ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальное исследование нарастания деформаций в условиях теплосмен из "Несущая способность конструкций в условиях теплосмен " Циклическое упруго-пластическое деформирование привлекает значительное внимание исследователей (51, 52, 89, 106, 150, 152, 153, 156, 157]. [c.43] Знакопеременная деформация, которая может возникнуть при нарушении условий приспособляемости, изучена достаточно полно. Однако большой интерес представляет и экспериментальное изучение прогрессирующего разрушения, когда в пластическое деформирование за цикл вовлекаются последовательно различные элементы и возникает своеобразная кинематическая изменяемость. [c.43] Изложим основные результаты довольно простых экспериментов, выполненных с целью иллюстрации возможности возникновения одностороннего нарастания деформаций при теплосме-нах как при наличии, так и при отсутствии внешней нагрузки. Исследования проводились на установках, сконструированных в соответствии со схемами однопараметрических стержневых систем [31, 33]. [c.43] На рис. 22 показана установка, изготовленная по схеме симметричной трехстержяевой системы с углами 60° между стержнями. Из трех одинаковых тонкостенных трубчатых образцов, использовавшихся в качестве стержней, средний подвергался повторным нагревам путем пропускания электрического тока. [c.43] После достижения заданной температуры источник тока отключался и внутрь образца подавался воздух (а в одном из опытов— вода) для охлаждения. С помощью рычажного устройства к системе прикладывалась вертикальная внешняя нагрузка, которая в течение опыта оставалась постоянной. [c.44] На диаграмме нанесена также линия АС, определяющая зависимость между предельной нагрузкой и температурой с учетом уравнения (1.58). [c.44] Таким образом, при реальных податливостях опор, если ограничить максимальную температуру нагрева 500 С, прогрессирующее нарастание деформации можно ожидать при параметрах нагрузки и температуры, отвечающих области AB диаграммы приспособляемости. Если точка, координаты которой отвечают параметрам нагружения, расположена левее АВ, должна иметь место приспособляемость, если она расположена правее АС — теоретически неограниченное нарастание деформации ( мгновенное разрушение) в период нагрева, когда уменьшается предел текучести. [c.44] Одна из осциллограмм показана на рис. 25. Запись велась на фотобумаге шириной 200 мм. Все элементы схемы предварительно тарировали. Для визуального контроля деформаций использовали индикаторы (рис. 22), а для контроля температур — вторую термопару, подключенную к милливольтметру МПП-254. [c.46] Чтобы уменьшить погрешность при расчетном определении тепловой деформации, связанную г неравномерным по длине нагревом (образец нагревался пропусканием тока), была проведена тарировка, во время которой измерялась свободная тепловая деформация Д/f и затем определялись эффективные температуры = — Оказалось, что получаемые значения t. [c.46] Некоторые результаты испытания приведены на рис. 26. Циклы 1—17 иллюстрируют приспособляемость при постепенном повышении максимальной температуры цикла. При каждом значении тах прирост пластической деформации прекращался после 1—2 циклов. Циклы 23—29 отвечают условиям нарастания деформаций (прогрессирующее разрушение). [c.46] Всего на данной установке было испытано три комплекта образцов из сталей с несколько отличающимися значениями предела текучести (23—27 кГ1мм ). Полученные результаты отмечены точками на рис. 23. При интенсивном нарастании деформации прирост удлинения (среднего образца) за цикл достигал в отдельных случаях ОД—0,2 мм. [c.47] Опыты показали, что вследствие упрочнения нарастание деформации после нескольких циклов обычно уменьшалось, а иногда и полностью прекращалось. Это было особенно заметно на образцах из стали 20 (по сравнению со сталью 15). [c.47] Некоторые испытания заканчивались разрушением образца, подвергавшегося циклическому нагреву. В одном случае после 38 циклов образовалась шейка и трещина, в другом после 69 циклов и образования трещины испытания были прекращены. В обоих случаях разрушение начиналось в средней части образца, где температура достигает максимума, оно носило квазиста-тический характер [153]. [c.47] Для проведения более детальных исследований и, в частности, для воспроизведения явления одностороннего нарастания деформации в условиях, когда внешняя нагрузка отсутствует, была сконструирована и изготовлена вторая установка [33]. Она представляет собой систему из трех параллельных стержней (специальных трубчатых образцов), соединенных между собой жесткими плитами (рис. 27). Центральный образец может периодически нагреваться током от понижающего трансформатора (напряжение 1,5 в, сила тока до 2000 а) и охлаждаться продувкой воздуха через внутреннюю полость. [c.48] Установки, построенные по такой схеме, многие авторы (и, прежде всего, Коффин [192]) использовали для термоусталостных испытаний. Однако в зависимости от параметров боковых образцов в них можно получать не только знакопеременную, но и одностороннюю пластическую деформацию. При отсутствии внешних нагрузок эта деформация должна идти в направлении, определяемом температурной зависимостью предела текучести. Поскольку обычно у металлов предел текучести при нагреве уменьшается, можно ожидать, что при соответствующих значениях параметров установки и цикла каждая тепло-смена будет приводить к уменьшению длины элементов за счет сжатия — центрального (нагреваемого) образца при нагреве, боковых образцов — при охлаждении. Возможно также сочетание односторонней и знакопеременной деформации. [c.48] Одна из термопар подключалась к специальному управляющему устройству, которое позволяло автоматически выдерживать заданный цикл (нагрев, выдержка при высокой температуре и охлаждение), вести счет циклам и периодически (с заданным интервалом) включать запись регистрируемых величин на осциллограф. [c.49] Результаты испытаний иллюстрируются осциллограммой )(рис. 29) и кривой нарастания деформаций (рис. 30). [c.50] Аналогичные результаты были получены на образцах из стали 1Х18Н9Т. Температура приспособляемости по расчету получилась равной я = 290°С. В связи с упрочнением прирост деформации за цикл (при /тах п) ДОВОЛЬНО -быстро уменьшался с каждым циклом. [c.51] Результаты опытов подтвердили предполагаемый механизм прогрессирующей деформации, в котором существенную роль играет температурная зависимость предела текучести, в особенности, когда к системе не приложены механические нагрузки. [c.51] Вернуться к основной статье