Диапазоне относительных

Перед разрушением металла уровень эмиссии может падать. Использование момента достижения акустической эмиссией максимальных значений в качестве критерия предельного состояния материала может приводить к значительным погрешностям. В данной серии испытаний пик эмиссии наблюдался в диапазоне напряжений, составляющих 50-70% от разрушаю-

Опыты, оценивающие долговечность, проведенные с целью определения энергии активации процессов разрушения, заключались в следующем: определяли время до разрушения образцов при заданных температуре и уровнях напряжений, поддерживаемых в процессе опыта постоянными. Для нахождения температурной и силовой зависимостей начальной энергии активации проводили массовые испытания (десятки сотен образцов) в широком диапазоне напряжений и температур при изменении долговечности различных твердых тел (в том числе полимеров) на несколько порядков. Эти исследования позволили установить, что семейство линейных зависимостей lgi=f(cj) при разных температурах представляет собой пучок прямых, пересекающихся в полюсе т0=10"13 с.

Цель большинства усталостных испытаний - определение долговечности при напряжениях, меньше статического предела текучести. В ряде случаев для оптимального проектирования требуется знать поведение материала при циклических напряжениях, вызывающих усталостное разрушение после небольшого числа циклов изменения напряжений или деформаций. Поэтому наряду с построением обычных кривых усталости большое развитие получили работы по исследованию несущей способности материалов при малоцикловой усталости. На рис. 4 в общем виде представлена полная кривая усталости в диапазоне напряжений от временного сопротивления разрушению (предела прочности) до физического предела выносливости (предела усталости). Конечно, построение полной кривой усталости в большинстве случаев носит условный характер, так как для получения полного спектра амплитуд напряжений или деформаций требуются различные типы испытательных машин. Однако построение полных кривых усталости позволяет понять ряд основных закономерностей циклического нагружения, оценить возможность конкретных методов расчета несущей способности в каждой области кривой усталости и улучшить методику исследований при нестационарных циклических нагрузках.

Диаграммы деформирования при растяжении однонаправленных и ортогонально-армированных угле*- и боро-пластиков, в отличие от стеклопластиков с такой же укладкой арматуры, не имеют перелома [20], что свидетельствует о сохранении сплошности материалов вплоть до разрушения [51]. При нагружении под углом к направлению укладки арматуры эти материалы ведут себя упруго в диапазоне напряжений, не превышающих

Опытные значения упругих характеристик материалов трех различных типов приведены в табл. 4.8. Характеристики определяли в диапазоне напряжений, не превышающих 50 % от разрушающих. В указанном диапазоне диаграммы деформирования при растяжении и сжатии этих материалов с достаточной точностью можно считать линейными (см. рис. 4.4—4.7). Разброс значений (см. табл. 4.8) упругих постоянных незначителен.

Разрушение при температуре жидкого гелия происходит всегда в результате образования и развития усталостной трещины во всем возможном диапазоне напряжений. Усталостные трещины зарождаются, как правило, в полосах сдвига, появляющихся при прерывистом течении материала в первых циклах нагружения и развиваются по телу зерен. Окончательное разрушение происходит, как и при однократном нагружении, сколом под углом 45 град к оси образца.

практически не изменяются при наличии деформационного старения, тогда как пределы выносливости по разрушению увеличиваются в этих условиях очень заметно. В результате нераспространяющиеся усталостные трещины в условиях деформационного старения при повышенной температуре существуют в гораздо большем диапазоне напряжений, чем при нормальной температуре. В связи с этим и критический радиус надреза для исследованных сталей оказывается при температуре 375 °С вдвое больше, чем при 20 °С.

Энергия, найденная в соответствии с этим критерием, весьма мало зависит от числа циклов до разрушения, оставаясь постоянной во всем исследованном диапазоне напряжений.

По данным табл. 2 с помощью уравнения (3) можно также сравнить поведение рассматриваемого суперсплава с размером зерна 300 мкм при разрушении на воздухе и в вакууме. При обеих температурах испытаний воздух увеличивал время до разрушения (значение р в вакууме выше, чем на воздухе). Влияние среды на пластичность при разрушении суперсплава наглядно продемонстрировано на рис. 3 и 4. Пластичность разрушения в вакууме была ниже, чем на воздухе, во всем исследованном в работе [14] диапазоне напряжений (440—800 МПа при 760 °С и 90—120 МПа при 982°С).

Вид функции с (х) в первую очередь определяется материалом и конструктивными особенностями упругого элемента. Например, в рабочем диапазоне напряжений металлы обычно подчиняются закону Гука, в то время как для резины более свойственна жесткая характеристика, а для многих полимеров — мягкая. Однако и в металлических деталях возможно возникновение нелинейных восстанавливающих сил. В частности, это имеет место при точечном или линейном контакте двух рабочих поверхностей, что характерно для высших кинематических пар. В этом случае контактная жесткость возрастает с ростом нагрузки. Такая же характеристика строго говоря свойственна и обычным шарнирай при использовании подшипников качения. Нередко с целью получения требуемых нелинейных характеристик в машинах применяются специальные устройства, например конические пружины, у которых числа рабочих витков зависят от нагрузки, нелинейные муфты и т. п. [12, 13, 18].

Диаграммы деформирования при растяжении однонаправленных и ортогонально-армированных угле*- и боро-пластиков, в отличие от стеклопластиков с такой же укладкой арматуры, не имеют перелома [20], что свидетельствует о сохранении сплошности материалов вплоть до разрушения [51]. При нагружении под углом к направлению укладки арматуры эти материалы ведут себя упруго в диапазоне напряжений, не превышающих

где 4 — координата линии разветвления пластического течения, характеризующая упрочнение мягкой прослойки в ее широкой (коэффициент K^) и узкой (коэффициент К^) части . При этом формула для определения ? работает в диапазоне относительных зазоров 0, 1 < ае < агк, где аек определяется гак же, как и для Х-образной прослойки. Если ж < 0, 1 , вклад коэффициента К^ весьма мал и можно принять К^ = К^ j .

Коэффициент контактного упрочнения косых мягких прослоек, нагружаемых по «жесткой» схеме (рис. 1.8, б), а также шевронных прослоек (рис. 1.7, д) в диапазоне относительных толщин ае < аек = 1 + tg(p можно определить по одной формуле:

В диапазоне относительных толщин эе_ < ае < аек проявляется эффект контактного упрочнения мягкой прослойки, в последней развивается объемное напряженное состояние

В диапазоне относительных толщин as < ае_ прочность сварного соединения соответствует прочности основного (твердого) металла, а при наличии в зоне термического влияния подкрепляющих (закаленных) участков «СТ», разрушение может произойти по основному металлу. При этом за счет интенсивного вовлечения последнего в пластическую деформацию относительное удлинение 5 и относительное сужение ч/ соответствуют аналогичным характеристикам твердого металла. Соединение работает как однородное.

При этом в предельном состоянии в мягкой прослойке при данном виде нагружения в верхней половине прослойки (у > 0} имеет место предельное состояние пластического растяжения, а в нижней (у < 0) — предельное состояние пластического сжатия. Коэффициент контактного упрочнения при изгибе Ку. отличается от такового (см. формулу (1.2)) только численным множителем при зг (он в два раза больше). Это связано с тем, что для полусечения относительная толщина прослойки будет в два раза больше, чем для всего сечения. Таким образом, контактное упрочнение для конкрет ной прослойки будет при изгибе несколько меньшим, чем при растяжении. Меньшей в два раза будет и область проявления эффекта контактного упрочнения в диапазоне относительных толщин прослоек (аек = 0.5 для прямоугольной прослойки).

Полученные соотношения справедливы в диапазоне относительных толщин as < авк, при которых имеет место совместное деформирование мягкого и твердого металлов. Для рассматриваемых случаев, представленных на рис. 2.20, а, б, значения агк соответственно равны:

Анализ данных выражений показал, что в диапазоне относительных толщин мягкой прослойки ге<эе < эек сварные соединения всегда будут чувствительны к дефекту (т. е . q > О) . При О < ае < ж- соединения нечувствительны к дефекту (т.е. q < О) в следующим диапазоне его размеров

I Гри этом при ф < я/4, то ш, - а:, а при ф > я/4. то ае» - v2ae • В диапазоне относительных толщин

Для сварных соединений, имеющих в своем составе мягкую прослойку (шов), как правило, даже для бездефектных соединений, уровень равнонрочности при коэффициенте механической неоднородности Кв < 2 достигается в диапазоне относительных толщин ае -- 0, 1 ...0,2 за счет эффекта контактного упрочнения. В данном диапазоне параметра а; любое смещение свариваемых кромок существенно снижает эффект контактного упрочнения (величину коэффициента K.J.) и не позволяет достигнуть уровня равнопрочности неоднородного соединения с основным (более твердым) металлом.

Для соединений с толстыми мягкими прослойками в условиях их нагружения по схеме двухосного приложения нагрузки характерны те же особенности напряженного состояния и построения сеток линий скольжения в очаге пластической деформации, как и рассмотренные в работе /2/ для случая плоской и осесимметричной деформации (п = 0,5 и п = 0) с поправкой на специфику скольжения материалов в зависимости от параметра нагружения п /98/. Не останавливаясь подробно на анализе несущей способности таких соединений, отметим, что решения для тонких и толстых прослоек дают достаточно близкие результаты по Кк„ в диапазоне относительных размеров толстых прослоек (KQ, кк), что позволяет распространить полученное соотношение (3.28) для определения на весь диапазон относительных толщин прослоек (KQ, кк).

Для оболочковых сферических конструкций, ослабленных мягким кольцевым швом, в диапазоне относительных размеров к>кк = Ик/1 (рис. 4.14) поле скольжения в мягкой прослойке описывается как и в од-