Гистерезис деформационный

Явление гистерезиса заключается в том, что у чувствительного элемента зависимости бр = ф(р), полученные при увеличении и уменьшении давления я одних и тех же пределах упругой деформации, не совпадают между собой, образуя петлю гистерезиса. Явление упругого последействия проявляется в том, что стрелка деформационного прибора, находившегося определенное время под нагрузкой, не сразу после снятия ее возвращается на нуль. [c.156]

При синхронном измерении деформаций по двум направлениям в окрестности точки тела, подверженного циклической нагрузке, в случае пропорционального изменения компонентов напряженного состояния нами установлено новое, не известное до сих пор проявление рассеяния энергии, являющееся результатом неупругих свойств материала и наблюдающееся в виде замкнутой петли, названное нами деформационным гистерезисом. Проведенные исследования показали, что деформационный гистерезис несет информацию о рассеянной энергии за цикл, демпфирующих свойствах материала, неупругих компонентах протекающих деформаций, накоплении повреждений и о работоспособности материала в прочностном аспекте. [c.20]

Рис. 1. Пространственный гистерезис и его проекции — силовой и деформационный гистерезис.

Поскольку петли силового и деформационного гистерезиса замкнутые, интегрируем по замкнутым контурам [c.21]

Первый интеграл равен нулю, второй является площадью петли деформационного гистерезиса, которую мы обозначим через а третий — площадью силового гистерезиса, которую обозначим через Па. Тогда с учетом (1) получаем связь между ними [c.21]

Исходя из предположения, что каждая компонента тензора деформаций может рассматриваться как сумма двух компонент — упругой и неупругой, для сложного напряженного состояния с пропорциональным изменением его компонент нами установлена связь [1] между рассеянной энергией в окрестности точки и площадью петли деформационного гистерезиса находящейся в плоскости двух [c.21]

С помощью уравнения (4) можно определить рассеянную энергию в окрестности точки, если известна площадь петли деформационного гистерезиса, находящейся в плоскости двух главных направлений на поверхности тела. [c.21]

Площадь петли деформационного гистерезиса. можно определить с помощью розетки тензодатчиков. Если принять, что деформация [c.21]

Для оценки рассеянной энергии часто в практике применяется безразмерная величина фо, известная как коэффициент поглощения. По аналогии с ней можно ввести соответствующие безразмерные коэффициенты неупругости для силового гистерезиса на базе (е ) и Ох (бу) для деформационного гистерезиса 8у (81 ) соответственно [c.22]

Экспериментальные исследования деформационного гистерезиса и рассеянной энергии показали одинаковый характер их изменения в зависимости от напряжения и числа циклов нагружения. Для иллюстрации сказанного приведены некоторые результаты. [c.22]

Использование зависимости (3) для определения рассеянной энергии измерением деформационного гистерезиса и сопоставление результатов с экспериментальными измерениями энергии показывают [c.22]

Реальный объект можно испытывать при циклическом пропорциональном изменении эксплуата-тационных силовых воздействий. Тогда на базе рассеянной анергии в исследуемой точке, установленной с помощью деформационного гистерезиса, можно определить кривые усталости для этой точки при разных отношениях главных напряжений. Возникает вопрос, каким образом можно использовать эти кривые усталости для прогнозирования усталостной долговечности в исследуемой точке в упомянутом общем случае. Нами предложен следующий подход к этой проблеме на основе трех переменных параметров без перехода к одному параметру [5]. [c.24]

Исследования в связи с деформационным гистерезисом при циклических пропорциональных нагружениях и с гипотезой о криволинейном интеграле при нестационарных непропорциональных нагружениях относятся к точке рассматриваемого объекта и яв.ляются путем к прогнозированию усталостной долговечности машиностроительных материалов и конструкций. [c.25]

Площадь деформационного гистерезиса между деформациями по главным направлениям по поверхности исследуемого объекта описывается выражением [c.82]

Результаты расчета интенсивности напряжений, площади деформационного гистерезиса и рассеянной анергии для образца, подвергнутого ступенчатому нагружению, приведены в таблице. Они вместе с числом циклов на каждой ступени представляют собой исходную информацию для ускоренного определения кривой усталости. Разрушающее число циклов для каждой ступени дано в той же таблице. Следовательно, полученная кривая усталости описывается уравнением (22) и представлена на рис. 2 зависимостью (1) [c.86]

Когда пластмассовые детали подвергаются колебательной нагрузке, то решающей для их деформационного поведения является величина внутреннего рассеяния энергии ( механический гистерезис ), вызываемого внутренним трением в материале. [c.55]

Образование петель пластического гистерезиса возможно только при наличии так называемой деформационной анизотропии материала, частным проявлением которой при линейном напряженном состоянии является эффект Баушингера пределы пропорциональности или текучести периодически изменяются с изменением направления пластического деформирования, т. е. с переходом от пластического растяжения к сжатию и наоборот. Так на диаграмме рис. 1.7 ордината точки D, отвечающей пределу пропорциональности при сжатии, следующем за растяжением, меньше ординаты точки А, соответствующей началу разгрузки. Ордината точки G, отвечающей пределу пропорциональности при дальнейшем растяжении, не совпадает с ординатой точки Е. Существенно, что в гипотетическом случае изотропного упрочнения, при котором ординаты точек А к D должны совпадать, материал приспособился бы к любому стационарному режиму нагружения с заданным [c.15]

Процесс циклического деформирования реальных металлов и сплавов осложняется тем, что обычно степень и характер деформационной анизотропии на протяжении определенного числа циклов постепенно изменяется. Некоторые конструкционные металлы, называемые циклически разупрочняющимися, склонны при мягком нагружении к постепенному расширению петель пластического гистерезиса, в то время как материалы, называемые циклически упрочняющимися, склонны к постепенному сужению ширины петель. В предельном случае изотропного упрочнения, когда эффект Баушингера отсутствует, ширина петли стремится к нулю. Существуют и циклически стабильные материалы, для которых характерна постоянная или быстро устанавливающаяся ширина петли пластического гистерезиса. При стационарном жестком нагружении циклически упрочняющихся материалов размах напряжения возрастает, а в случае циклически разупрочняющихся — убывает. [c.17]

Как уже указывалось выше, основной областью применения деформационных уравнений повреждений является малоцикловая усталость [18, 39], причем расчет ширины петель пластического гистерезиса должен проводиться в этих условиях с учетом деформационной анизотропии. Кроме того, должна приниматься во внимание возможная циклическая нестабильность и ползучесть материала. Соответствующие расчеты не могут производиться на основе соотношения (3.31) теории течения, которая не учитывает [c.91]

В случае циклического нагружения вопрос сводится опять-таки к выбору уравнения механических состояний, учитывающего деформационную анизотропию. При наличии такого уравнения могут быть построены петли гистерезиса на всех диаграммах деформирования в координатах — eij. Искомая работа равна сумме площадей этих петель. Приближенный расчет может быть проведен с помощью соотношения (2.36), как показано ниже на примерах. Уравнение (3.54) сохраняет при сложном напряженном состоянии ту же форму, что и при линейном напряженном состоянии с указанными замечаниями относительно первого слагаемого в правой части, которое обобщается отношением ooi/op. Вели- [c.92]

Примером комбинированного уравнения деформационного типа может служить известное уравнение малоцикловой усталости для общего случая мягкого нагружения. Предположим, что повреждения, связанные с односторонним накоплением пластических деформаций (см. п. 1.3), и повреждения, связанные с возникновением петель пластического гистерезиса, суммируются. Комбинируя выражения (3.40) и (3.42), получим [c.93]

При упругопластическом деформировании в условиях мягкого нагружения два параметра определяют деформационные характеристики материала в некотором полуцикле нагружения к — ширина петли гистерезиса б и пластическая деформация ёр накопленная за к полуциклов. Эти параметры связаны соотношением [c.45]

Вместе с тем проведенный нами подсчет энергии деформационного упрочнения по петлям гистерезиса, полученным при мягком нагружении стали 22к в упругопластической области, показывает, что эта величина может во много раз превосходить величину энергии статического разрушения (рис. 1.2). В качестве критерия усталостного разрушения предлагается принять, что суммарная энергия пластического гистерезиса равна энергии, поглощенной при статическом растяжении. При этом кривую усталости предлагается характеризовать зависимостью (1.42) или в деформациях в виде (1.43). [c.15]

При больших длительностях нагружения (для напряжения Пд = 1,07) на стадии, когда в сплаве при данной температура проявлялись временные эффекты, связанные с интенсивным деформационным старением материала, наблюдалось повышенна предела текучести, и эффект Баушингера на этой стадии не превышал 10%. С увеличением количества циклов нагружения, сопровождающимся ростом интенсивности разупрочнения материала, вновь начинал падать циклический предел текучести Оо,о2г эффект Баушингера увеличивался. В результате упрочнения материала на начальной стадии нагружения наблюдалось уменьшение ширины петли гистерезиса и рост ее с увеличением количества циклов нагружения. [c.159]

Такое изменение ширины петли гистерезиса и предела текучести связано с тем, что вследствие деформационного старения материала охрупчивались границы зерен и на определенной ста- [c.159]

Гистерезис деформационный 53 Градиент нанряжений изгиба 81 [c.251]

Измерения плотностей дислокаций в металлической матрице методами трансмиссионной электронной микроскопии [24] и изучения ямок травления [12], а также измерения in situ напряжений рентгеновскими методами [13, 14] показывают, что матрица композита в состоянии поставки является деформационно упрочненной (как механически, так и термически) и что дополнительное деформирование вызывает незначительное или не вызывает никакого дополнительного деформационного упрочнения матрицы [7, 24, 36, 56, 21, 22]. Стабильные петли гистерезиса на диаграмме напряжение — деформация в композитах алюминий — кварц [7], алюминий — бериллий [21] и алюминий — бор [22, 55], как правило, наблюдались после 3—20 циклов. [c.404]

Таким образом, при циклическом упруго-пластическом деформировании аустенитной стали Х18Н10Т развитие процессов деформационного старения зависит от условий нагружения (температура испытания, уровень нагрузки и форма цикла). При испытании в условиях интенсивного деформационного старения (650° С) процессы упрочнения и охрупчивания материала связаны с образованием карбидной фазы (в основном карбида МегзСб), при других температурах нагружения (например, 450° С) процессы упрочнения и изменения пластичности материала могут быть связаны с формированием блочной структуры. При этом карбидообразование протекает менее интенсивно и существенно зависит от формы цикла (причем в отличие от испытаний при 650° С при 450° С наблюдается в данной стали преимущественно карбид МеС). Развитие карбидообразования и формирования блочной структуры в зависимости от уровня нагрузки при 450° С, так же как и при 650° С, может приводить к возникновению хрупких состояний, и излом при этом носит хрупкий характер. В связи с изложенным, наблюдающееся изменение циклических характеристик (ширина петли гистерезиса, односторонне накапливаемая деформация, пре-де.л текучести и др.) при температуре 650° С может быть связано в основном с развитием деформационного старения (выпадением карбидных частиц), а при 450° С — с формированием блочной ( решетчатой ) структуры. [c.71]

Нами проведено комплексное изучение поведения аустенитных сталей при нагреве и малоцикловом нагружении на установке ИМАШ-22-71 [2]. Испытания осуществлялись при одночастотном малоцикловом нагружении (частота 1 цикл/мин) по схеме одноосного растяжения — сжатия на образцах сталей Х18Н10Т и 0Х18Н10Ш при 650° С (температуре интенсивного деформационного старения). При построении кривых усталости (о — N) были выбраны значения амплитуды напряжения, превышающие предел текучести материала. Деформационное упрочнение в указанных условиях испытания определялось изменением напряжений и деформаций при этом упрочнение за каждый цикл характеризуется шириной петли гистерезиса. Ранние стадии усталости сопровождаются наибольшей шириной петли упругопластического гистерезиса, которая затем интенсивно уменьшается в пределах первых 10 циклов нагружения, достигая установившегося значения. Перед разрушением вновь имеет место расширение иетли гистерезиса. [c.75]

Экспериментально установлено, что проекция Мц точки М на координатной плоскости Ох, Ъх при циклической нагрузке с постоянной амплитудой описывает замкнутую петлю, известную как механический (силовой) гистерезис. Проекция М., точки М на координатной плоскости е.,с, Ву такню описывает замкнутую петлю, названную нами деформационным гистерезисом. Следовательно, точка М описывает тоже замкнутую петлю, которую условно назовем пространственным гистерезисом. [c.21]

ПО направлению а измеряется одним тензорезистором, а остальные два теизорезистора приклеены в направлениях Р и 7 по отношению к а, то для прямоугольной розетки площадь петли деформационного гистерезиса определяется выражением [c.22]

Рис. 5. Диаграмма соответствия между экспериментальными площадями силового гистерезиса ( аэлсп) щадями, вычисленными через экспериментальные площади деформационного гистерезиса фQpa ч)

В условиях одноосного напряженного состояния для определения рассеянной энергии можно использовать площадь проявляющегося при циклическом пагружешш на определенном уровне напряжения гистерезиса между напряжением и соответствующей ему деформацией. При сложном напряженном состоянии рассеянную энергию можно определить аналогичным способом, регистрируя петли гистерезиса для каждого главного направления, что предполагает наличие сигнала напряжения. По этой причине такой подход к реальной конструкции или даже только к определенному конструкционному элементу встречает серьезные затруднения. Их можно избежать, если учитывать, что как при одноосном, так и при сложном напряженном состоянии можно наблюдать гистерезис не только между напряжениями и соответствующими им деформациями, но и между деформациями по двум направлениям, в частности между деформациями по главным направлениям (деформационный гистерезис) 12]. Для циклического нагружения с пропорциональным изменением компонентов тензора напряжений существует свя.зь между площадями деформационного и механического гистерезиса. В качестве отправной точки вывода этой СВЯ.ЗИ служит предположение, что тензор деформации представляет сумму упругой и неупругой компонент или если глав- [c.81]

Считается, что прогнозирование усталостной долговечности машиностроительных материалов и конструкций необходимо производить с использованием информации о деформациях в окрестности точки. Возможность для прогноза на базе рассеяной энергии в окрестности точки дает так называемый деформационный гистерезис, сформулированный и исследованный в проблемной научно-исследовательской лаборатории по тензомет1)ии Высшего машинно-электротехнического института в Софии. Показана связь деформационного и классического гистерезиса. Приведены некоторые результаты исследований деформационного гистерезиса. На базе кривых усталости, полученных ускоренным способом, с помощью деформационного гистерезиса и предлагаемой гипоте зы о криволинейном интеграле открывается возможность определения долговечности при нестационарных несинхронных изменениях компонентов деформаций в исследуемой точке реальной конструкции. [c.420]

При циклическом деформировании в упругопластической области возникают пластические деформации, накапливающиеся циклически (за каждый цикл возникает деформация гистерезиса, обозначенная на рис. 4 2sp) и односторонне (Авр,), за счет циклической анизотропии [15], процессов релаксации и ползучести при выдержках. Для деформационной оценки накопленного повреждения используется уравнение кривой малоцикдовой усталости в начально предложенной форме [16] [c.11]

На рис. 1.7 показана кривая циклического деформирования некоторого материала, обладающего свойством так называемой циклической стабильности . Напряженное состояние является линейным, и линия ОА представляет собой кривую первичного нагружения. Рассмотрим два деформационных процесса. В первом случае происходит разгрузка из состояния А до В, затем нагрузка сжимающим напряжением до состояния С по закону упругости, снова разгрузка до Б, нагрузка растягивающим напряжением до Л и т.д. Так как начальная пластическая деформация ОВ в ходе дальнейшего деформирования не изменяется, то в данном случае имеет место приспособление. Во втором случае (приспособление отсутствует) материал проходит начальное нагружение до того же состояния А, затем разгрузку АВ и нагрузку сжимающим напряжением по кривой BDE, далее разгрузку по линии EF и снова нагрузку по кривой FGA. При периодическом повторении такого цикла нагружения путь пластического деформирования FB совершается каждый раз дважды от исходного состояния О к В п от В к О, затем от О к F и от F снова к О. Площадь петли пластического гистерезиса FGADE численно равна необратимой работе деформирования в каждом цикле. Основная часть этой работы переходит в тепло и рассеивается путем теплообмена, а некоторая, относительно очень малая доля, расходуется на развитие повреждений малоцикловой усталости. При наличии же приспособления может иметь место лишь многоцикловая усталость, связанная не со знакопеременным пластическим деформированием макроскопических объемов материала, а с развитием локальных пластических деформаций в отдельных кристаллических зернах. [c.15]

В случае малоцикловой усталости деформационная анизотропия играет определяющую роль, поэтому от соотношений (2.31) приходится отказываться. Для циклического нагружения при линейном напряженном состоянии кривые деформирования в конкретных циклах могут быть исследованы экспериментально, причем рекомендуется [18, 41, 79 J отсчитывать деформации обратного хода каждый раз от того состояния, в котором путь нагружения меняет свое направление. Применительно к ряду исследованных материалов подобные кривые, представленные схематически на рис. 2.5, оказываются общими для всех уровней напряжений [18, 42, 65], хотя могут зависеть при этом от коэффициента асимметрии цикла нагружения. Располагая наборомтаких кривых, можно определять в соответствующих циклах ширину петель гистерезиса. Для определения деформации циклической ползучести необходимо располагать еще и набором кривых деформирования в каждом цикле при прямом ходе нагружения, причем и здесь деформация отсчитывается от состояния, в котором путь нагружения изменяет свое направление (ср. рис. 1.10). Как при прямом ходе нагружения, так и при обратном (рис. 2.5, 2.6) односторонне накопленная пластическая деформация в N-u цикле равна сумме деформаций +. .. + [c.54]

При температуре испытания 650° С, так же как и при 450° С, вид нагружения определяет характер изменения деформационных циклических характеристик (рис. 2.15). В условиях моногармо-нического нагружения при малых временах нагружения (больших уровнях напряжений) разупрочняющее влияние температуры, несмотря на большую величину деформации, проявляется в большей мере, и, наоборот, при меньших уровнях нагрузки (деформации), обусловливающих и большее время нагружения, процессы структурных изменений материала оказывают большее влияние. В результате при меньших напряжениях более интенсивно и более длительное время может наблюдаться уменьшение ширины петли гистерезиса (см. рис. 2.15). При больших амплитудах напряжений упрочнение быстро сменяется разупрочнением При этом для малых уровней нагрузки (разрушающее число циклов )> 10 ) накопление деформаций невелико и ограничивается, как правило, величиной деформации, накопленной в первом цикле, а на стадии окончательного разрушения, когда материал с ильно поврежден, в отдельных случаях проявляется склонность к накоплению деформации в сторону сжатия. Однако это накопление незначительно (см. рис. 2.15). [c.38]

Таким образом, анализируя рассмотренные выше экспериментальные данные по малоцикловому деформированию при мягком режиме нагружения с временными выдержками на экстремумах нагрузки (см. рис. 4.8—4.10), можно видеть, что как температура испытаний, так и форма цикла накладывают свои особенности на кинетику деформаций в этих условиях. В общем случае для комнатной и умеренных температур кинетика ширины петли пластического гистерезиса и односторонне накопленной в циклах деформации ё > описывается зависимостями (2.10) и (2.18). Причем для циклически упрочняющихся материалов в двойных логарифмических координатах, что соответствует степенному виду кинетической функции, они представляют собой прямые ниспадающие линии (рис. 2.3, в), а для циклически разупрочняющихся материалов в полулогарифмических координатах — прямые восходящие линии (рис. 2.3, а), отвечающие экспоненциальному виду этих зависимостей. Как показывают приведенные выше экспериментальные данные для высоких температур и сложной формы цикла нагружения, в этих условиях наблюдается более сложный характер поведения деформационных характеристик. Так, уже при 450 С сталь Х18Н10Т обнаруживает в исходных циклах некоторое упрочнение, переходящее затем на основной стадии процесса деформирования в циклическое разупрочнение, причем это характерно как для нагружения с треугольной, так и с трапецеидальной формами цикла. Если при t = 450° С степень разупрочнения еще невелика, то с повышением температуры до 650° С, когда начинается интенсивное проявление в материале температурно-временных эффектов, кинетика деформаций становится ярко выраженной и в существенной степени зависящей от времени, формы цикла и уровня нагружения. Указанные обстоятельства не учитываются зависимостями (2.10), (2.18) и для их описания было предложено [13] связать параметры этих уравнений с механическими свойствами материалов, а последние рассматривать зависящими от температуры и времени нагружения. [c.79]

Определение параметров зависимости ширины петли гистерезиса б от амплитуды деформации полученной из условия совместности деформационно-кинетического критерия и уравнения Мэнсона—Лангера (б выражается через характеристики кривой деформирования) [c.201]

Форма цикла нагружения и нагрева при мягком режиме испытаний сильно влияет на особенности накопления односторонних деформаций. Интенсивность деформационных процессов (рис. 2.14), сопутствующих малоцикловому нагружению в изотермических и неизотермических условиях, зависит от формы циклов механического нагрул<еиия и нагрева, а также от их сочетания (рис. 2.14, б). Если ширина петли унругопластического гистерезиса с увеличением числа циклов для разных режимов примерно постоянна, то ее значение в цикле определяется при режиме, когда полуциклы растяжения н сжатия реализуются соответственно при максимальной и минимальной постоянных температурах цикла. Процесс развития одностороннего формоизменения с большей интенсивностью происходит [c.59]

В случае малоциклового нагружения целесообразно [86, 87] раздельно рассматривать составляющие полной энергии энергию деформационного упрочнения, определяемую площадями AB и EPG петли гистерезиса (рис. 2.18, а), и энергию пластического деформирования < пл = <7з + 94, определяемую площадями OA D и DEGF. [c.66]

Оценка несущей способности элементов конструкций при малоцикловом нагружении основана на анализе напряженного и деформированного состояния в зонах концентрации напряжений (деформаций) с использованием кинетики циклических деформационных свойств материалов по числу циклов нагружения и соот-иетствующих критериев разрушения. Изменение деформационных характеристик зависит как от условий нагружения, так и от структурного состояния материала и может характеризоваться либо увеличением (разупрочняющиеся материалы), либо уменьшением (упрочняющиеся материалы), либо неизменностью (циклически стабилизирующиеся материалы) ширины петли гистерезиса с ростом числа циклов нагружения с заданной амплитудой нагрузки (напряжение) в цикле. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...