ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние напряженного состояния на величину адсорбционного эффекта из "Влияние поверхностно-активной среды на процессы деформации металлов " Характер напряженного состояния является одним из важнейших факторов, определяющих механические свойства твердых тел в процессе деформации. При одинаковых температурах и скоростях деформации механические свойства твердых тел, и особенно металлов, могут меняться в довольно ироких пределах в зависимости от распределения напряжений внутри образца. Обычные диаграммы деформации при неоднородном напряженном состоянии представляют собою лишь усредненные значения сил и деформаций в различных точках деформируемого тела и не дают по существу никакого представления об истинном распределении напряжений и деформаций внутри тела. Законы, по которым происходит усреднение механических свойств в различно напряженных точках тела, обычно столь сложны, что исключают возможность выявления количественных соотношений, но качественная картина явления, особенно благодаря работам Н. Н. Давиденкова и Я. Б. Фридмана [22, 23], выяснена с достаточной полнотой. [c.45] При растяжении образцов с резким изменением поперечного сечения неравномерность в распределении напряжений в местах перехода весьма значительна. [c.45] В узком поверхностном слое выточки имеет место значительная концентрация напряжений, превосходящая среднее-значение напряжения по сечению выточки во много раз. Концентрация напряжений в поверхностном слое существенно-зависит от ширины и глубины выточки, а также и от ее геометрической формы. [c.46] Для хрупких тел, разрушающихся путем отрыва, когда наибольшее главное напряжение достигает критической величины, прочность образцов, снабженных выточками, должна понижаться в той степени, в какой увеличивается местное напряжение против среднего в сечении. Влияние выточки в этом случае сводится к преждевременному образованию трещин в поверхностном слое, когда средние напряжения еще далеко не достигли нормальной прочности материала. [c.46] Таким образом при растяжении хрупких тел с выточками решающее значение приобретает создаваемое выточкой неравномерное распределение напряжений по сечению до предела упругости. [c.46] В пластичном материале при растяжении до предела текучести наличие выточки приводит к тем же следствиям. Поверхностный слой металла в месте выточки под действием значительных напряжений вовлекается в пластическую деформацию, тогда как глубинные слои металла остаются еще в области чисто упругой деформации. Образец с выточьой из пластичного материала, до растяжения представлявший собой по механическим свойствам вполне гомогенную систему, по мере роста внешних напряжений уже на ранних стадиях деформации как бы превращается в гетерогенную систему, состоящую из двух фаз с различными механическими свойствами поверхностный слой с малым модулем упругости и внутренняя основная масса металла с высоким модулем. [c.46] Превращение гомогенной механической системы в гетерогенную в процессе деформации представляет собой общее явление, имеющее место не только для образцов с выточками, но и для гладких образцов, и механизм этого превращения заключается в развитии дефектных участков структуры — слабых мест, всегда имеющихся в реальном твердом теле. Но в случае образцов с выточками и этот процесс гетерогениза-ции системы заходит гораздо дальше при значительно меньших средних напряжениях в результате концентрации напряжений в поверхностном слое. [c.46] Кроме того, изменение очертаний выточки в процессе пластической деформации, переход к более плавным очертаниям также способствуют уменьшению главного растягивающего напряжения. [c.47] Наличие выточки в пластическом материале приводит также к возникновению объемно-напряженного состояния в областях вблизи выточки. Наряду с растягивающим напряжением, характерным для линейного напряженного состояния, появляются значительные поперечные напряжения, которые, в случае круговой выточки цилиндрического образца, направлены по радиусам сечения и превращают линейное напряженное состояние в объемно-напряженное. Основным следствием наличия объемно-напряженного состояния должно явиться повышение главного растягивающего напряжения, параллельного оси образца, при котором происходят первые остаточные сдвиги, т. е. повышение предела текучести (упругости). Однако, как указывает Н. Н. Давиденков [22], повышение предела текучести может быть следствием не только объемного напряженного состояния, но также и любого резкого изменения в распределении напряжений по сечению. [c.47] Причина этого заключается в том, что в непосредственном соседстве с критически-напряженными областями тела лежат области, напряженные значительно слабее, и они начинают играть роль тормоза, задерживающего возникновение пластической деформации. [c.47] Степень концентрации напряжений существенно зависит от геометрической формы переходной части образца от зажимной к рабочей его части. Чем резче осуществлен этот переход, тем выше концентрация напряжений. По мере удаления от зажимов неравномерность в распределении напряжений по сечению уменьшается и на расстояниях 1,5—2 диаметров образца исчезает полностью. [c.48] Таким образом, при растяжении металлических стержней заданного диаметра сущесгвенную роль в картине распределения напряжений по сечению должен играть параметр у = ///), где I — длина рабочей части образца между зажимами при отсутствии переходной части и О—диаметр образца. При достаточно больших у, равных 10 и выше, значение зон с неравномерным распределением напряжений сравнительно невелико, так как в основной части образца напряжения распределены равномерно. [c.48] Однако с уменьшением у при заданном В, т. е. с уменьшением длины образца, роль этих зон увеличивается и, наконец, при у, равном -3—4, весь образец оказывается в объемнонапряженном состоянии с неравномерным распределением растягивающих напряжений по сечению. Возникающая при этом концентрация напряжений в поверхностном слое образца должна, повидимому, содействовать образованию дефектов — слабых мест в этом слое и развитию микротрещинок на основе этих дефектов. [c.48] Шрейнером было показано, что адсорбционный эффект возрастает по мере отклонения напряженного состояния вблизи поверхности от состояния всестороннего сжатия [24]. При действии же одних сжимающих напряжений в поверхностном слое все эффекты, связанные с адсорбционными влияниями среды, исчезают полностью. Ниже приводятся результаты опытов Е. К. Венстрем по растяжению монокристаллов олова, проведенные в нашей лаборатории с целью выяснить влияние объе.ушо-напряженного состояния на величину адсорбционного эффекта [25]. [c.48] Наиболее типичные диаграммы растяжения в неактивной и активной средах представлены на рис. 30. Во всех без исключения случаях уменьшение у влечет за собой возрастание адсорбционного эффекта действия поверхностно-активных веществ (в качестве поверхностно-активной среды был использован 0,2 /ц-ный раствор олеиновой кислоты в чистом вазелиновом масле). Чрезвычайно характерным и важным для понимания существа явления служит то обстоятельство, что возрастание адсорбционного эффекта связано с повышением предела текучести при малых у в неактивной среде, тогда как в активной среде при всех у предел текучести практически не меняется. [c.49] При малых у на всех испытанных образцах отчетливо проявляются два характерных явления увеличение предела текучести и увеличение пластической деформации, соответствующей пределу текучести. [c.49] Из рис. 30 видно, что одно и то же усилие, которое прт) у=10 сообщало кристаллу удлинение i—1,5°/о1 при у =1,5 сообщает тому же кристаллу 18—20% удлинения. [c.50] Вернуться к основной статье