ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальная проверка адекватности модели из "Механические свойства сталей и сплавов при нестационарном нагружении " Для построения структурной модели конкретного материала достаточно определить две ее базовые функции. Для этого необходимо из испытаний получить стабилизированную диаграмму циклического деформирования и кривую ползучести (условия испытаний не обязательно должны соответствовать чистой ползучести, как отмечено в А5.6). В целях расширения диапазона напряжений, в котором определяют реологическую функцию, а также проверки (учета естественных разбросов) иногда проводят два (или более) испытания на ползучесть. Если необходимо охватить определенный температурный интервал, то испытания на ползучесть повторяют при двух-трех значениях температуры. После идентификации модель подготовлена для описания самых разнообразных процессов деформирования, в том числе при программах нагружения, более сложных и существенно отличающихся от тех, при которых проведены базовые испытания. Естественно, соответствие опытным данным, получаемым при таких программах, должно быть проверено. Испытания с этой целью были проведены на значительном числе сталей и сплавов, данные по которым приведены в части Б. Рассмотрим некоторые результаты. [c.191] Быстрое изотермическое нагружение. Полученная после снятия деформационной анизотропии диаграмма начального деформирования стали Х18Н9, циклически упрочненной в процессе стабилизации свойств, показана на рис. А5.21 (кривая 0А Исходная диаграмма ОА ). Как видно, по отношению к кривой О А любая ветвь диаграммы циклического деформирования действительно близка к центрально подобной с коэффициентом, равным Двум. Некоторое отклонение связано, по-видимому, с частичным возвратом исходных изотропных свойств при снятии анизотропии. [c.191] Быстрое неизотермическое нагружение. Проверку обнаруженных на основе структурной модели закономерностей неизотермического деформирования проводили при циклическом кручении тонкостенных трубок, поскольку при таком виде нагружения осуществить неизотермические испытания проще тепловая деформация не влияет на действующие усилия и замеряемые величины. [c.192] Существование термомеханической поверхности (ТМП) при начальном нагружении, как следует из анализа, основанного на структурной модели, ограничено условием отсутствия на диаграмме точек реверса. В случае, иллюстрируемом рис. А5.23, а, испытания проводили по следующей программе нагружение до деформации = 0,4 % при 7 = 20°С, быстрый нагрев до 7 = 450 °С и затем продолжение нагружения. Поскольку при уменьшении параметра 6 условие С О выполняется, то продолжается начальный этап нагружения. Как видно из рис. А5.23, а, если не считать очень небольшой области, относящейся к концу нагрева, расчет довольно точно описывает реальную диаграмму. [c.193] При циклическом нагружении, если изменение температуры происходит только в моменты реверсов, кривые деформирования в обоих полуциклах определяются уравнением (А5.12) при 0 = = [0(Г ) + 0(Т 2)]. Отсюда, в частности, следует, что кривая в данном полуцикле зависит не только от текущей температуры, но и от значения последней в предшествующем полуцикле. Для проверки этого положения были поставлены опыты (рис. А5.24 совмещены результаты трех испытаний), в которых разгрузке и обратному нагружению при 100° предшествовали начальные нагружения при трех значениях температуры. Как видно, различие диаграмм в зависимости от температурной предыстории существует и оказалось даже несколько большим, чем предсказано моделью. Из анализа следует также, что по достижении деформации Е ) (когда С = v) предыстория нагружения должна быть забыта, и последующая диаграмма соответствует начальной ТМП при.Г = 100°С. Эксперимент подтвердил этот факт, здесь все кривые практически совпали. [c.194] Диаграмма неизотермического цикла, в котором изменение температуры осуществлялось в точках достижения деформациями экстремальных значений, показана на рис. А5.25, б. Она так- е замкнута можно отметить вполне удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных данных. [c.195] Для проверки определенного в А5.5 условия, при выполнении которого накопление деформации вследствие циклической ползучести должно быть неограниченным, проведены испытания двух образцов при одном среднем напряжении цикла, но различающихся амплитудах. Значения последних приняты такими, чтобы при меньшей (образец 1) амплитуде накопление деформации согласно расчету было ограниченным, а при большей (образец 2) — неограниченным (рис. А5.29, А5.30). Действительно, затухания процесса накопления деформации в опыте 2 не обнаружено даже по достижении 3%-ной деформации. [c.197] Согласно теоретическому анализу, при одинаковом максимальном напряжении скорость накопления деформации должна возрастать с увеличением среднего напряжения цикла, достигая максимума при амплитуде, равной нулю. Результаты проведенных испытаний, как видно из рис. А5.32, вполне согласуются с этим выводом. [c.198] Были определены пределы изменения напряжений для случая г = О (условно симметричный цикл) в соответствии с формулой (А5.25). При этих значениях петля гистерезиса действительно оставалась неподвижна (рис. А5.33, а). Изменения среднего напряжения в ту или другую сторону, даже незначительные, приводили к накоплению деформации соответствующего знака (рис. А5.33, б, в). [c.199] Нестационарные нагружения. Для условий пропорционального нагружения соотношения (А5.1), определяющие структурную модель, могут быть сведены к уравнению состояния (А5.18). Последнее описывает скорость неупругой деформации как поле в пространстве / , 8, Т] с постоянным параметром 0, определяемым последней поворотной точкой траектории. Уравнение состояния вместе с соотношениями, определяющими / ,, , 0, и правилами памяти является математической формулировкой принципа подобия полей скоростей неупругой деформации после каждого реверса (отсюда следует и центральное подобие кривых быстрого деформирования). [c.201] Для проверки адекватности уравнения состояния при выдержках можно использовать его запись в виде (А5.41) имея диаграмму /, нетрудно в любой момент нагружения определить значения С , 0, 1 - ф(С .). Значение р, замеренное в этот момент, после деления на 1 - ф(С ) определяет скорость ползучести в той части ПЭ, которая деформируется неупруго. При данной температуре она должна представлять собой однозначную функцию 0. Отклонение вычисленных по данным различных опытов значений р/[1 - ф(С )] от единой функции характеризует ошибку, вносимую гипотезами, на которых основана модель. [c.201] Экспериментальные и расчетные кривые ползучести стали Х18Н9Т для 650 °С после разных вариантов предыстории (рис. А5.37) приведены на рис. А5.38. Сопоставление показывает, что связь наблюдаемых в опытах закономерностей не-установившейся ползучести с процессами перераспределения микронапряжений, определяемыми предысторией нагружения, следующая из концепции структурной модели, вполне подтверждается. [c.202] На стали ЭИ868 при Т = 600 °С были проведены опыты, в которых быстрое циклическое деформирование прерывалось выдержками на трех разных уровнях напряжения (рис. А5.39). Сопоставление экспериментальных (сплошные кривые) и теоретических (штриховые) кривых ползучести дано на рис. А5.40. [c.202] Согласно уравнению (А5.12), диаграммы разгрузки и обратного нагружения определяются лишь параметром подобия 0 = = 0 - 0у. Поэтому при одинаковых значениях этого параметра они должны при наложении совпадать независимо от положения последней поворотной точки и предшествовавшей ей истории деформирования. Следует также ожидать совпадения кривых ползучести, если при равенстве 0 моменты начала выдержек соответствуют также одинаковым значениям переменных /ч (а следовательно, и Е,). Данные закономерности представляются довольно неожиданными и вряд ли могут быть замечены экспериментаторами. По достижении параметром С значения С предыстория забывается, и определяющим для скорости ползучести становится уровень текуш,его напряжения. Заметим, что для склерономных материалов совпадение кривых разгрузки и обратного нагружения независимо от положения их начальной точки следует непосредственно из принципа Мазинга. [c.204] Рис А5.41. Диаграммы деформирования при наличии выдержек, Т = 700 °С. [c.205] Аналогичное свойство проявляется при продолжении нагружения, прерванного выдержкой (рис. А5.44). Вследствие реверса секущего модуля начало нового нагружения является поворотным моментом, однако после того, как модуль С достигает значения С , поворот забывается и кривая деформирования возвращается к начальной диаграмме /(е), прерванной этапом ползучести. [c.207] Стирание из памяти поворотных моментов обнаруживается и на этапах ползучести. Например, после реверса в точке А (рис. А5.45, а) кривая ползучести на участке DF соответствует вначале уравнению состояния (А5.18) (рис. А5.45, б, линия 2), в котором определяющие параметры учитывают этот реверс. Однако по достижении модулем С, значения (точка D ) предыстория забывается, и в дальнейшем ползучесть должна развиваться так, как после начального нагружения (линия 7, рис. А5.45, б) при тех же значениях переменных г, е. Экспериментальное подтверждение этого прогноза иллюстрирует рис. А5.45, б. [c.207] Возможность описания с помощью той же модели многих особенностей деформирования при непропорциональном нагруже-0JJ связана с тем, что последние, как и рассмотренные в данной [ лаве закономерности пропорционального стационарного и нестационарного нагружения, связаны с чувствительностью материала к предыстории деформирования носителями памяти явля-joT H микронапряжения. Таким образом, благодаря введению в рассмотрение микронапряжений структурная модель способна адекватно отражать деформационную анизотропию реальных материалов, проявляющуюся в самых разнообразных условиях. [c.209] Вернуться к основной статье