Испытания статические при высоких температурах Особенности

Управление процессом испытаний существенно также и при исследовании сопротивления статическому деформированию материалов с постоянной скоростью (особенно при высоких температурах), так как семейства кривых деформирования, полученные в широком диапазоне скоростей (пять-шесть порядков), являются основой для построения реологических зависимостей. [c.505]

Разрушение материалов от действия постоянной статической нагрузки при повышенных температурах существенно отличается от разрушения в случае длительного нагружения при нормальной температуре ввиду значительного изменения состояния материала, особенно в поверхностных слоях, в процессе испытания или эксплуатации. При высоких температурах в материале могут протекать процессы старения и перестаривания, поверхностное окисление, рекристаллизация, рост зерна и т. д. Учитывая это, состояние материала в процессе длительного испытания или эксплуатации нельзя считать идентичным исходному, а анализ изломов должен быть еще более тесно связан с конкретными условиями работы, чем при других видах нагружения. [c.364]

Повышение характеристик жаропрочности (пределов ползучести и длительной прочности, релаксационной стойкости при высоких температурах) достигается в принципе т0 ми же способами, которые были обсуждены в гл. V применительно к прочностным свойствам при статических испытаниях. Однако влияние легирования и структурных параметров на жаропрочность характеризуется рядом специфических особенностей, которые и будут рассмотрены. [c.273]

Зависимость упругости и температурного расширения от температуры. В литературе имеются скудные сведения об экспериментальном определении модулей упругости и сдвига при сравнительна высоких температурах, приближающихся к температуре плавления 0 тела. Значения этих модулей, определенные из статических испытаний при повышенной температуре, могут оказаться заниженными из-за неизбежной пластической деформации и ползучести, которые становятся существенными при высоких температурах, в особенности для ковких металлов. Более достоверные результаты получаются при динамических испытаниях, когда образец заставляют совершать упругие колебания. [c.40]

Определение модуля упругости непосредственным измерением величины упругой деформации, особенно при высоких температурах, требует изготовления сложных образцов и точного измерения малых деформаций. Для определения упругих свойств керамических материалов, кроме обычных статических методов испытания, используют также динамические методы, основанные на учете упругих колебаний, вызываемых звуковыми волнами. [c.158]

Статические и динамические испытания материалов с покрытиями включают испытания на растяжение при комнатной и высокой температурах, оценку внутреннего трения, микропластической деформации, определение твердости. Наша цель — показать наиболее существенные особенности проведения этих испытаний на образцах с покрытием в сравнении с достаточно известными исследованиями обычных металлических образцов. [c.20]

По широте применения испытания на твердость, особенно при комнатной температуре, конкурируют с наиболее распространенными испытаниями на статическое растяжение. Это объясняется простотой и высокой производительностью, отсутствием разрушения образца, возможностью оценки свойств отдельных структурных составляющих и тонких слоев на малой площади, легко устанавливаемой связью результатов определения твердости с данными других испытаний. При измерении твердости в поверхностном слое образца под индентором возникает сложное напряженное состояние, близкое к объемному сжатию, которое характеризуется наибольшим коэффициентом мягкости (а>2) по сравнению с другими видами механических испытаний. Поэтому здесь возможны получение пластических состояний и оценка твердости практически любых, в том числе и весьма хрупких металлических материалов. [c.222]

Наиболее достоверными данными но определению разрушающих нагрузок в этом случае были бы результаты, полученные Б процессе длительных испытаний при температуре 20°С. Однако на практике это осуществить не представляется возможным. Поэтому получение необходимых расчетных данных основывается на результатах кратковременных статических испытаний при повышенных температурах. Затем, пользуясь экстраполяционными методами, находят нужные расчетные параметры. Таким путем, например, установлено, что для полиэтилена высокой плотности за 50 лет величина разрывного напряжения после нагружения в течение 500 000 ч при температуре 20°С составит около 60 кгс см -, а в условии ползучести при температуре 20°С разрушающим будет напряжение около 45 кгс см [2]. Таким образом, при проектировании различных трубопроводов и конструкций из полиэтилена необходимо учитывать все особенности поведения материала под нагрузкой, а также в условиях определенных сред и температур. [c.20]

Для деталей, работающих в условиях приложения динамических нагрузок, у которых подавляющая часть общей работы, поглощаемой до разрушения, приходится на долю пластической деформации (штоки паровых молотов, толстая броня, стволы орудий, амортизирующие цилиндры, шасси и т. п.), важной характеристикой, определяющей служебные свойства, является ударная вязкость. Ударная вязкость, определенная на стандартных образцах с надрезом, характеризует способность металла к местным пластическим деформациям и с этой точки зрения может служить характеристикой не только разрушения при ударе, но и при других резко выраженных объемных напряженных состояниях (внутренних напряжениях, концентраторах напряжений, понижения температуры). Поэтому определение ударной вязкости имеет значение не только для деталей, работающих при высоких скоростях приложения нагрузки. При сопоставлении сталей с одинаковым пределом прочности величина ударной вязкости может быть использована как сравнительная характеристика пластичности в надрезе. Ударная вязкость чувствительно реагирует на неоднородность структуры материала, особенно в поперечном и продольном направлениях. Поэтому она может быть применена для оценки однородности материала, для контроля загрязненности металла включениями, для выявления отклонений от технологического процесса, которые не отмечаются при статических испытаниях (выявление отпускной хрупкости, старения, перегрева и т. п.). Ударная вязкость должна определяться в направлении действия наибольших напряжений при эксплуатации. Так, для некоторых труб, турбинных дисков, цилиндров амортизаторов имеет значение ударная вязкость в поперечном к волокну направлении (тангенциальная проба). [c.16]

Высокие механические свойства соединений жаропрочных сплавов получили [14] при использовании расплавляющихся прослоек, содержащих бор. Сваривали жаропрочные сплавы на никелевой и кобальтовой основах. Сплавы соединяли между собой и в сочетании с другими сплавами. Испытания на статическое окисление при 1473 К на воздухе в течение 100 ч показали, что область соединения не подвержена окислению. Прочность соединений при нормальной и высокой температурах равна прочности основного металла. Особенностью процесса являются небольшие давления сжатия примерно 0,3—0,5 МПа. Поэтому процесс характеризуется длительными выдержками до 24 ч при температуре 1444 К. В данном случае происходит изотермическая кристаллизация припоя. Такая схема процесса по производительности значительно уступает рассмотренному в настоящей главе процессу соединения с максимально возможным выдавливанием жидкой прослойки вместо ее изотермической кристаллизации. Удаление прослойки при сжатии обеспечивает высокую гомогенность металла в зоне [c.182]

Роторы турбин и генераторов находятся под действием статических и повторно-статических (малоцикловых) напряжений, обусловленных центробежными силами и тепловыми нагрузками при испытаниях, эксплуатационных пусках и остановах, а также при изменении мощности. Число таких циклов может достигать 20—60 и более в год при общем числе за расчетный ресурс 500— 1000 и более. Повторяющаяся смена нагрузок вызывает в роторах (особенно в местах повышенной концентрации и значительных температурных напряжений) накопление малоцикловых повреждений. Сочетание повторных нагрузок с повышенными температурами в элементах конструкций высокого давления является причиной ускорения накопления повреждений за счет длительных статических повреждений. Кроме того, на низкочастотные (10- —10 Гц) циклы высоких напряжений накладываются высокочастотные (в диапазоне частот 10—150 Гц) циклы переменных напряжений, обусловленные действием нагрузок от силы тяжести на оборотных частотах , срывом масляного клина в подшипниках или вибрационных нагрузок за счет изгибных и крутильных колебаний роторов по соответствующим формам. Суммарное число циклов нагружения за расчетный ресурс достигает при этом 10 — 10 . Вибрационная составляющая циклических напряжений для роторов турбин и генераторов при современном уровне балансировки, предварительных доводочных работ и контроля вибраций при эксплуатации может быть снижена практически до безопасных уровней при нормальной эксплуатации. Но роль этой составляющей резко возрастает при изменении жесткости роторов на стадии развития в них макротрещин. Для роторов паровых турбин в интервале указанных низких и высоких частот могут иметь место циклы нагружения с промежуточными частотами (0,01 —10 Гц) в результате неравномерности давлений и температур потоков пара. Таким образом, фактический спектр механических и температурных напряжений для роторов турбин и турбогенераторов оказывается достаточно сложным. Сложность формы цикла возрастает по мере повышения температур (образуются деформации ползучести), а также за счет изменения асимметрии цикла при наличии остаточных напряжений. [c.7]

Отмеченные особенности картины пластической деформации при динамическом нагружении обусловливают изменение деформационного упрочнения и отдельных характеристик прочности и пластичности по сравнению -СО статическими испытаниями. В гл. V влияние повышения скорости деформации приравнивалось к снижению температуры испытания. Это утверждение верно для диапазона скоростей, реализуемых при статических испытаниях. В области же высоких скоростей проявляется ряд новых эффектов. Наблюдается, в частности, существенное увеличение степени деформационного упрочнения на I стадии кривой деформации монокристаллов с г. ц. к. и г. к. решеткой. При динамическом нагружении резко увеличивается и степень упрочнения на П стадии, особенно при таких ориентировках кристалла, когда действует большое число систем скольжения. [c.205]

Наряду с высокой прочностью высокопрочные сплавы указанных систем характеризуются пониженной выносливостью при повторно-статических нагружениях. Для экспериментальной проверки эксплуатационной надежности конструкции из высокопрочных сплавов во всей совокупности конструктивных и технологических особенностей рекомендуется проводить испытания либо целой конструкции, либо отдельных ответственных узлов на повторные нагрузки, соответствующие эксплуатационным. Высокопрочные сплавы систем А1—Ъп—Мд А1—Ъп—Мд—Си чувствительны к коррозионному растрескиванию над напряжением они не теплопрочны и применять их можно при длительной эксплуатации до температуры не выше 100—120° С. [c.135]

Радиотехнический метод даёт возможность а) испытывать образцы простейшей формы (например, цилиндрической с длиной, значительно большей диаметра), колебания которых особенно просты б) производить испытания без ошибок за счёт инерции испытательной машины, заделки концов и т. д. в) уменьшить время испытания, так как для радиотехнического метода не представляет затруднений доводить число циклов испытания до нескольких сотен и даже тысяч в секунду г) производить испытания металлов при высоких температурах, не изменяя методики, когда статические испытания затруднены растущими ползучестью и петлёй гистерезиса д) производить испытания при малых деформациях образцов, следовательно, при ничтожных возникающих в образце напряжениях е) изучать явление внутреннего треиия в твёрдых телах, если под ним подразумевать величину, характеризующую сумму всех тепловых потерь в-гутри образца при деформации [c.67]

В 1874 г. В. Л. Кирпичев [15] предложил и доказал теорему о подобии при упругих явлениях , в которой сформулировал закон подобия (впоследствие перенесенный и на деформации в пластической области). Н. Н. Давиденков [13], применяя анализ размерностей, дал подробное исследование закона подобия для статических и динамических испытаний материалов. Однако имеется много случаев, когда закон подобия оказывается несправедливым. Отклонения от подобия при обработке давлением изучались С. И. Губкиным [11], который показал, что с увеличением объема сопротивление деформированию и пластичность уменьшаются, особенно при высоких температурах из-за различных тепловых условий и влияния контактных сил трения. Наибольшие и наиболее частые отклонения от подобия наблюдаются при разрушении. Поскольку эти отклонения связаны с изменением размеров, они часто обозначаются как масштабный фактор. [c.313]

Необходимо иметь в виду, что модуль упругости, определяемый статическим методом, является в той или иной мере релак-сированным , так как на чисто упругую деформацию накладываются деформации, связанные с упругим последействием и ползучестью. В результате величина его меняется в зависимости от времени испытания. Это особенно проявляется при высоких температурах, при которых обычные статические методы определения модуля упругости оказываются недостаточно точными. [c.72]

Б00°С снижает усталостную прочность на 20—25 %. Это снижение находится на уровне и даже несколькр меньше, чем снижение статической прочности под влиянием соответствующего повышения температуры. Интересно то, что предел выносливости надрезанных образцов значительно меньше зависит от температуры испытания, чем предел выносливости гладких образцов. Изменение усталостной прочности более значительно при отрицательных температурах, чем в диапазоне 20-450°С. Многие исследователи связывают уровень циклической прочности титановых сплавов при повышенных температурах (выше 300°С) непосредственно с длительной прочностью, отождествляя влияние длительности действия статической и циклической нагрузок. Циклическое нагружение в различных температурных областях вызывает различный характер разрушения, особенно в начальной стадии. В диапазоне —196 —+ 200°С разрушение начинается и распространяется преимущественно по двойникам, в области 200—400°С наблюдается обычное для высоких температур разрушение по телу зерен, при более высоких температурах разрушение происходит главным образом по границам зерен. [c.164]

Влияние предварительного нагружения на динамические свойства материалов было показано на рис. 3.8. Во многих случаях, например для опор двигателя, этот эффект довольно важен, особенно когда требуется достичь хороших изолирующих характеристик при высоких частотах колебаний. Здесь также учитывается влияние температуры окружающей двигатель среды. Так, для того чтобы изготовить резиноподобные материалы с разнообразными изолирующими и демпфирующими характеристиками, необходимо изучить их свойства как функции динамических и статических деформаций. Однако, поскольку здесь возможно большое число комбинаций параметров, становится трудным организовать испытания материалов. С другой стороны, можно использовать подход, при котором влияние различных внешних условий можно разграничить так, что будет достаточно провести испытания заданного материала для определения как статических, так и динамических характеристик порознь, а затем воспользоваться аналитическими методами для оценки их совместного влияния. В работе [3.11] была предложена общая теория комбинированного линейного динамического и нелинейного статического поведения вязкоупругих материалов. Аналогичный подход, дающий более простые результаты и основанный на уравнении Муни — Ривлина [3.12, 3.13], обсуждается ниже. Сначала рассматривается нелинейное статическое представление на основе уравнения Муни — Ривлина, а затем оно распространяется на динамическое поведение [c.124]

Как и для агрегатов теплоэнергетики, при определенных сочетаниях режимов термоциклического нагружения, действия статических нагрузок и конструктивных параметров детали в элементах турбомашин может проявиться эффект формоизменения конструкции в целом [10] или отдельных зон [70], выражающийся в накоплении односторонних [12] деформаций [9, 44]. Этот эффект особенно характерен в условиях значительных градиентов по сечению детали и высоких температур термического цикла. Такой случай реализован при испытании дисков (диаметр диска 450 мм, диаметр ступицы 70 мм) турбомашин по специальной программе (рис. 1.15, а) с имитацией центробежных сил [43]. В период выхода на стационарный режим в диске наводились высокие перепады температур (до 600° С). Опытные данн-ые (рис. 1.15, б) свидетельствуют о том, что процессы накопления за цикл односторонних деформаций (для режима при Ттах=750°С) быстро стабилизируются. Характер изменения пластических деформаций и деформаций ползучести по циклам один и тот же. Значения накопленных за цикл деформаций (пластической и ползучести) сопоставимы, а суммарная их величина оказывается значительной с точки зрения накопления квазиста-тических повреждений. Циклический характер процесса деформирования реализуется по всему объему диска (рис. 1.15, в). Примечательно, что пластические зоны деформирования появляются на ободе и в зоне расточки диска они занимают большие объемы и не меняются при циклическом деформировании, при этом пластические деформации могут составлять около 1% [44]. Следовательно, наиболее подвержены повреждениям крайние точки обода и ступица диска [22, 100]. [c.29]

Результаты теоретических исследований, свидетельствующие о сложном характере реологического поведения материалов при высокоскоростном деформировании, полностью подтверждаются экспериментально. Особенности ударно-волнового нагружения металлов заключаются не только в высокой скорости деформирования и возможных структурных изменениях, но и в повышении температуры, которое особенно заметно при высоких напряжениях оь Оценки приращения температуры в ударных волнах по уравнениям состояния (см. гл. 2) дают следующие приращения температуры при 01 = 50 ГПа А7 = 400 С для Ее, 300 °С для Си и 170 °С для А1 при о, = 100 ГПа АГ = 1.5 10 °С для Ее, 1.3 103°С для Си и 3 10 °С для А1. Зависимость прочности металлов от скорости деформирования проявляется различным образом. Механические характеристики меди (отжиг) остаются неизменными при растяжении со скоростью е = 2 10 с (статические испытания) и высокоскоростной деформации со скоростью е =(5 10 —3 10 ) с [4]. Незначительное повышение условного предела текучести о. зарегистрировано в той же работе при таких же условиях испытаний для АМгб (отжиг) при растяжении и для АМгб в состоянии по ставки при сжатци. В то же время для твердой меди в пластической области отмечается повышение предела текучести примерно [c.178]

В процессе длительного статического нагружения в результате-действия высокой температуры и накопления деформаций ползучести в большинстве конструкционных материалов, особенно в жаропрочных никелевых сплавах, являющихся метастабильными, происходят структурные изменения, связанные с выпаданием, коагуляцией и растворением упрочняющих фаз, в результате чего изме-HHef H соотношение между прочностью зерен и их границ, происходит охрупчивание материала, изменяется тип разрушения. При-наличии указанных изменений в механизме разрушения, трудно ожидать, что критерий длительного разрушения при сложном напряженном состоянии окажется независимым от температурно-временного диапазона испытаний и свойственных ему изменений в структуре и особенностях разрушения материала. Большая серия опытов Джонсона, проведенных при сочетании растяжения с кручением на молибденовой стали при Г=500°С, меди при 7 = 250°С [c.12]

А. А. Попова и др. установлено, что изотермическая закалка значительно повышает характеристики пластичности и ударной вязкости ряда конструкционных сталей при сохранении ими достаточно высоких пределов упругости и текучести. Особенно возрастает сопротивление отрыву 5 ог и статическая прочность при испытаниях образцов с надрезами и перекосом благодаря большей стабильности структуры и способности к перераспределению напряжений. Оптимальные механические свойства достигаются изотермической закалкой при температурах нижней части второй ступени с образованием игольчатого троостита. Опыты А. И. Стрн-гулина и Ф. С. Коцин [60 показывают, что подвергнутые изотермической закалке в области низких температур (250— 300°) углеродистые стали имеют более высокие характеристики прочности пластичности Ь и особенно ударной вязкости [c.57]

Пленка ПК-4. Пленка ПК-4 сравнительно плохо сваривается из-за специфических особенностей материала как в отношении большой ориентации в поперечном направлении и способности материала увлажняться, так в отношении узкого интервала температур плавления полимера и низкой вязкости расплава. При сварке двусторонним контактным нагревом материал сварного шва и околошовной зоны характеризуется хрупкостью практически полностью теряет способность удлиняться при растяжении и в значительной степени теряет прочность. Это имеет место даже при оптимальных режимах сварки температура 212—218° С, продолжительность 10—15 сек. Практически максимальная прочность сварных соединений на сдвиг составляет 850—900 кГ/см (85—90 Мн/мР-), а прочность на раздирание не превышает 300—350 кГ/см (30—35 Мн/м ). Прочность исходного материала при одноосном статическом растяжении в поперечном направлении составляет 1800 кГ/см (180 Мн1м ), в продольном — 600 кГ/смР- (60 Мн1м ). При сварке пленки в поперечном направлении сварные соединения имеют сборки в околошовной зоне. Соединения, полученные сваркой токами высокой частоты, мало отличаются по свойствам от рассмотренных выше. Разрушение соединений при испытании на сдвиг и раздирание всегда происходит в околошовной зоне практически без деформации материала прочность на сдвиг несколько выше, чем при сварке теплоносителями. Соединения из пленки ПК-4, сваренные ультразвуком, отличаются более высокой прочностью, однако, и в этом случае сварные соединения не равнопрочны основному материалу. [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...