ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исследование сопротивления материалов неизотермическому циклическому деформированию из "Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении " Существенные экспериментальные трудности исследования закономерностей неизотермического циклического деформирования осложняют в значительной степени выбор и экспериментальное обоснование уравнений состояния, пригодных для описания основных особенностей процесса. Во многом прогресс в этом направлении определяется развитием методов и средств испытаний. [c.115] В настоящее время на базе систем программного нагружения и нагрева с обратными связями по нагрузкам (деформациям) и температурам созданы автоматические системы неизотермического нагружения, позволяющие осуществлять требуемые режимы с различным сочетанием циклов нагрев—нагружение, в том числе при изменении контролируемых параметров по произвольным программам [297]. [c.115] С использованием разработанной аппаратуры была выполнена экспериментальная программа, позволяющая обобщить ряд свойств неизотермического циклического деформирования [142]. [c.115] Пробные эксперименты выполнялись на аустенитной нержавеющей стали. Был выбран один из простейших случаев сочетания режимов нагружения и нагрева — мягкое нагружение при температурах, линейно изменяющихся во времени, причем в исходном состоянии и при разгрузках температура минимальная, при экстремальных нагрузках — максимальная. Диапазон температурных изменений 600 200° С и 600 300° С. [c.115] Оказалось, что исследуемая сталь при указанных максимальных температурах практически не реагирует на форму цикла нагрева и основные характеристики циклического неизотермического деформирования соответствуют испытаниям с постоянными температурами. Так, на рис. 2.5.1, а показаны диаграммы исходного нагружения при двух различных уровнях нагружений. Несмотря на определяемое особенностями температурных режимов различие хода кривых деформирования в промежуточных точках диаграмм, конечные величины в пределах разброса данных одинаковы для изотермических и неизотермических нагружений. Аналогичные свойства обнаружены и у диаграмм циклического деформирования. [c.115] Таким образом, приведенные экспериментальные данные относятся к типу материала, для которого при принятых в испытаниях температурах и длительностях деформирования временные эффекты не проявляются. [c.116] Принятая гипотеза поверхности неизотермического нагружения требует экснериментальной проверки прежде всего для контрастных режимов нагрева в области температур и длительностей деформирования, сопровождающихся эффектами времени. [c.117] Специфический случай неизотермического нагружения представляет собой режим III, при котором можно ожидать накопления односторонних деформаций за счет различия диаграмм неизотермического нагружения в четных и нечетных полуциклах (см. рис. 2.5.4, б). Оказывается, что и это свойство поверхности неизотермического нагружения реализуется в эксперименте. На рис. 2.5.6, а приведена запись диаграмм циклического неизотермического нагружения по режиму III, иллюстрируюш,ая ожидаемое накопление односторонних деформаций. С числом циклов темп процесса убывает в связи с интенсивным циклическим упрочнением материала (рис. 2.5.6, б). [c.120] Рассмотренная гипотеза о существовании поверхности неизотермического циклического нагружения нуждается в дальнейшем экспериментальном обосновании в направлении охвата различных по циклическим свойствам конструкционных материалов (упрочнение, разупрочнение, стабилизация), режимов нагружения и нагрева, в том числе с целью определения параметров эквивалентных режимов. [c.121] Выше был рассмотрен вопрос о неизотермическом деформировании, когда температура в процессе нагружения изменяется пропорционально напряжению, и предложен способ описания такого нагружения в форме уравнений теории старения. Для произвольных путей изменения напряжений и температур требуются более сложные зависимости, в частности зависимости, устанавливающие связь не только между самими величинами напряжгений, деформаций и температур, но и между их приращением (дифференциальные теории). [c.121] В настоящее время известен ряд предложений по формулировке определяющих уравнений с использованием дифференциальных соотношений [27, 152, 160, 231]. Определенной простотой отличаются предложения [27, 28], ибо для практического использования в расчетах необходимо минимальное количество опытных данных, и в простейших случаях требуется не большее число экспериментов, чем при использовании теории старения. [c.121] В связи с этим рассмотрим теорию неизотермического пластического деформирования в формулировке [27, 28] для описания неизотермического нагружения. [c.121] Предложения [27, 28] распространяются на случаи однократного (статического) неизотермического нагружения и области температур, когда реологическими эффектами можно пренебречь. [c.122] Как видно из уравнений (2.5.4), для построения функций напряжений и температуры необходимо определение производных от функций, характеризующих диаграммы деформирования при изотермическом нагружении. Для более точной постановки задачи требуется проведение дополнительного эксперимента с целью построения зависимости деформации от температуры при постоянном напряжении. [c.122] Получение таких данных с точностью, достаточной для проведения практических расчетов, связано с применением того или иного вида аппроксимации. Наиболее перспективным является использование сплайн-аппроксимации, представляющей относительно новое направление в теории приближения функций,-дающей существенно большую точность при численном дифференцировании диаграмм деформирования по сравнению с расчетами с использованием метода наименьших квадратов и других аналогичных методов, связанных с аппроксимацией полиномом с одними и теми же коэффициентами во всей области определения функции. [c.122] Учитывая отмеченные обстоятельства, аппроксимация при определенной функции Рд, Рт выполнялась на основе параметрического представления сплайнов. Вычисления производились на ЭВМ Мир-2 . В качестве исходных данных были использованы диаграммы изотермического деформирования стали Х18Н10Т (см. рис. 2.5.5, б) и полученные на их основе зависимости у (Г, т). [c.122] На рис. 2.5.7 представлено сопоставление качества аппроксимации исходных кривых деформирования по методу наименьших квадратов (МНК) и по сплайнам (точки 1), а также по МНК с использованием полиномов 2-й (точки 2), 3-й (точки 3) и 4-й (точки 4) степени. Видно, что МНК является более грубым аппаратом для численного выражения экспериментальных кривых, чем сплайн-функции, даже если аппроксимировать диаграмму (темные точки на рис. 2.5.7) без упругого участка. [c.122] Дальнейший расчет изотермических и неизотермических режимов показал непригодность МНК для отражения тонких изменений функций Ра, Рт некоторых режимов, в то время как сплайны давали устойчивые, качественные и количественно верные результаты. [c.122] Располагая данными о функциях напряжений и температуры, а также зависимостью модуля сдвига от температуры, можно рассчитать различные процессы неизотермического нагружения. Расчет проводился применительно к аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т для уже использованных в предшествующем разделе двух режимов пропорционального изменения нагрузок и температур, а также других контрастных режимов. Одновременно велось сопоставление результатов расчета путей неизотермического нагружения с использованием теории пластического течения и деформационной теории. [c.123] Типы режимов неизотермического нагружения представлены на рис. 2.5.8. [c.123] Вернуться к основной статье