Деформации уменьшается

В этом методе решения рассматривается квазистационарное температурное состояние в пластине. Деформации и напряжения на стадии нагрева определяют в поперечном сечении пластины, где зона разогрева до 873 К имеет максимальную ширину. Напряжения и пластические деформации укорочения в этом сечении определяются из условия равновесия внутренних сил, выполняемого в результате графических построений [17]. Аналогичные построения выполняют для сечения пластины в зоне полного остывания, в результате чего определяют остаточные напряжения и деформации.

ние для определения остаточных деформаций и напряжений. В частности, зная относительные деформации укорочения пластины ЁОСТ, нетрудно определить продольное остаточное укорочение пластины

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

охлаждения, остаточные пластические деформации представляют собой деформации укорочения. Вследствие этого в шве и околошовной зоне на ширине 26Р возникают остаточные растягивающие напряжения, имеющие максимальное значение а*тах в шве (рис. 11.11,в). Эти напряжения уравновешиваются напряжениями сжатия в основном металле. Приведенное на рис. 11.11,0 распределение остаточных напряжений характерно для случаев, когда сварные пластины не теряют устойчивости, т. е. не нарушается их плоскостность. Это имеет место при сварке пластин в жестком приспособлении, препятствующем нарушению плоскостности, а также приближенно и при сварке пластин средней толщины (6 = 6...15 мм) в свободном состоянии. При сварке менее жестких пластин (6<6 мм), как правило, происходит потеря устойчивости, существенно изменяющая распределение напряжений, в особенности напряжений сжатия (рис. 11.11, г).

В реальных случаях сварки в центральной части пластины при нагреве возникают пластические деформации укорочения, вызванные действием сжимающих напряжений стг и 0е, поэтому при последующем охлаждении в пластине появляются остаточные напряжения. На рис. 11.16 показано характерное распределение остаточных напряжений аг и ао в радиальном направлении. При этом можно выделить три зоны. В зоне / остаточные напряжения (как ог, так и ое) растягивающие и, как правило, достигают значений предела текучести материала, т. е. ол = = ае = От. В зоне // интенсивность напряжений 0„ вычисленная по значениям компонентов ог и ere, приблизительно равна пределу текучести, т. е. а, = 0т, В зонах I к II происходят пластические деформации. В зоне /// на стадиях нагрева и остывания возникают только упругие деформации. В этой зоне компоненты напряжений аг и ов уменьшаются по абсолютным значениям примерно обратно пропорционально квадрату радиуса.

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.

Методы испытаний на растяжение и на сжатие почти аналогичны, меняется лишь направление действия сил на обратное и вместо деформаций удлинения и сужения (при растяжении) появляются деформации укорочения и уширения (при сжатии). При испытаниях на сжатие пластичных материалов не всегда возможно определение предела прочности: многие' металлы (свинец, мягкая сталь и др). в процессе сжатия не обнаруживают разрушения и остаются монолитными.

величина деформации укорочения картера

Температурные деформации каждого волокна соответствуют температуре нагрева, что дает возможность построить кривую температурных деформаций еа = аТ (на рис. 26.2, а, деформации укорочения отложены вниз, удлинения —-вверх). Но так как сечения пластин остаются плоскими, то концы волокон не расположатся согласно кривой ett, a займут одинаковое положение е„. Положение линии mm' выбирается из условий равенства суммы собственных напряжений сжатия и растяжения в пределах сечения I—I, Вертикальные отрезки между кривой е„ и линией mm' будут представлять собой полную деформацию, равную е + Е^ .

В паяемых конструкциях всегда возникают собственные напряжения. Они являются результатом неравномерного нагрева, фазовых и структурных изменений в металле, разных значений коэффициентов линейных расширений припоя, основного металла, а при пайке разнородных металлов — результатом разницы их коэффициентов линейных расширений. Эти напряжения вызывают деформации укорочения или изгиба конструкции после пайки, снижают прочность соединении, могут стать причиной разрушений при вибрационных нагрузках.

Все эти изменения приводят к тому, что с увеличением деформации уменьшается плотность металла. На рис. G6 приведены результаты опытов по определению плотности разорванного образца чистого железа. После разрыва в месте шейки (участок 9) деформация была максимальной, а у головки (участок У) почти отсутствовала. По мере приближения к более деформированным участкам плотность уменьшается.

Металлы с г. ц. к. решеткой упрочняются сильнее, чем металлы с о. ц. к. решеткой. В результате холодной деформации уменьшается плотность, сопротивление коррозии и повышается электросопротивление. Холодная деформация ферромагнитных металлов (например, железа) повышает коэрцитивную силу и уменьшает магнитную проницаемость.

Плотность после деформации уменьшается, поскольку увеличивается удельный объем

При этом возрастает величина внутренних напряжений, ограниченных малыми объемами. Все эти изменения приводят к тому, что с увеличением деформации уменьшается плотность металла. Таким образом, пластическая деформация при обработке металлов обусловливает изменение их микроструктуры, выражающееся в деформации и ориентации зерен (текстурирование) и сопровождающееся изменением механических свойств (наклеп). Наряду с этим наблюдаются и более глубокие фазовые превращения в поверхностных слоях металлов в результате высокого поверхностного нагрева, а также быстрого охлаждения.

Прочность чистого золота после значительной холодной деформации уменьшается в процессе хранения при комнатной температуре с 360 до 240 МПа. Наибольшие добавки меди или серебра (0,1—0,2%) повышают температуру рекристаллизации чистого золота с 20 до 150 "С. Плавят золото в окислительной атмосфере.

при комбинированном внешнем воздействии. Статическое проскальзывание может быть задержано в результате возрастания зоны пластического притупления при уменьшении степени стеснения пластической деформации. Увеличение степени перенапряжения материала в области двухосного растяжения, когда размер зоны пластической деформации уменьшается, но одновременно с этим в вершине трещины может быть реализован более высокий уровень предела текучести материала, а следовательно, и предельное напряжение растяжения, при котором начинается статическое проскальзывание, может не приводить к изменению вязкости разрушения. Оба условия могут быть реализованы одновременно, поскольку при увеличении перенапряжения материала возникает препятствие для раскрытия берегов трещины. Существенно подчеркнуть, что в отличие от одноосного при двухосном растяжении повышение степени стеснения пластической деформации приближает условие деформирования материала к минимальным затратам энергии на разрушение, что увеличивает вязкость разрушения, а не снижает ее. Из этого следует, что влияние комбинированного нагружения на достижение предельного состояния при монотонном раскрытии берегов трещины выражено не только в уменьшении размеров зоны пластической деформации, но оно одновременно препятствует достижению критического раскрытия трещины, при котором может быть реализовано статическое проскальзывание трещины.

дении материала не противоречит известным экспериментальным данным для других материалов и может быть объяснено влиянием частоты нагруже-ния на СРТ и шаг усталостных бороздок [37, 116-119]. В области частот нагружения менее 0,1 Гц имеет место возрастание СРТ при снижении частоты нагружения без смены ведущего механизма усталостного разрушения. Оно обусловлено возможностью более однородного протекания процесса пластической деформации перед вершиной усталостной трещины. С уменьшением скорости деформации уменьшается предел текучести материала и возрастает объем пластически деформируемого материала. СРТ однозначно определяется размером зоны пластической деформации. Поэто-

С увеличением степени деформации уменьшается количество фазы 2:14:1 по отношению к количеству ОЦК фазы, а в образце с большой степенью деформации (рис. 6.6е) аморфная фаза наблюдается уже во всем объеме образца, тогда как линии основной фазы 2:14:1 и других не обнаруживаются.

ности при статическом разрыве. Вместе с тем по мере снижения жесткости нагружения величина односторонней деформации уменьшается и при минимальной жесткости на уровне долговечности N ~ 3000 циклов характеристики пластичности циклического разрушения оказываются на уровне пренебрежимо малых.

Из рисунка видно, что твердость облученного образца при всех степенях деформации остается более высокой, хотя разность в твердости с повышением степени деформации уменьшается и после высокой степени деформации (50%)

На рис. 32 приведены результаты грубых расчетов действительных амплитуд деформаций у вершины усталостных трещин во всех трех характерных областях, упомянутых ранее. Штриховой линией показан уровень, соответствующий предельной амплитуде деформации для исследованной стали. Амплитуда действительного цикла деформации в элементе 2 (кривая 2) при амплитуде цикла нагружения, например, ±3,5 кН при малой длине трещины (или ее отсутствии) превосходит предельную амплитуду. Следовательно, возникшая трещина будет расти. Однако с ростом трещины действительная амплитуда деформации уменьшается, и при некоторой длине трещины она становится меньше критической; дальнейший рост трещины невозможен— трещина превращается в нераспространяющуюся. В области, где трещины развиваются вплоть до разрушения, кривая амплитуд истинных деформаций в элементе 2 лежит