предусматривает то, что механическая система, которой отвечает уравнение (система уравнений), геометрически неизменяема. При этом условии смещения, в частности, узлов и деформации (удлинения или укорочения) элементов системы имеют один порядок величины. При таком условии потенциальная энергия деформации, возникающая вследствие смещений, отлична от нуля. Если же деформации элементов имеют более высокий порядок малости, чем смещения, или вовсе равны нулю, то система является соответственно особой (мгновенно изменяемой или мгновенно жесткой) или изменяемой.

деформация не однородна: она максимальна в середине области С и минимальна на ее краях. Кроме того, величина этой деформации зависит от силы трения между колесом и полоской и полоской и опорой, однако, несмотря на сложность картины деформации в области С, здесь налицо движущаяся волна деформации удлинения (еж >> > 0) и поэтому, в соответствии с описанными закономерностями, полоска 1 получит движение в направлении качения ролика. Схему прокатки упругого тела можно изменить, прижав упругий слой тяжелым телом («утюгом») и продвигая тело (рис. 3.6, б). Слой получает медленное движение вперед. И, наконец, здесь возможен совсем простой опыт, осуществить который читатель может за письменным столом (рис. 3.6, в). Если по полоске бумаги 1, лежащей на жестком основании, провести сильно прижатым карандашом (лучше — шариковой ручкой), можно заметить, что полоска бумаги получит медленное движение в направлении движения карандаша. На первый взгляд может показаться, что карандаш силами трения увлекает бумагу. Однако это не так: здесь решающую роль, как и в схеме рис. 3.6, а, играет упругость бумаги и ее продольная (по закону Пуассона) деформация в па-правлении, перпендикулярном прижимающей силе.