ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурная модель материала при одноосном нагружении из "Прикладные задачи термопрочности элементов конструкций (БР) " Рассмотренная в гл. 2 модель поликристалла является примером достаточно полной физической модели пластичности и ползучести материала и позволяет учесть при анализе деформирования влияние многих существенных факторов. [c.122] Однако физические модели весьма сложны и их нерационально использовать при проведении инженерных расчетов теплонапряженных конструкций. Путем численного анализа такие модели позволяют выявить общие закономерности в поведении поликристал-лического материала при характерных режимах изотермического и неизотермического нагружений теплонапряженных конструкций и при необходимости уточнить более простые и удобные для практического применения феноменологические теории пластичности и ползучести. [c.122] Аналогичным образом можно использовать физические представления о микромеханизме разрушения кристаллических тел для уточненного описания условий разрушения реальных конструкционных материалов. [c.122] Промежуточное положение между физическими моделями и феноменологическими теориями деформирования и разрушения занимают структурные модели, состоящие из совокупности механически связанных между собой структурных элементов, наделенных определенными свойствами [14, 51 ]. [c.122] Структурные модели материала менее сложны, чем физические. Путем подбора параметров можно добиться удовлетворительного по точности описания такими моделями поведения реальных конструкционных материалов при произвольных режимах нагружения. Это позволяет использовать структурные модели при проведении инженерных расчетов теплонапряженных конструкций и для анализа их работоспособности. [c.122] На рис. 3.2 штриховыми линиями представлены результаты расчета диаграмм растяжения меди с учетом (3.1)—(3.3) и (3.5), которые хорошо согласуются с экспериментальными диаграммами (сплошные линии). При Т = 673 К расчетная и экспериментальная диаграммы совпадают, поскольку именно при этой температуре проведен подбор параметров модели. [c.125] В рассматриваемом варианте модели значения а (Т) не зависят от накопленной пластической деформации, т. е. изотропное упрочнение материала не учитывается. Поэтому при знакопеременном нагружении и отсутствии ползучести модель подчиняется условию Мазинга, распространенному на случай переменных температур. В этом отношении свойства структурной модели совпадают со свойствами модели поликристалла (см. 2.8). [c.125] На рис. 3.3 приведены для сравнения результаты расчетов (штриховые линии) и экспериментальные кривые ползучести (сплошные линии) для меди при температурах 873 и 1073 К. [c.126] Помимо достаточно точной интерполяции диаграмм растяжения по температурам и кривых ползучести по температурам и напряжениям структурная модель достаточно точно описывает поведение материала в процессе ползучести при переменных напряжениях и температурах, а также отражает взаимное влияние мгновенной пластической деформации и деформации ползучести. Например, на рис. 3.4 приведены расчетные кривые ползучести меди под действием растягиваюш его напряжения ст = 22 МПа при различных значениях предшествуюш.ей мгновенной пластической деформации, вызванной приложением напряжения Эти кривые качественно согласуются с опытными данными. [c.126] Описание поведения материала при знакопеременном нагружении в соответствии с принципом Мазинга согласуется с опытом, когда влияние изотропного упрочнения менее существенно, чем влияние анизотропного. Однако при многократных циклических нагружениях накапливается значительная по абсолютной величине пластическая деформация (параметр Удквиста q в 1.5), которая приводит к заметному изотропному упрочнению материала [51 ]. Эту особенность в поведении материала можно отразить в структурной модели, если каждый структурный элемент наделить свойством изотропного упрочнения подобно тому, как это сделано в 2.7 по отношению к системам скольжения в кристаллических зернах. [c.127] Возможно формальное обобщение структурной модели на случай непропорционального нагружения при произвольном напряженном состоянии. При этом каждый структурный элемент устанавливает связь между (огц)у и (е ) для некоторого микрообъема материала в предположении однородности в макрообъеме материала напряженного или деформированного состояний или же в предположении более общего закона механического взаимодействия микрообъемов между собой [16, 38]. Параметры напряженно-деформированного состояния макрообъема материала находятся осреднением соответствующих параметров микрообъемов. [c.128] Если структурные элементы модели наделить свойствами, учитывающими накопление повреждений в материале, то появится возможность описания процесса разрушения при различных режимах нагружения, в том числе при знакопеременном неизотермическом нагружении и на П1 (ускоряющейся) стадии ползучести. Количественно накопление повреждений можно характеризовать изменением значений б -, причем более чувствительными будут более слабые структурные элементы, для которых значения ст/ меньше. Именно эти элементы модели будут раньше выходить из строя, вызывая перераспределение нагрузки между оставшимися элементами, пока все они последовательно не потеряют работоспособность. [c.128] Однако расширение возможностей структурной модели связано с ее усложнением, что вызывает трудности при ее практическом использовании в расчетах теплонапряженных конструкций. Кроме того, подбор параметров усложненной модели по данным испытаний образцов материала превращается в самостоятельную и довольно непростую задачу, которая не всегда имеет удовлетворительное решение (или же при задании допустимой погрешности ее решение может быть неоднозначным). [c.128] Вернуться к основной статье