Материалы - Деформирование 58 - Испытания

Анализ возможностей, связанных с использованием структурной модели среды для описания процессов деформирования материалов, начнем с наиболее простого случая — пропорционального нагружения, реализуемого, в частности, при растяжении-сжатии бруса. При таком виде нагружения структурная модель, схематично отражающая микронеоднородность реальных материалов, имеет достаточно простую механическую интерпретацию. Рассмотрим образец материала, подвергающийся испытаниям на растяжение-сжатие и находящийся (имеется в виду его рабочая часть) в макроскопически однородном напряженно-деформированном состоянии. Предполагая существование микронеоднородности по поперечному сечению, представим образец в виде системы стержней, деформирующихся одинаково (рис. 1.1). Примем, что стержни обладают свойствами идеального упругопластического материала, а неоднородность характеризуется лишь различием значений их пределов текучести. Модули упругости стержней будем полагать равными, это упростит анализ, не влияя на его конечные результаты. [c.11]

Один из способов оценки износостойкости материалов (ГОСТ 23.218-84) состоит в определении энергоемкости материала при испытании образцов на растяжение. Для оценки износостойкости при абразивном изнашивании, когда абразив закреплен (скорость скольжения — до 2,5 м/с и давление — до 10 МПа), используют вычисленные по результатам испытаний значения энергоемкости отожженного материала при пластическом деформировании Ещ и твердости (HV) в исследуемом структурном состоянии (рис. 2.53). [c.72]

Для определения характеристик сопротивления циклическому деформированию образцы материала подвергаются испытаниям при программах нагружения следующих типов [c.100]

Ценную информацию о сопротивлении конструкционных материалов хрупкому разрушению можно получить при ударном растяжении цилиндрических образцов с кольцевыми треш инами. Такие испытания (особенно при низких температурах) — жесткие условия для деформирования материала. Результаты испытаний являются важными показателями работоспособности материала в экстремальных условиях его работы (высокие скорости нагружения, низкие температуры, предельно-острые концентраторы напряжений). Ударному растяжению цилиндрических образцов с надрезами уже давно уделяется значительное внимание [29, 39, 1491 при выборе материала для конструкций, предназначенных для работы в экстремальных условиях. Однако ударные, испытания цилиндрического образца с кольцевой [c.171]

Кратном повторении. Простейшее представление о причине этого можно составить, если учесть, что напряжение вводилось как результат осреднения внутренних усилий, распределенных неравномерно и беспорядочно между различными микрообъемами. При построении критериев прочности при статических однократных нагрузках по данным опытов эта микронеоднородность учитывается фактическим поведением материала при испытаниях. Но данные этих опытов и построенные по ним критерии прочности нельзя автоматически переносить на случаи повторяющихся нагрузок. Действительно, даже в случае деформирования тела в пределах упругости, когда повторное воспроизведение нагрузок приводит к повторяющейся картине напряженного и деформированного состояний, как статистически определенных характеристик, в малых областях тела, особенно при наличии дефектов внутри или на граничной поверхности тела (трещины, надрезы, инородные включения и т. п.), могут возникать локальные пластические деформации или микроразрушения, так что в этих областях локальное напряженное и деформированное состояние при повторном воспроизведении нагрузки будет уже другим. Накопление этих видоизменений в малых областях при повторении нагрузок может привести к развитию трещины разрушения. Отсюда ясна возможность так называемой усталости материала при периодических нагрузках. [c.289]

При анализе экспериментальных данных о влиянии шарового тензора на сопротивление материала деформированию и разрушению необходимо иметь в виду, что сопоставимы только те результаты, которые получены при одинаковых значениях параметра Наглядным в этом отношении примером могут служить данные испытаний силикальцита, полученные В. Д. Глебовым [77]. Результаты этих испытаний представлены на рис. 43 и в табл. 2. [c.105]

Из приведенных кривых и данных табл. 3.1 следует, что увеличение скорости деформирования в 200 раз приводит к незначительному изменению основных характеристик материала, оцениваемых испытаниями на разрыв при монотонно возрастающих напряжениях пределы прочности несколько возрастают, пределы текучести возрастают более заметно значения модулей упругости, характеризующих наклон кривых деформирования в упругой области, не изменяются характеристики пластичности при разрушении (б, г ) почти не меняются. [c.32]

Как следует из вышеизложенного, анализ зарождения и развития разрушения в элементе конструкции в значительной степени зависит от универсальности тех или иных локальных критериев разрушения. При формулировке критериев эмпирическим путем — только на основе непосредственных механических испытаний — возникает опасность неадекватной оценки разрушения конструкции при нагружении, отличном от нагружения при проведенных экспериментах. Повысить степень универсальности локальных критериев можно, опираясь на физические механизмы, протекающие на микроуровне. Одним из путей решения данного вопроса является создание физико-механических моделей разрушения материала, на основании которых могут быть даны формулировки локальных критериев разрушения в терминах механики сплошной среды на базе физических и структурных процессов деформирования и повреждения материала. [c.9]

Кроме отмеченных особенностей деформирования материала в условиях ОНС в области малоцикловой усталости встает вопрос о влиянии средних или максимальных напряжений на долговечность. Поясним, почему в подавляющем большинстве экспериментальных исследований этому вопросу не было уделено должного внимания. Дело в том, что при одно- и двухосных испытаниях в области малоцикловой усталости наибольшее различие максимальных в цикле напряжений Ощах реализуется при [c.132]

Для определения коэффициентов Ламе X и в эксперименте образцы, изготовленные из соответствующего материала, подвергают таким испытаниям, при которых создаются достаточно легко контролируемые виды напряженного и деформированного состояний, Наиболее простым из этих испытаний является растяжение образца — прямого цилиндра равномерно распределенной по основаниям нагрузкой напряжения интенсивности q. Если выбрать систему координат так, чтобы ось Oxi была параллельна образующей цилиндра, а две другие оси лежали в плоскости поперечного сечения, то легко видеть, что матрица компонентов тензора напряжений будет иметь вид [c.48]

Кроме кривых циклического упрочнения (разупрочнения), для оценки поведения металлических материалов в условиях циклического нагружения строят гакже кривые циклического деформирования (рис. I 5) в координагах циклическое напряжение - деформация, причем берут значения циклической деформации при достижении стабилизации (насыщения) параметров петли гистерезиса. При монотонном циклическом упрочнении материала в случае испытания с контролируемым напряжением в многоцикловой области [c.31]

Стандартное испытание на разрыв одного стержневого образца пластичного материала продолжается довольно долго — несколько десятков минут. Соответствующая, относительно невысокая скорость деформирования оговорена стандартами. Дело в том, что ускоренные испытания дают повышенные характеристики прочности и пониженные характеристики пластичности. Чем меньше время испытания, тем упомянутые различия проявляются более отчетливо. Обращаем внимание на то, что пластическое деформирование материала всегда сопровождается существенным тепловыделением. Поэтому образцы заметно нагреваются при быстрых испытаниях. [c.63]

Первичные данные о механических свойствах материала получают в результате специальных лабораторных испытаний на испытательных машинах. Вид образцов и методы испытаний регламентированы государственными стандарта.ми. При это.м получают диаграмму растяжения Р = /(Д/). Исключив влияние размеров образца путем деления силы на начальную площадь, а удлинения — на начальную длину образца, получим диаграмму деформирования а = / г). Типичная диаграмма деформирования приведена на рис. 10.5. [c.166]

Для определения допустимых режимов нагрева, температурных интервалов ковки и штамповки, степени, скорости и схемы деформации, условий охлаждения поковок, а также необходимого усилия оборудования следует знать зависимость механических свойств обрабатываемого материала от температуры деформирования. Механические свойства определяют различными методами испытаний на растяжение, сжатие, кручение и ударный изгиб. [c.89]

Из литературных данных по зависимости относительного удлинения от температуры испытания для неотожженных и отожженных металлов VI-А группы можно отметить, что в ряде случаев при достаточно низких значениях температуры испытания кривые относительного удлинения для неотожженного материала идут выше кривых для отожженного материала, однако при болев высоких температурах пластичность отожженного материала становится выше [10]. В работе [И] предлагается объяснение подобного влияния отжига на деформированные металлы VI-A группы. Исходя из таких же позиций, можно объяснить и результаты настоящей работы, так как вольфрам, полученный кристал-. лизацией из газовой фазы, согласно Голованову и др. [12], по структурному состоянию подобен деформированному металлу. [c.62]

В отличие от жесткости режима деформирования при мягком нагружении значительную роль приобретает одностороннее накопление пластических деформаций, вызванное так называемым 80 эффектом. Под 80 эффектом понимается различное поведение материала при растяжении и сжатии. Это различие состоит в том, что при деформировании материала сжатием требуются, как правило, более высокие напряжения, чем при деформировании растяжением. Количественно 80 эффект определяется по кривым а—6 при испытании на растяжение и сжатие и выражается в виде 0= а — Ор, где и Ор — соответственно напряжения течения при сжатии и растяжении образца при одной и той же величине деформации . [c.94]

Предварительное упрочнение материала может различным образом влиять на его работу в условиях последующего циклического нагружения. Применительно к нержавеющей аустенитной и малоуглеродистой сталям предварительное деформирование листов толщиной 1 мм в интервале остаточных деформаций 6-30 % благоприятно сказалось на усталостной долговечности и повлияло на скорость роста усталостной трещины [4]. В испытаниях на растяжение образцов с центральным отверстием, а также при повторном изгибе было выявлено возрастание предела усталости с ростом уровня остаточной деформации при эквидистантном смещении усталостных кривых. Возрастание уровня остаточных деформаций приводило к снижению скорости роста усталостных трещин при их эквидистантном смещении при среднем показателе степени Шр = 2,5. [c.764]

Особенности процесса нагружения материала при испытаниях на термическую усталость заключаются в неизотермичбском характере деформирования и в разнородности повреждений, возникающих в четных и нечетных полуциклах нагружения. В области упругого деформирования неизотермическое нагружение не вызывает изменения диаграммы термомеханического состояния однако при деформациях более 1 —1,5% неизотермическое нагружение приводит к смещению точек поверхности /(о, 8, /)=0, что особенно заметно при циклическом деформировании. Различный характер повреждения материала в течение каждого цикла (от холодного наклепа в зоне с i= imin до процессов достаривания и ползучести в области i = / max) определяет особый ВИД кинетики размаха напряжений при жестком нагружении процессы циклического упрочнения и разупрочнения могут чередоваться в течение срока службы материала. [c.188]

Соотношения (2.6.1), (2.6.4) и (2.6.11), яв-.пяясь простейшими определяющими зависимостями, выражающими функциональную связь между напряжениями и деформациями для одноосного напряженного состояния, не могут достаточно точно количественно описать ряд наб.людаемых в эксперименте эффектов. Так, ни одно из указанных соотношений не описывает точно деформирование материала при испытаниях на ступенчатую догрузку или разгрузку (полную или непо.лкую). Эксперименты демонстрируют резкое у величение скорости ползучести образца после ступенчатой догрузки. [c.114]

На фазовых плоскостях поврежденности обобщенньгй энергетический параметр р ур, а>е Уе - процессам малоцикловой (МЦУ) и многоцикловой (МнЦУ) усталости соответствуют свои обобщенные кривые развития поврежденности, однако скорость движения по этим кривым зависит от текущих параметров процесса деформирования и изменения Т. Обобщенные кривые могут бьггь построены для каждого конструкционного материала путем испытания лабораторных образцов на МЦУ и МнЦУ при растяжении-сжатии (или знакопеременном кручении). [c.381]

Как было показано в лаборатории реологии полимеров Института нефтехимического синтеза (ИНХС) АН СССР, это может вызывать такое повышение сопротивления материала деформированию, что оно превосходит его адгезию к измерительным поверхностям. В результате происходит отрыв материала от одной или обеих измерительных поверхностей (в зависимости от условий испытаний). В зависимости от свойств материала и режима деформирования такие отрывы могут происходить на отдельных участках измерительных поверхностей, охватывать одну из них или обе 70 [c.70]

Превде всего необходимо проводить механические испытания материалов, чтобы получить количественные показатели сопротивления деформированию и показатели пластичности данного материала в определенных условиях (в нашем случае гфи температуре штамповки). [c.28]

Рассмотрим результаты экспериментов, характеризующие влияние скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, и сопоставим их с механизмами накопления повреждений и разрушения. Основная закономерность, которая наблюдается при различных схемах деформирования в условиях, когда скоростные параметры нагружения влияют на характеристики разрушения, состоит в уменьшении критических значений этих характеристик при снижении эффективной скорости деформирования. Так, при испытании на ползучесть в определенном температурном интервале снижение скорости установившейся ползучести, вызванное уменьшением приложенных напряжений, может приводить к уменьшению деформации ef, соответствующей разрушению образца. В качествее примера на рис. 3.1, а приведены результаты опытов на ползучесть для ферритной стали, содержащей 0,5% Сг, 0,25% Мо, 0,25% V, при 7 = 550°С и напряжении а =150- 350 МПа [342]. При скорости установившейся ползучести порядка 10 3 с деформация до разрушения образца составляет всего несколько процентов. [c.151]

В условиях циклического нагружения уменьшение эффективной скорости деформирования, обусловленное либо уменьшением частоты, либо выдержкой в цикле, либо формой цикла, может вызвать существенное снижение числа циклов Nf до разрушения, как показано на рис. 3.1,6 на примере нержавеющей стали типа 304, испытанной при 600 и 700 °С и размахе деформации Ае = 1 %. Аналогичные данные получены для бейнитной стали 2,25 Сг — 1 Мо [286] при Т = 575 °С и Ле = 0,5 % выдержка в циклах растяжения и сжатия до 6 мин приводит к снижению усталостной долговечности в три-четыре раза по сравнению с непрерывным циклированием со скоростью деформирования = 4-10- с-. Подобное влияние скорости деформирования на повреждаемость материала наблюдается и на стадии роста усталостной трещины. Например, для никелевого сплава 1псопе1718 уменьшение частоты нагружения до 0,1 Гц [c.151]

В данной главе рассмотрено разрушение материала, при котором критические параметры Nf или ef) существенно зависят от времени нагружения или от скорости деформирования. При испытании в инертных средах чувствительность материала к скорости деформирования в основном связана с межзеренным характером накопления повреждений и разрушения при вну-тризеренном разрушении такой чувствительности не наблюдается. Скоростная зависимость Nf H) или ef( ) в первую очередь обусловлена накоплением повреждений по границам зерен не только за счет пластического деформирования, но и за счет диффузии вакансий в теле зерна активность диффузионных процессов значительно ниже, чем по границам, и они практически не оказывают влияния на внутризеренное повреждение. Переход от межзеренного разрушения к внутризеренному при увеличении I связан с нивелированием диффузионных процессов по границам зерен и отсутствием проскальзывания зерен. [c.186]

Однако трудность вопроса состоит в том, что один и тот же материал при различных напряженных состояниях и различных условиях испытания (температура окружающей среды, скорость деформирования и т. д.) может разрушатьея и хрупко, и вязко. Кроме того, в некоторых случаях возможно комбинированное разрушение, когда в одних зонах разрушение происходит в результате отрыва частиц, а в других — в результате едвига. Это свидетельетвует о том, что характер предельного состояния материала и условия его перехода в предельное соетояние зависит от многих факторов. [c.222]

В настоящее время различают мпогоцикловую и малоцикловую усталость. Согласно ГОСТ 23207 - 78 (Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения) многоцикловая усталость - это усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение проштходит в основном при упругом деформировании, а малоцикловая усталость - усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит при упруго-пластическом деформировании (по ГОС Т 25.502 - 79 "Методы испытаний па усталость" при малоцикловой усталости максимальная долговечность до разрушения составляет условное число 5Т0 циклов). [c.7]

Здесь мы рассмот1)им лишь опыт на растяжение стержневого образца. Диаграмма растяжения образца термореактивного полимера напоминает рассмотренную выше диаграмму деформирования образца материала ограниченной пластичности. Она не имеет ниспадающего участка, потому что в ходе растяжения стержня не достигается стадия образования шейки, а относительная остаточная деформация 8 к моменту разрыва не превышает нескольких процентов. Наибольшее напряжение при испытании назовем пределом прочности [c.65]

При высоком для данной температуры уровне нагружения процесс разрушения сопровождается пластическим деформированием, а на образцах, подвергнутых испытанию, образуется шейка. При низких для данных температур уровнях нагрузки процесс разрушения идет путем накопления микротрещин и охрупчивания материала. Поэтому процесс разрушения во времени нужно рассматривать с учетом характера разрушения и использовать соответствующ,ие этому случаю соотношения. Кривая длительной прочности может быть построена по результатам экспериментов на цилиндрических образцах, гсоторые выдерживают под постоянной растягивающей нагрузкой до наступления разрушения. Отложив по оси ординат напряжение, а по оси абсцисс — время до разрушения для данного напряжения, получим кривую длительной прочности (рис. 8.28). [c.177]

Кривые статических испытаний материала (см. рис. 1.1...2Л1) сравнительно слабо зависят от скорс с-ти деформации. Лишь при весьма высоких скоростях деформаций (например, когда относительное удлию-ние материала изменяется в течение секунды на 0 1) свойства материала существенно изменяются ю сравнению с полученными при статических испытаниях. Модуль деформации материала при высок ях скоростях деформирования почти не меняется. Предел же упругости при этом увеличивается заметно (в [c.42]

Выеокую (или низкую) постоянную температуэу материала можно осуществить при неизменной с о-рости деформирования, если эта скорость невелика, например при статическом испытании. При высок зх же скоростях деформирования нельзя добиться ПС С-тоянства температуры материала, так как при этом происходит быстрый нагрев его. В этом случае влияние увеличения скорости нагружения на свойства материалов будет менее существенным, так как эффект, вызываемый повышением температуры, противоположен тому, какой вызывается повышением скорости деформирования. [c.42]

Сочетание объемного растяжения, понижения температуры и повышения скорости деформирования способствует образованию хрупких состояний и использовано в методах серийных испытаний на ударную вязкость по Шарни и Менаже. По результатам этих испытаний строят температурные зависимости удельной энергии разрушения при ударном изгибе образцов с надрезом. Ударные испытания образцов с надрезом позволяют оценить склонность материала к образованию хрупкого состояния с понижением температуры, которая характеризуется как хладноломкость. [c.14]

Рассмотрим напряженное состояние элемента твердого тела (рис. 4.3) на площадке фактического контакта в виде одной из граней этого элемента. Все грани элемента будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси X элемент должен увеличиваться в направлении осей К и Z, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, поэтому элемент находится под действием не только нормальных О,, но и касательных напряжений, например а,. Такое напряженное состояние сгюсобствует пластическому течению материала. Исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после их испытания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию. Активным слоем или активным объемом называют слой (объем), который примыкает к контактирующей поверхности элемента (детали) пары трения и в котором могут происходить различные физико-химические изменения, инициированные трением. [c.84]

Методически указанная задача может решаться несколькими способами, два из которых как наиболее перспективные рассматриваются ниже. Первый из них — это метод дробных деформаций, согласно которому деформация набирается в несколько проходов путем волочения или прокатки. Метод сводится фактически к последовательному испытанию образцов из проволоки или соответственно листа после разного числа проходов. Параллельно на этих же образцах можно изучать и структуру деформированного материала. Полученные кривые нагружения отдельных образцов могут быть затем сведены на основе принципа аддитивности истинных деформаций в единую кривую в координатах 5 — е, которая перекрывает весь пройденный за несколько проходов интервал деформации. Возможности данного метода и обширность получаемой полезной информации наглядно иллюстрируют результаты работы Лэнгфорда и Коэна [299] по дробной деформации (волочением) чистого железа (0,007 % (мае.) С) при комнатной температуре. Достигнутая суммарная деформация железной проволоки составила е = 7,4, что соответствует изменению диаметра проволоки от 8 мм до 0,2 мм, или вытяжке Я = 1600. [c.160]

Циклическое упругопластическое деформирование приводит к накоплению пластических деформаций, зависящему от количества циклов нагружения и амплитуды деформации в каждом цикле. Это накопление может быть односторонним, монотонно нарастающим по мере увеличения количества циклов или не приводящим к однонаправленному росту деформаций. Характер протекания пластических деформаций зависит от условий передачи нагрузки на деформируемый элемент, жесткости сопрягаемых деталей, а также от свойств материала. Накопление деформации при упругопластиЧеском деформировании металлов с низкой частотой приводит к появлению трещин и, в конечном счете, к разрушению конструкций при малоцикловом (несколько сотен или тысяч циклов] и при многоцикловом (10 — 10 циклов) нагружении. Закономерности деформирования и разрушения металлов при малоцикловых и многоцикловых испытаниях имеют ряд различий. [c.86]

Изменение амплитуды напряжений при жестком нагружении, как и изменение амплитуды деформаций при мягком нагружении, в процессе циклических испытаний определяется свойствами материала. Для одних материалов (алюминиевые сплавы, титан и низкопрочные а-сплавы на его основе, некоторые конструкционные стали) ширина петли гистерезиса при мягком деформировании по мере нара--стания количества циклов уменьшается, а амплитуда напряжений при жестком нагружении увеличивается. Для этой группы материалов характерно повышение предела пропорциональности с увеличением количества циклов нагружения, в связи с чем такие материалы относят к группе циклически упрочняющихся. Для других материалов (например, теплостойкие стали, чугуны, высокопрочные титановые а и (а+ 0)-сплавы) наблюдается обратная картина при мягком нагружении ширина петли гистерезиса увеличивается, а при жестком нагружении амплитуда напряжения снижается. Сопротивление деформированию для этой группы материа-пов с увеличением количества циклов уменьшается, а вся группа материалов относится к типу циклически разупрочняющихся. И, наконец, ряд материалов (аустенитные стали, конструкционные стали средней прочности, некоторые титановые сплавы) не изменяют сопротивления деформированию при цикпическом нагружении, форма диаграмм деформирования остается практически неизменной, а сами материалы относятся к циклически стабильным. На рис. 47 приведен характер изменения диаграмм при жестком и мягком нагружении описанных групп материалов. [c.87]

Противоположный результат характеризовал поведение алюминиевого сплава 2024-Т351 [5]. Предварительное деформирование было реализовано за счет однократного растяжения выше предела текучести материала и при циклическом нагружении в течение 1000 циклов. После этого осуществляли испытания на усталостную прочность при напряжении 138 МПа. Оказалось, что для обоих способов предварительного деформирования ма- [c.764]

Темп приложения нагрузки в самой начальной стадии испытания влияет на поведение материала при дальнейшем циклическом деформировании. Более низкую долговечность для случая приложения полного напряжения в течение первого цикла связывают с увеличенной деформацией, не скомпенсированной процессом наклепа металла, и более ранним возникновением при этом зародышевых усталостных трещин в более мягких зернах или в более мягких зонах зерен, р При непрерывном испытании образцов из стали 45 среднее число циклов до излома при ст=35 кгс/мм составило Л/=145 тыс. При перерыве испытания на 5 мин после каждых 37 тыс. циклов и последующем плавном нагружении долговечность повысилась до =185 тыс., а при тамх же паузах, но последующем резком спуске груза снизилась до Л =117 тыс. циклов. [c.25]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...