Неустановившейся ползучести

участок аЪ - неустановившаяся ползучесть, при которой деформация протекает с неравномерной, замедляющейся скоростью;

с течением времени в материале без увеличения напряжений (нагрузки) и без изменения температуры происходит рост пластических деформаций 1). Различается две разновидности ползучести: ползучесть с участком установившегося процесса и неустановившаяся ползучесть. Первая из них в системе осей azt (t — время) изображается диаграммой, показанной на рис. 4.61. Из диаграммы видно, что некоторая деформация емгн, называемая мгновенной, происходит в тот относительно короткий промежуток времени, в течение которого прикладывалась нагрузка. Далее без увеличения нагрузки (напряжений) происходит рост деформаций. В течение отрезка времени 0^ деформации происходят при переменной скорости. Скорость деформаций уменьшается до определенной величины, и диаграмма имеет криволинейную форму. Начиная с момента ^ и до момента /2 деформации растут с постоянной скоростью, при этом ползучесть называется установившейся и может происходить очень длительное время,

Для ползучести графита, как и для ползучести металла, характерны три стадии: неустановившаяся ползучесть, скорость ее снижается со временем; установившаяся, идущая с постоянной скоростью; ускоренная ползучесть, скорость которой растет со временем, что приводит материал к разрушению.

участок с убывающей скоростью деформирования (неустановившаяся ползучесть), участок с постоянной скоростью (установившаяся ползучесть) и участок упомянутой ускоренной ползучести перед моментом полного разрушения. Существуют две различные методики проведения опытов на ползучесть и описания результатов этих опытов при развитой вязкопластической деформации.

Неустановившаяся ползучесть бруса по измененной гипотезе старения Н. М. Беляева рассмотрена в работе [25] по гипотезе течения Л. М. Качанова в книге [11] и по гипотезе упрочнения в статье [42].

Величины Jm и WK для различных сечений приведены в табл. 7. Неустановившаяся ползучесть бруса круглого поперечного сечения по измененной гипотезе старения Н. М. Беляева рассмотрена в работе [25], по гипотезе течения Л. М. Качанова — в книге [11].

Неустановившаяся ползучесть трубы по измененной гипотезе ползучести Н. М. Беляева рассмотрена в работе [25], а по гипотезе течения Л. М. Качалова — в книге [11].

Неустановившаяся ползучесть дисков по гипотезе старения рассмотрена в работах [12], [14], [40], по гипотезе течения — в статье [29] и по гипотезе упрочнения — в работе [27]. Результаты экспериментального исследования ползучести дисков изложены в работах [28], [45].

существенное значение. Задание подэлементам простейших рео-номных свойств, характерных для стационарной ползучести, дает возможность отразить такие эффекты, как неустановившаяся ползучесть, проявляющаяся при каждом резком изменении напряжения или температуры, взаимное влияние процессов быстрого деформирования и ползучести при выдержках в цикле. При этом предположение о подобии реологических функций подэлементов, как оказалось, имеет фундаментальное значение. На его основе было достигнуто широкое обобщение склерономных свойств материала и установлена связь между параметрами диаграммы деформирования и кривой ползучести.

рая затем переходит в установившуюся ползучесть. Полностью идентичный ход кривых ползучести отмечается и при испытаниях кристаллических металлов, где неустановившаяся ползучесть связана с процессами размножения дислокаций, а установившаяся — соответствует одновременному протеканию процессов размножения и аннигиляции дислокаций. В связи с этим, учитывая отсутствие дислокаций в аморфных металлах, правомерен вопрос о том, каков в этом случае механизм ползучести? Для ответа на него необходимо прежде всего подробно проанализировать кривую ползучести. Введем следующие обозначения: ео — упругая деформация; 6i — деформация на неустановившейся стадии ползучести; ез — деформация установившейся ползучести; ез — упругая деформация после снятия нагрузки; 64 — деформация ползучести, восстановленная после снятия нагрузки. Деформация EI никогда не равна е4) так как полностью вязко-упругих тел в природе не существует. Деформацию ei можно разделить на обратимую ЕЙ» и необратимую EI р составляющие, которые могут быть выражены следующим образом:

Зависимость деформации образца от времени испытания в условиях ползучести описывается кривой ползучести (рис. 177). Кривая в классическом случае состоит из трех участков, соответствующих трем стадиям ползучести. На первой стадии (/) скорость деформации убывает со временем (неустановившаяся ползучесть), на второй стадии (2) деформация протекает с постоянной скоростью (установившаяся ползучесть) и начиная с третьей стадии (3) деформация идет с нарастающей скоростью и процесс заканчивается разрушением. Относительное развитие каждой стадии для данного материала зависит от внешних условий—температуры и величины напряжений. В случае пол-

Процесс испытания представляют в виде первичной кривой ползучести в координатах, относительное удлинение — время (рис. 154, а]. Па кривых ползучести (рис. 154, а) можно отметить участок Оа, соответствующий упругой и пластической деформации, вызванной мгновенным приложением нагрузки; затем следует участок ah, па котором металл деформируется с неравномерной и замедляющейся скоростью (стадия неустановившейся ползучести), участок be, характеризующий равномерную скорость ползучести (стадия установившейся ползучести), и участок разрушения cd.

На рис. 13.1 показана типичная кривая ползучести. Отрезок 0—/ характеризует упругие удлинения, которые образовались сразу после нагружения образца. Участок кривой /—2 является периодом неустановившейся ползучести, когда деформация протекает с неравномерной, замедляющейся скоростью. Участок 2—3 является периодом установившейся ползучести, протекающей с постоянной скоростью деформации. Участок 3—4 характеризуется резким возрастанием ползучести, обусловливающим разрушение образца.

Первая стадия (I) охватывает деформацию с убывающей скоростью -стадия неустановившейся ползучести.

При циклическом нагружении накопленная до разрушения деформация реализуется в первых циклах непосредственно при возрастании нагрузки от 0 до атах. Поэтому процесс циклической ползучести при —269°С протекает только на стадии неустановившейся ползучести за

Во многих исследованиях принимается наличие связи между интенсивностью напряжений а( и интенсивностью деформаций Sj, т.е. предполагается, что при любом напряженном состоянии в плоскости ?,, ffj существует единая кривая для установившейся ползучести, а для неустановившейся ползучести в плоскости ёг at или е., ffj — в каждый фиксированный момент времени. Однако нередки случаи, когда единая кривая отсутст-

Как следует из рис. 39, в начале каждого цикла термонагру-жения повторяется участок неустановившейся ползучести, характеризующийся активным развитием деформации. Этому способствует создание в точке каждого цикла с /=/шах больших напряжений противоположного знака, вызывающих пластические деформации. При невысоких значениях максимальной температуры участок неустановившейся ползучести может отсутствовать; скорость релаксации напряжений в каждом цикле постоянна, но уменьшается от цикла к циклу.

большим периодом неустановившейся ползучести. Кроме того, в результате исчерпания ресурса пластичности в первых циклах уменьшается деформационная способность материала, процесс ползучести может происходить без повторения .периода неустановившейся ползучести, и развивающиеся деформации уменьшаются по сравнению с первым циклом. Это обстоятельство важно, так как эквивалентное напряжение за цикл в период выдержки, определенное по закону релаксации первого цикла, может оказаться меньше действительного. Между тем по эквивалентному напряжению определяют долю статического повреждения и загса-с термоциклической прочности. Если не учитывать то обстоятельство, что в стабилизированном цикле фактическая величина эквивалентного напряжения может быть больше, чем это следует из расчета по первому циклу нагружения, то можно определить завышенный запас прочности.

Вопрос о границах применимости различных кинетических соотношений для неустановившейся ползучести представляет существенный интерес как в научном, так и в прикладном аспектах. Как известно, в наиболее общем виде зависимость скорости е ползучести на первой стадии от времени испытания для многих металлов и сплавов выражается следующим образом:

Наличие выдержек порождает ползучесть, зависящую от времени, отсчитываемого каждый раз от начала выдержки, и от напряжения, являющегося при мягком нагружении постоянным. По гипотезе старения форма изохронных кривых ползучести для разных напряжений является подобной, и накопленная деформация неустановившейся ползучести ес в пределах цикла с выдержкой выражается как

Рис. 4.62. Проекция кривой ползучести металла на плоскость Kt; &' — мгновенная деформация (упругая или упруго-пластическая), е" — деформация ползучести' / — участок неустановившейся ползучести (с течением времени скорость убывает)- // — участок установившейся ползучести (скорость ползучести сохраняется постоянной)- ///—участок, предшествующий разрушению (скорость резко возрастает); Т — температура.

Рис. 4.65. Кривая неустановившейся ползучести бетона в системе осей aet.