Деформирования полученных

Эти приращения деформации можно рассматривать как малые начальные или термические предварительные деформации. После этого для структуры (конструкции) можно определить приращения упругого напряженного и деформированного состояния как результат предварительного деформирования. Полученные приращения напряжений в сумме с напряжениями, существовавшими в начале приращения времени, определяют напряженное состояние в конце приращения времени. Это напряженное и связанное с ним деформированное состояния можно рассматривать как начальное для следующего приращения времени.

Экспериментальные диаграммы деформирования, полученные при испытании трубчатых образцов на кручение в условиях симметричного по напряжениям цикла, перестраивались в относительных координатах т — у. Значения предела текучести TT и

При решении задачи использовались в силу высокой частоты нагружения компенсаторов диаграммы циклического деформирования, полученные в условиях, когда эффект времени не успевал проявиться, т. е. диаграммы деформирования, близкие к «мгновенным» (изоциклические диаграммы деформирования). Кроме того, в связи с характерным для гофрированной оболочки компенсатора наклепом, возникающим в процессе пластического формообразования профиля, диаграммы деформирования были получены на материале, предварительно наклепанном растяжением до величины порядка 20%. На рис. 4.3.3 приведены диаграммы деформирования после указанного наклепа стали Х18Н10Т для ряда полуциклов нагружения (k — 1,5) при 600° С и временах нагружения в цикле порядка 30 с. Материал циклически стабилизировался после k = 5.

Характер зависимости пластических циклических и односторонне накопленных деформаций от числа циклов нагружения и времени в общем случае определяется историей нагружения. Учитывая многообразие возможных сочетаний режимов нагружения по скоростям, температурам и длительностям выдержек, для решения конкретных задач об определении НДС целесообразно использовать экспериментальные диаграммы деформирования, полученные для конкретных условий рассматриваемой задачи. Указанная необходимость получения прямых экспериментальных данных и невозможность прогнозирования максимальных повреждающих эффектов обусловливают требование проведения прямых экспериментов по определению сопротивления деформированию конструкционного материала при наиболее опасных режимах термомеханического нагружения.

Зависимость между напряжениями и деформациями при циклическом нагружении с учетом ползучести принята в форме обобщенной диаграммы циклического деформирования для зоны концентрации и кривых циклической ползучести для мембранной зоны. В качестве базовых диаграмм использованы мгновенные диаграммы деформирования, полученные для условий, исключающих проявление временных эффектов. Для учета влияния ползучести на этапах нагрузки построены изохронные кривые деформирования. Зависимость деформации ползучести от числа циклов нагружения принята линейной в диапазонах чисел циклов: 1 ... 200 и 201 ... 104.

Для проверки результатов приближенных расчетов проведено исследование НДС с помощью МКЭ. Схема разбиения модели на треугольные элементы, условия нагружения и закрепления показаны на рис. 3.12. Влиянием боковых накладок, использованных в стендовых испытаниях, пренебрегали. Общее число элементов составляло 257, число узлов 168. Решение упругопластической задачи при дискретном представлении модели получено на основании деформационной теории пластичности; в качестве обобщенной диаграммы циклического деформирования использовали ^татическую ~а=ёт (для нулевого полуцикла) и изоциклическую S(*) = [ё (*)]"*(*) кривые деформирования, полученные при изотермических (650 °С) испытаниях в жестком режиме нагружения (см. рис. 3.6,6).

Управление процессом испытаний существенно также и при исследовании сопротивления статическому деформированию материалов с постоянной скоростью (особенно при высоких температурах), так как семейства кривых деформирования, полученные в широком диапазоне скоростей (пять-шесть порядков), являются основой для построения реологических зависимостей.

Для первого материала диапазон изменения температуры составлял 150 j± 650° С, для второго — 200 ;± 700° С. В указанных диапазонах сталь Х18Н9 является циклически стабилизирующимся материалом, сталь ЭИ-654 — циклически упрочняющимся. При принятой длительности циклов временные эффекты у стали Х18Н9 не успевают проявиться в нескольких первых циклах нагружения, сталь ЭИ-654 является деформационно нестареющей. Испытания, выполненные в соответствии с режимом а, показали, как отмечается и в работе [1]. что при совпадении конечных значений температуры в полуциклах растяжения и сжатия основные характеристики циклического неизотермического деформирования, такие, как интенсивность накопления односторонней деформации (рис. 5.4), поцикловое изменение ширины петли упруго-пластического гистерезиса (рис. 5.5) в случае мягкого нагружения и размахи напряжений для жесткого (рис. 5.6), практически не зависят от закона изменения температуры в цикле и близки к результатам испытаний при постоянной температуре. Траектории кривых деформирования определяются особенностями изменения нагрузки и температуры. При этом независимо от пути нагружения и для жесткого, и для мягкого режимов текущие точки на кривых неизотермического деформирования накладываются в пределах разброса данных на соответствующие кривые деформирования, полученные при постоянной температуре (рис. 5.7).

Характер зависимости пластических циклических и односторонне накопленных деформаций от числа циклов нагружения и времени в общем случае определяется историей нагружения. Учитывая многообразие возможных сочетаний режимов нагружения по скоростям, температурам и длительностям выдержек, для решения конкретных, задач об определении НДС целесообразно использовать экспериментальные диаграммы деформирования, полученные для конкретных условий рассматриваемой задачи. Указанная необходимость получения прямых экспериментальных данных и невозможность прогнозирования максимальных повреждающих эффектов обусловливают требование проведения прямых экспериментов по определению сопротивления деформированию конструкционного материала при наиболее опасных режимах термомеханического нагружения.

Зависимость между напряжениями и деформациями при циклическом нагружении с учетом ползучести принята в форме обобщенной диаграммы циклического деформирования для зоны концентрации и кривых циклической ползучести для мембранной зоны. В качестве базовых диаграмм использованы мгновенные диаграммы деформирования, полученные для условий, исключающих проявление временных эффектов. Для учета влияния ползучести на этапах нагрузки построены изохронные кривые деформирования. Зависимость деформации ползучести от числа циклов нагружения принята линейной в диапазонах чисел циклов : 1 ... 200 и 201 ... 10*.

ла) и изоциклическую $№ = [e(k)]m(k) кривые деформирования, полученные при изотермических (650 °С) испытаниях в жестком режиме нагружения (см. рис. 3.6,6) .

Кривые деформирования при нагружении материала С-П-21-50 приведены на рис. 4.6. Характер кривых деформирования, полученных при нагружении в направлении основы (оси *) и утка (беи у), заметно огли-

Следовательно, диаграммы, записанные на установке «Микрат-4», полностью достоверны и отражают процессы снижения нагрузки в материале испытуемых образцов. Обработка кривых деформирования, полученных при испытаниях растяжением, выполнялась по стандартной методике [56, 60, 123].

Отмеченное выше позволяет высказать предположение о наличии поверхности нагружения в координатах напряжение, деформация и температура (рис. 2.5.2, б), аналогичной для исходного нагружения трактовке, сформулированной в работе [173]. Поверхность нагружения по параметру числа полуциклов образуется семейством диаграмм деформирования, полученных при постоянной температуре. В данный момент времени для заданного

Приведенные выше соотношения могут быть использованы для пересчета диаграмм циклического деформирования, полученных при измерениях поперечной деформации, в обычные диаграммы циклического деформирования. На рис. 5.3.6 приведены результаты такого пересчета. Слева дана диаграмма деформирования с записью поперечной деформации, справа — с записью продольной деформации; точки получены путем пересчета по приведенным выше формулам.

В соответствии с экспериментальными данными по неизотермическому нагружению (см. рис. 6, 7) деформации в циклах неизотермических нагружений могут быть рассчитаны с использованием величин параметров обобщенной диаграммы, полученных при изотермических испытаниях. На рис. 8 дана зависимость ширины петель гистерезиса 6(1> в первом полуцикле при мягком изотермическом нагружений от степени исходного деформирования е^ (заштрихованная область), а также приведены точки, полученные в испытаниях с переменными температурами. Как видно из рисунка, параметр А, характеризующий связь 6W и е'0), оказывается независимым от формы цикла нагрева. Аналогично и для циклических нагружений данные неизотермических; и изотермических испытаний существенно не различаются (рис. 9) и, следовательно, функция числа полуциклов и ее параметры оказываются неизменными.

Отмеченное выше позволяет высказать предположение о наличии поверхности нагружения в координатах: напряжение, деформация и температура (рис. 10), аналогичной для исходного нагружения предложению [32]. Поверхность нагружения по параметру числа полуциклов образуется семейством диаграмм деформирования, полученных при постоянной температуре. В данный момент

Поверхность нагружения по параметру числа полуциклов образуется семейством диаграмм деформирования, полученных при постоянной температуре. В данный момент времени для заданного напряжения и температуры деформация определяется соответствующей кривой изотермического нагружения (рис. 1.15). При этом считают, что режимы термомеханического нагружения, а также форма диаграмм деформирования при различных температурах в процессе увеличения

Поверхность нагружения по параметру числа полуциклов образуется семейством диаграмм деформирования, полученных при постоянной температуре. В данный момент времени для заданного напряжения и температуры деформация определяется соответствующей кривой изотермического нагружения. При этом предполагают, что режимы нагружения и нагрева, а также форма диаграмм деформирования при различных температурах в процессе увеличения нагрузок соответствуют увеличению пластических деформаций. Поверхность неизотермического нагружения изменяется с числом циклов нагружения в соответствии с закономерностями поциклового изменения обобщенной диаграммы деформирования.

Анализ диаграмм циклического деформирования, полученных при испытаниях на малоцикловую усталость образцов из стали 10Х11Н20ТЗР при 150 и 650 °С (рис. 3.6, а к б), показывает, что этот материал в указанном диапазоне температур является циклически стабильным, а изотермические диаграммы деформирования не зависят от числа циклов нагружения. Диаграммы циклического деформирования для k-ro к (k + 1)-го полуциклов стабилизированного состояния при температуре 650 °С использованы в качестве обобщенной

Если сопротивления упругопластическому деформированию применяемого конструкционного сплава при температурах t^) и ?(fc+1) окончания k -го и (k + 1)-го полуциклов неизотермического процесса деформирования различаются существенно (что характерно для сферического корпуса), обобщенную диаграмму циклического деформирования для этих полуциклов можно построить на основании диаграмм циклического деформирования, полученных в изотермических условиях при крайних температурах термического цикла. Такое преобразование выполняют при равенстве пластических деформаций в соответствующих изотермических полуциклах и в цикле с переменной температурой, т. е.

Следует, обратить внимание на эффективность применения в расчетах при неизотермическом нагружении [ 5 ] схематизированных диаграмм деформирования, полученных приближенным способом на основании изотермических диаграмм, соответствующих крайним температурам термического цикла с использованием принципа Мазинга. Однако этот подход применим для циклически стабильных материалов и не может быть распространен на циклически упрочняющиеся и разуп-рочняющиеся материалы. Алгоритм определения деформации ползучести ес цилиндрического корпуса можно применить для расчета сферического корпуса, если ввести соответствующую изохронную кривую (штриховые линии на рис. 4.46) с началом отсчета в условной точке разгрузки при достижении режима Вг. Последовательно определив значения размахов напряжений и деформаций и просуммировав их с помощью соотношений