Разрушающейся поверхности

Так как поверхности прочности описываются кусочно линейными функциями, для существования взаимно однозначного соответствия между этими поверхностями в пространствах напряжений и деформаций необходимо наложить дополнительные ограничения. Те ограничения, которым необходимо подчинить зависимости (29), усматриваются из рис. 5,6, на котором функция (29а) построена для двух различных значений отношения Si\/S\2. Можно заметить, что зависимость, соответствующая отношению S*n/S*2, не является допустимой, поскольку точка 5* пересечения графика данной функции с осью ординат лежит выше точки — Х'2, и, следовательно, разрушающая деформация сжатия в направлении оси 2, появляющаяся вследствие эффекта Пуассона при действии напряжения в направлении оси /, будет меньше предела прочности по деформациям при чистом сжатии в направлении оси 2. Иначе говоря, при чистом сжатии никогда не может быть достигнуто напряжение Х2, а это противоречит уравнению (28г), которое утверждает, что параметр Х2 является экспериментально измеряемой величиной. Для того чтобы избежать указанного противоречия, необходимо потребовать, чтобы точка пересечения 02 с осью 02 всегда была расположена не выше точки — Х2, т. е. чтобы

Гибкость — Разрушающая деформация растяжения при изгибе > 5 % — —

где Cf (TO) — разрушающая деформация для времени те. Первое слагаемое в правой части уравнения (4), выражающее относительную долговечность, может быть заменено на относительную циклически накопленную пластическую деформацию (путем возведения его в степень V2) [31]. Уравнение типа (4) для комнатных и повышенных температур, когда изменением в{ (тс) можно пренебречь, анализировалось в работах [1, 3 — 51. При возникновении деформаций ползучести величина d изменяется от 0, 6 до 1,4 [30, 31], что указывает на возможность использования уравнения (4) при расчетах с достаточной для практики точностью. В работе [32] вместо двух

Для зоны в вершине трещины величина ц( принимается равной 0,5. Разрушающая деформация ё/ в вершине трещины определяется через логарифмическую предельную деформацию ё*а в шейке гладкого образца с учетом объемности напряженного состояния в ширине трещины [62]

где 0f«i — разрушающее напряжение в волокне fi; e/«i— разрушающая деформация волокна f\; (0f2)ef«i—напряжение, возникающее в волокне f2 при деформации ?fui', (ат) efui — напряжение, действующее в матрице при деформации матрицы efui.

Кривая растяжения при 18—20° С близка по виду к диаграмме разрушения хрупкого материала. Напряжения пропорциональны деформации до нагрузки, составляющей 80—90% от разрушающей. Шейки на образцах не образуется. Разрывные удлинения, как правило, не превышают 1—2%. При сжатии заметно влияние пластических деформаций — относительная разрушающая деформация достигает 10% и более.

Упругие свойства. На рис. 3.30 представлены типовые диаграммы деформирования фрикционной пластмассы при одноосном растяжении и сжатии. Кривая растяжения при нормальной температуре близка по виду к диаграмме разрушения хрупкого материала. Напряжения пропорциональны деформации до нагрузки, составляющей 80—90 % разрушающей нагрузки. Шейки на образцах не образуется. Разрывные удлинения, как правило, не превышают 1—2%. При сжатии заметно влияние пластических деформаций — относительная разрушающая деформация достигает 10 % и более. Различие модулей упругости при растяжении и сжатии является следствием сложной структуры материала. Для жестких фрикционных пластмасс модуль упругости при изгибе составляет 60—90 % модуля упругости при растяжении. Коэффициент Пуассона для таких пластмасс изменяется в пределах 0,32—0,42.

где Т; и 6j — соответственно время пребывания под нагрузкой и накопленная деформация, а тр и ер — время до разрушения под приложенной нагрузкой и зависящая от времени разрушающая деформация материала, полученные в условиях испытания на ползучесть. С использованием (8.23) может быть выполнена не только оценка прочности оболочки, но и построены поля повреждений, их кинетика во времени до наступления предельного состояния [16].

Разрушающая деформация, % 0,14 0,17

Средняя разрушающая деформация ЕС невысокой точностью может быть определена по следующей приближенной формуле:

где е' и Е — средняя разрушающая деформация сварного соединения и основного металла соответственно. Более детально изложение методики и результатов испытаний образцов, показанных на рис.6.4.3, приведено в работе [63].

Соотношение коррозионного и механического факторов в процессе коррозионной кавитации сильно изменяется в зависимости от условий, устанавливающихся в данном месте разрушающейся поверхности. При менее жестком механическом напряжении действие коррозионного и механического факторов может быть соизмеримо. В этих условиях большое влияние имеют чисто коррозионные факторы: состав среды, коррозионная стойкость и пассивируемость сплавов, возможность применения способов защиты от коррозии (покрытия, ингибиторы и др).

4) по возможности иметь высокую температуру разрушающейся поверхности и большое значение степени черноты е;

ду ly=S(r) где линейная скорость перемещения разрушающейся поверхности и<х>

Учитывая, что по достижении температуры разрушения Тр тепловой поток в обоих рассматриваемых случаях перестает изменяться, нетрудно показать, что линейная скорость перемещения разрушающейся поверхности УОО, постепенно увеличиваясь, должна_ достигнуть своего постоянного (стационарного) значения и<х,т-*с<, -*-1>оо. Поскольку этот переходный процесс закончится лишь через бесконечно большой отрезок времени, то обычно говорят не о стационарных, а о так называемых «квазистационарных» параметрах разрушения. Соответственно можно указать такое время т», по прошествии которого скорость разрушения Ооо приблизится к стационарному значению v,» с точностью до некоторого заданного Ае (на практике обычно принимают Ае = 0,1 ««,).

При всех t^O значение z — Q соответствует поверхности разрушения. Введем далее безразмерные температуру 9, скорость перемещения разрушающейся поверхности \л и некоторый параметр тепловой эффективности разрушающегося материала т:

Баланс тепла на разрушающейся поверхности в данном случае приобретает следующий вид:

При наличии уноса массы с внешней поверхности появляется возможность достижения еще одного характерного режима прогрева — квазистационарного. Как показано в предыдущем параграфе, при постоянных параметрах внешнего воздействия (прежде всего теплового потока #о) профиль температуры в теле в конце концов перестает изменяться во времени, если координату у' отсчитывать от разрушающейся поверхности у'=у—foot. Этому моменту предшествует выход скорости разрушения на постоянное значение vx.

Простейшее уравнение теплопроводности с учетом граничного условия на разрушающейся поверхности позволяет получить представление о многих качественных сторонах процесса переноса тела внутри покрытия (например, о квазистационарном режиме прогрева) и даже произвести некоторые количественные оценки. Заметим, однако, что в основе любых оценок нестационарного прогрева заложены те или иные предположения о зависимости теплофизических свойств от температуры.

Следует отметить, что еще очень мало теоретических, а тем более экспериментальных работ, посвященных проверке аналогии между тепло- и массообменом в условиях вдува газообразных продуктов разрушения в пограничный слой и особенно при высоких температурах и при наличии химических реакций как в пограничном слое, так и на разрушающейся поверхности. Поэтому приведенные выше соотношения не являются достаточно обоснованными и общепринятыми. Например, в работе [Л. 4-15] предлагается другая ^зависимость между указанными коэффициентами, величиной расхода Gg и молекулярной массой вдуваемой компоненты Mg и набегающего потока Ме:

Снижение конвективного теплового потока при вдуве газообразных продуктов с разрушающейся поверхности является важнейшей принципиальной особенностью данного способа тепловой защиты, определяющей ее преимущества перед другими методами. Как было установлено в гл. 4, разность между тепловыми потоками к непроницаемой поверхности и к поверхности с расходом массы через нее [уравнение (4-12)] в первом приближении равна:

Важно отметить, что тепловой эффект вдува возрастает по мере увеличения теплонапряженности внешнего обтекания (перепада энтальпий). При больших энтальпиях торможения /е>30000 кДж/кг вдув по своей эффективности превосходит все другие способы рассеяния и поглощения тепла на разрушающейся поверхности.