ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние температуры и фактора времени на механические характеристики материала из "Сопротивление материалов " Диапазон температур, в пределах которого реально работают конструкционные материалы, выходит далеко за рамки указанных нормальных условий. Есть конструкции, где материал находится под действием чрезвычайно высоких температур, как, например, в стенках камер воздушно-реактивных и ракетных двигателей. Имеются конструкции, где, напротив, рабочие температуры оказываются низкими. Е)то — элементы холодильных установок и резервуары, содержащие жидкие газы. [c.69] В широких пределах изменяются также и скорости [гагружеиия, и время действия внешних сил, Сугцествуют нагрузки, весьма медленно меняющиеся и быстро меняющиеся. Есть нагрузки, действующие годами, а есть такие, время действия которых исчисляется миллионными долями секунды. [c.69] Понятно, что в зависимости от указанных обстоятельств механические свойства материалов будут проявляться по-разному. [c.69] Так как в общем виде аналитическое или графическое описание указанной функции дать не удается, то влияние температуры и фактора времени рассматривается в настоящее время применительно к частным классам задач. Деление на классы производится в основном но тину действующих внешних сил. Различают медленно изменяющиеся, быстро и весьма быстро изменяющиеся нагрузки. [c.69] Основными, изучаемыми в сопротивлении материалов, являются медленно изменяющиеся, или статические, нагрузки. Скорость изменения этих нагрузок по времени настолько мала, что кинетическая энергия, которую получают перемещающиеся частицы деформируемого зела, составляет ничтожно малую долю от работы внешних сил. Иначе говоря, рабога внешних сил преобразуется только в упругую потенциальную энергию, а также в необратимую тепловую энергию, связанную с пластическими деформациями тела. Испытание материалов в так называемых нормальных условиях происходит под действием статических нагрузок. [c.69] Явление охрупчивания при повышенных температурах свойственно в основном малоуглеродистой стали. Легированные стали и цветные сплавы при повышении температуры обнаруживают большей частью монотонное возрастание 8 и такое же монотонное снижение °гр н Одр. На рис. 63 показаны соответствующие кривые для хромомарганцевой стали марки ЗОХГСА. [c.70] Другим частным проявлением свойств ползучести является релаксация — самопроизвольное изменение во времени напряжений при неизменной деформации. Релаксацию можно Наблюдать, в частности, на примере ослабления затяжки болтовых соединений, работающих в условиях высоких температур. [c.71] Экспериментально наиболее просто изучается явление последействия. Если нагрузить образец постоянно действующей силой (рис. 64) и сле.дить за изменением его длины в условиях фиксированной температуры, можно получить диаграммы последействия (рис. 65), даюш,ие зависимость деформации от времени при различных значениях напряжения о. [c.71] Основными механ[1ческими характеристиками материала в условиях ползучести являются предел длительной прочности и предел ползучести. [c.72] Таким образом, предел длительной прочности зависит от заданного промежутка времени до момента разрушения. Последний выбирается равным сроку службы детали и меняется в пределах от десятков часов до сотен тысяч часов. Соответственно столь широкому диапазону изменения времени меняется и предел длительной прочности. С увеличением времерш он, естественно, надает. [c.72] Пределом ползучести называется напряжение, при котором пластическая деформация за заданный промежуток времени достигает заданной величины. [c.72] Как видим, для определения предела ползучести необходимо задать интервал времени (который определяется сроком службы детали) и интервал допустимых деформаций (который определяется условиями эксплуатации детали). [c.72] Предел длительной прочности и предел ползучести сильно зависят от температуры. С увеличением температуры они, очевидно, уменьшаются. [c.72] Среди различных типов статических нагрузок особое место занимают периодически изменяющиеся, или циклические, нагрузки. Вопросы прочности материалов в условиях таких нагрузок составляют содержание специального раздела сопротивления материалов и связываются с понятиями выносливости или усталости материала. Эти вопросы будут рассмотрены подробно в гл. XIII. [c.73] После статических рассмотрим класс быстро изменяющихся, или динамических, нагрузок. [c.73] К оценке этих нагрузок существуют дна подхода. С одной стороны, нагрузка считается быстро изменяющейся, если она вызывает заметные скорости частиц деформируемого тела, причем настолько большие, что суммарная кинетическая энергия движущихся масс составляет уже значительную долю от общей работы внешних сил. С другой стороны, скорость изменения нагрузки может быть связана со скоростью 1. ротекания пластических деформаций. Нагрузка может рассматриваться как быстро изменяющаяся, если за время нагружения тела пластические деформации не успевают образоваться полностью. Это заметно сказывается на характере наблюдаемых зависимостей между деформациями и напряжениями. [c.73] Первый критерий в оценке быстро изменяющихся нагрузок используется в основном при анализе вопросов колебаний упругих тел (см. гл. XV), второй — при изучении механических свойств материалов в связи с процессами быстрого деформирования. [c.73] Г1оскольку при быстром нагружении образование пластических деформаций не успевает полностью завершиться, материал с увеличением скорости деформации становится более хрупким и величина 8 уменьшается. Так как скольжение частиц образца по наклонным площадкам затруднено, должна несколько увеличиться разрушающая нагрузка. Сказанное иллюстрируется сопоставлением диаграмм растяжения при медленно и быстро изменяющихся силах (рис. 67). [c.73] ПОЛНОСТЬЮ переходит в кинетическую энергию движущихся частиц тела, а энергия упругих и пластических деформаций оказывается сравнительно малой. [c.74] Вернуться к основной статье