Предел ползучести — Зависимость от деформации и скорости деформации

Предел ползучести — Зависимость от де- рмации и скорости деформации 194 [c.485]

Величина средней удельной работы деформации а и работы а , расходуемой на деформацию образца до предела ползучести, в значительной степени зависит от скорости нагружения. Как следует из табл. 9 [3], эти значения изменяются в зависимости от скорости нагружения индивидуально для каждой пластмассы, поэтому нельзя вывести общую зависимость ударной прочности аморфных и кристаллических полимеров от скорости нагружения. Аналогичные выводы вытекают из табл. 10, составленной Винцентом [4], и из рабочих диаграмм, разработанных Ричардом [5], для некоторых аморфных и кристаллических полимеров (рис. 76, 77 и 78). [c.68]

Свойство материала медленно и непрерывно пластически деформироваться при постоянном напряжении, которое может быть существенно ниже предела текучести, называется ползучестью. В зависимости от значения приложенной нагрузки, температуры испытания и свойств материала процесс деформации при увеличении его продолжительности может протекать с небольшой скоростью или, наоборот, быстро увеличиваться вплоть до разрушения. [c.63]

Вариационные принципы. Вариационные принципы Лагранжа и Кастильяно для задач ползучести являются, очевидно, простой перефразировкой соответствующих принципов для нелинейно упругого тела, поскольку исходная гипотеза состоит в допущении зависимости потенциального типа между напряжениями и деформациями или скоростями деформации. Систематическое развитие приближенных методов, основанных на принципе Кастильяно, принадлежит Л. М. Качанову. При степенном законе установившейся ползучести с возрастанием показателя п в ряде случаев распределение напряжений мало отличается от того, которое соответствует предельному состоянию идеального жестко-пластиче-ского тела. Таким образом, вводится понятие о предельном состоянии ползучести напряжения о / для этого состояния находятся по схеме жестко-пластического тела, причем предел текучести зависит от характера нагрузки. Приближенные значения скоростей находятся прямым применением теоремы Кастильяно. Более точные результаты получаются, если представить компоненты напряжения в виде [c.134]

Анализ кривых ползучести полиолефинов и других термопластов позволяет заметить, что для всех исследованных сред существует определенный уровень механических напряжений, при которых кривые имеют плавный затухающий характер, когда скорость ползучести практически стремится к нулю. Если за предельное состояние при расчете элементов конструкций химических аппаратов из полимерных материалов принимать максимально допустимые деформации, то длительная эксплуатация этих элементов обеспечена при уровнях напряжений до 15 % от предела текучести (в зависимости от характера среды и температуры). [c.60]

Во-вторых, на рисунок в координатах o./G—Т1Т л наносятся литературные данные по температурной зависимости и зависимости от скорости деформации предела текучести, напряжения течения, твердости, а также данные по скоростям ползучести. [c.27]

С зависимостью е от о связано понятие предела ползучести — напряжения, при к-ром скорость П. м. имеет нек-рую заданную величину. При малых ст, когда 6 и накапливаемая деформация б весьма малы, отсутствует определённость относительно того, какая измеряется скорость, связанная со стадиями I и II или только со стадией II. Поэтому иногда под пределом ползучести понимают напряжение, к-рое вызывает. задан-иую скорость П. м. через заранее установленный промежуток времени. [c.11]

При напряжениях, меньших протекает процесс обратимой ползучести (последействия), идущий с весьма малой деформацией и обычно не учитываемый. При температурах меньших 0,5 Т,гл, но напряжениях выше а р, устанавливается низкотемпературная ползучесть, имеющая неустановившийся характер. Так как зависимость деформации от времени для этого вида ползучести выражается логарифмической функцией, то она называется логарифмической ползучестью. Ее скорости малы, а механизм связан с флуктуациями термических напряжений до уровня, способного вызвать дополнительную пластическую деформацию с течением времени. Поскольку с возрастанием деформации флуктуации напряжений приводят к дополнительному упрочнению материала, с ростом деформации ее дальнейшее протекание все более затухает и скорость ползучести снижается. Исключением из этого общего случая является, например, замедленное разрушение закаленной стали, при которой в результате значительной неупорядоченности границ зерен и насыщенности их вакансиями и в условиях низкотемпературной ползучести возможно образование межзеренных трещин [87]. При напряжениях, близких к пределу прочности, можно вызвать разрушение образцов технического железа даже при отрицательной температуре (—60 С). В этом случае можно полагать, что процесс логарифмической ползучести при таких высоких напряжениях приводит к образованию шейки в образце, что и вызывает разрушение в отличие от затухания процесса деформирования при умеренном уровне напряжений. [c.18]

Поскольку иногда детали машин и элементы конструкций работают за пределом текучести, необходимо исследовать зависимость между напряжениями и деформациями в пластической области, где соотношения линейной теории упругости уже неприменимы. Соотношения между деформациями и напряжениями в пластической области в общем случае нельзя считать не зависящими от времени. В любой точной теории пластического деформирования следовало бы учитывать влияние всего процесса изменения пластической деформации с момента начала пластического течения. Соотношения, учитывающие это, были бы очень сложными, они содержали бы в себе напряжения и скорость изменения деформации во времени. Уравнения были бы аналогичны уравнениям течения вязкой жидкости, а деформацию в каждый момент времени следовало бы определять, осуществляя пошаговое интегрирование по всему процессу изменения деформации. Такой подход привел бы к очень трудоемким расчетам даже при решении простейших задач о пластической деформации. Вследствие этого обычно делают некоторые упрощающие предположения, которые позволяют относительно просто исследовать процессы пластического деформирования и получать достаточно простые результаты, пока температура ниже температуры ползучести и в случае обычных скоростей деформации. [c.118]

Ввиду стремления к максимальной экономии веса и размеров деталей, работающих при повышенных температурах, не всегда можно ориентироваться на чрезмерно низкие напряжения. В зависимости от условий работы деталей допускают ту или иную пластическую деформацию в течение определенного времени нагружения. Поэтому предел ползучести и скорость ползучести являются характеристиками сопротивления пластической деформации при повышенной температуре, но в отличие, например, от обычного предела текучести определяются при значительно меньших скоростях деформации. Кроме того, ползучесть связана с диффузионными процессами и принципиально отличается от холодной сдвиговой деформации . [c.146]

По действующим в настоящее время нормам, для обогреваемых труб и изолированных сварных и бесшовных барабанов и коллекторов с вальцовочными соединениями при температуре металла до 250" С допускаемое напряжение можно выбирать по пределу прочности с коэффициентом запаса 4,25. При температурах металла от 250 до 400° С величина выбирается по условному пределу текучести (при остаточной деформации 0,2%) при рабочей температуре с коэффициентом запаса 1,9. При еще больших температурах допускаемое напряжение выбирают или по условному пределу текучести с коэффициентом запаса 1,9, или по условному пределу ползучести при рабочей температуре без коэффициента запаса в зависимости от того, какая из определенных таким образом величии получается меньше. За условный предел ползучести принимают напрян<ение, вызывающее скорость ползучести (роста остаточных деформаций), равную 10" мм мм час. [c.214]

Для этой цели можно использовать перечисленные выше темпе-ратурно-временные параметры, например, параметр Ларсона—Миллера, в зависимости от которого можно построить пределы ползучести по заданному допуску деформации. При таком представлении результатов испытаний на ползучесть используется ограниченное число точек каждой кривой ползучести, например = 0,1 0,5 1%, по которым можно приблизительно восстановить полную кривую ползучести для недостающих значений температур и напряжений. Возможны способы экстраполяционного определения характеристик ползучести с помощью уравнений, учитывающих физические особенности микромеханизмов, определяющих развитие пластических деформаций и накопление повреждений во времени [28]. Примером такого уравнения, описывающего связь между скоростью ползучести 8 , температурой Т и действующим напряжением а, является следующее [c.21]

Для полной характеристики структурно-механических свойств консистентных смазок исследуются их упругие свойства, ползучесть и текучесть, а также напряжения сдвига, характеризующие переход от одного вида деформации к другому а) предел упругости структурного каркаса смазки или предел ползучести смазки, б) предел прочности структурного каркаса или предел текучести смазки и в) функциональную зависимость скорости сдвига от напрял ения сдвига. [c.142]

Известно, что при деформации растяжением при низких температурах физический предел текучести и временное сопротивление мелкозернистых материалов имеют высокие значения [51, 52 ] у сплавов с мелкими зернами скорость ползучести при низких температурах также мала. Однако при повышенных температурах сопротивление ползучести больше у сплавов с крупными зернами [53, 541. При низких температурах зависимость скорости установившейся ползучести от размера зерен d Выражается как ос ос сР, при высоких температурах — ос fd, при промежуточных температурах, комбинируя два приведенных выше соотношения, получают [c.79]

Пределом ползучести стали при данной температуре называют напряжение, при котором непрерывно увеличивающаяся остаточная деформация, при заданном времени, достигнет назначенной величины. Очевидно, что предел ползучести — величина условная. При прочих равных условиях (температура, марка металла и суммарная остаточная деформация) он может изменяться в зависимости от принятого вре-менп. Точно так же можно варьировать величину суммарной деформации при неизменном времени. При расчете деталей паровых турбин за предел ползучести принимают напряжение, которое вызывает деформацию, равную 1% за 100 000 ч. Это соответствует скорости ползучести, равной 10 мм/(мм-ч) или, что тождественно 10 %/ч. Необходимо всегда учитывать то обстоятельство, что при длительности нагрузки в 100 000 ч разрушение хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых и аналогичных сталей наступает при относительной малой суммарной деформации ползучести, иногда составляющей всего 2—4%. Для углеродистой стали эта деформация достигает 10% [12, 47, 105]. [c.16]

Параметры ползучести наноматериалов могут отличаться от таковых для обычных крупнозернистых объектов. Если уровень напряжений не очень велик (не превосходит предел текучести) и ползучесть имеет диффузионный характер, то скорость ползучести будет обратно пропорциональна размеру зерна во второй и даже в третьей степени (известные соотношения Набарро —Херринга и Кобла г 1/U- и s l/V ). Если имеет место дислокационная ползучесть, то скорость ползучести должна снижаться с уменьшением размера зерна, как это описывалось ранее для комнатных температур. При диффузионной ползучести имеет место линейная зависимость от напряжения, а при дислокационной — степенная. Однако в чистом виде диффузионная и дислокационная ползучесть применительно к наноматериалам реализуются редко, поскольку практически во всех случаях нужно считаться с протекающей при высоких температурах рекристаллизацией, т.е. с ростом размера зерна. Так, в опытах по ползучести TIO2 при температуре 600 и 800 °С (напряжение 40 — 50 МПа, продолжительность опыта 7—10 ч) наблюдалось увеличение начального размера зерна от 40 до 120 и 1000 нм соответственно, зависимость скорости деформации от напряжения была степенной, а показатель степени для L оказался равным 1,5 [5]. Таким образом, интенсивная [c.93]

В практических расчетах актуален определенный диапазон скоростей деформирования и соответственно скоростей ползучести материала (ограниченный, в частности, условиями квазистатиче-ского нагружения). Условимся считать верхней границей диапазона некоторое значение ё = В, не превышающее скоростей, обычно реализуемых при испытаниях с целью определения кривых деформирования. Согласно выражению (3.14) этому значению будет отвечать упругая деформация = a lE = Ф° (В), где а в — предел прочности материала. Нижней границей будем полагать значение ё == о, которому соответствует /"п = ajE = Ф° (6q) сГд — предел ползучести. Указанные границы В, Ьд (гд, г ) являются условными и могут преобретать различные значения в зависимости от поставленной задачи. Заметим, что в указанном выше предельном случае, когда подэлементы обладают чисто склерономными свойствами (гв = г ), зависимость (3.16) уже не содержит скорости ё и значение максимальной упругой деформации зависит только от температуры. Такая модель была рассмотрена в гл. 2. [c.47]

Введение. Известно, что при нормальных температурах влияние фактора времени на деформирование металлов за пределом упругости заметно проявляется при высоких скоростях нагружения (деформирования). Вместе с тем процессы, в которых скорости деформаций составляют (10 10 )с принято считать процессами, которым отвечает диапазон собственно пластического деформирования. Под этим подразумевается, что при данных скоростях процесс деформирования металлов близок к равновесному, а соответствующие деформации значительно превосходят деформации, обусловленные временными эффектами (ползучесть, релаксация и т.д.), что позволяет рассматривать их как собственно пластические. Однако даже при упомянутых скоростях процесс деформирования, строго говоря, не является равновесным. В этом можно убедиться, если, например, в эксперименте на одноосное растяжение при испытании резко изменить скорость нагружения (деформирования) или сделать остановку нагружения, осуществляя вьщержку материала под постоянной нагрузкой, а затем продолжить нагружение. Опыты [1—4], выполненные по таким программам, показьшают, что особенности реализации программы испытания во времени отражаются на виде диаграммы растяжения. Так, в первом случае точке резкого изменения скорости отвечает излом на диаграмме о-е [1-3], а во втором случае при выдержке материала под постоянной нагрузкой происходит накопление деформаций (ползучесть), чему соответствует горизонтальный участок на диаграмме [2—4]. Отмеченные особенности диаграмм указывают на существенную неравновесность процесса деформирования. Вместе с тем влияние на диаграмму деформирования способа реализации программы испытаний во времени носит локальный характер. При удалении от места изменения скорости или этапа выдержки получающиеся зависимости о-е сближаются с зависимостью а-е, отвечающей испытанию с постоянной скоростью нагружения. Это указьшает на то, что процесс деформирования вновь становится близким к равновесному ( квазиравновесным ). Так как при малых скоростях испытаний отклонения зависимостей о—е от соответствующей зависимости для постоянной [c.29]

За последние 20—30 лет накоплено много наблюдений, относящихся к длительным испытаниям на растяжение при ползу чести и на длительную прочность. В этих опытах (1) растянутые образцы поддерживались при постоянных значениях нагрузки и температуры в течение нескольких недель и месяцев, и строились соответствующие кривые ползучести в зависимости от времени t, е"=/(0- Наряду с такими стандартными испытаниями на длительную ползучесть проводились также (2) испытания растянутых образцов при постоянной скорости удлинения и (3) испытания на релаксацию, в которых определялось убывание нагрузки с течением времени / при условиях, когда полное относительное удлинение при растяжении (равное сумме упругой деформации е и остаточной деформации или деформации ползучести е") поддерживалось постоянным, т. е. е = е + 4-е"=(т/ + е" = соп81. Во всех перечисленных типах стандартных испытаний температура 0 поддерживалась постоянной. Кроме того, проводились (4) испытания на ползучесть при растяжении при постоянном напряжении а, но при медленных колебаниях температуры 0 между некоторыми верхним и нижним пределами (5) испытания при сложном (двухосном) напряжен- [c.620]

В зависимости от рода материала и характера деформационного процесса соотношения между четырьмя перечисленными составляющими полной деформации могут быть весьма различными. Деформации, возникающие в конструкционных металлах при абсолютных температурах, не превышающих примерно 30—40 % температуры плавления, являются главным образом мгновенноупругими и мгновенно-пластическими. При этом сильно развитая мгновенно-пластическая деформация сопровождается, как правило, появлением относительно небольшой вязкопластической составляющей. Возникает так называемая низкотемпературная ползучесть , скорость которой при выдержке под постоянным напряжением затухает в течение 10—20 мин. При описании процессов мгновенно-пластического деформирования вязкопластическую составляющую полной деформации обычно учитывают лишь в сумме с мгновенно-пластической деформацией. При абсолютных температурах, превышающих указанный предел, металлы склонны к интенсивному и продолжительному вязкопластическому деформированию (высокотемпературная ползучесть). Из общей деформации высокотемпературной ползучести металлов иногда выделяется и небольшая вязкоупругая составляющая, но в инженерных расчетах ею обычно пренебрегают. [c.7]

Регистрируемое на различных этапах термоцикла изменение размеров образцов является суммарным и состоит из деформации нормальной ползучести (внешние напряжения не превышают предел текучести ни одной из фаз), объемного эффекта фазового превращения и трансформационной деформации. Поэтому величина деформации за цикл должна зависеть от темпа смены температур и величины температурных градиентов. Авторы работы [294] такой зависимости не обнаружили. Однако в железе высокой чистоты, например при термоциклировании с перепадом температур, появляются деформации, которые не являются следствием внешней нагрузки [331]. В связи с этим авторы работ [287, 348] при изучении эффекта внешней нагрузки предприняли меры с целью устранения влияния продольных температурных градиентов. В отличие от работы [294], на железе и стали обнаружена зависимость остаточной деформации от скорости фазового превращения. Клинард и Шерби [287] дифференцировали размерные изменения, обусловленные трансформационной деформацией, нормальной ползучестью и различием удельных объемов феррита и аустенита как и авторы [294], они пришли к выводу, что трансформационная деформация при нагреве образца значительно больше, чем. при охлаждении. Петче и Штанглер [348] варьировали в широком диапазоне длительность термоцикла, интервал температурных колебаний и скорость изменения температуры. Ими показано, что при широком температурном интервале (примерно 200° С), в котором полиморфные превращения железа происходят полностью, деформация за определенное время пропорциональна числу циклов и трансформационная пластичность почти не зависит от скорости изменения температуры и длительности цикла. При узком интервале температурных колебаний (примерно 60° С) деформация за одно и то же время испытания почти одинакова и не зависит от числа циклов и скорости изменения тем- [c.69]

Таким образом, если исходить из представления о микроыеодно-родности реальных материалов, предположение о реономности всей неупругой деформации не связано с какими-либо несоответствиями или противоречиями по отношению к опытным данным. Различие между процессами кратковременного и длительного неупругого деформирования заключается, как было выяснено, в том, что при этом реализуются различные участки реологической функции. В принципе им могут отвечать различные физические механизмы деформирования и различные интенсивности накопления повреждений. На рис. 6.5 показаны зависимости предела прочности Ов — == 2G (Т) /"л и предела ползучести о = 2G Т) в зависимости от температуры (данные получены для стали 12Х18Н9, верхняя граница скорости деформации В = 10 с , указаны значения допуска с" , принятого при определении а ). Как видно, при температурах, приближающихся к нормальной, значения и близки, хотя и не совпадают. [c.128]

На рис. 16 изображены для стали марки 35ХМ зависимости пределов ползучести по деформациям и по скорости от температуры испытаний. [c.194]

Рис. 16. Зависимость пределов ползучести (по деформациям и скоростям деформации) стали 35ХМ от температуры испытаний

Во-первых, часто линейность или нелинейность кривой ползучести на некотором временном интервале зависит от масштаба времени, в котором построена кривая ползучести. Из рис. 1.14 видно, что одна и та же часть кривой, построенной в некотором масштабе, обращена вогнутостью в сторону оси времен, но становится практически прямолинейной при масштабе, увеличенном в шесть раз, причем это происходит даже без учета разброса экспериментальных данных. Единственным способом надежного обнаружения квазистационарного режима является использование графиков зависимости скорости деформации от самой деформации. Если величина скорости деформа1] ии стремится к некоторому пределу при больших деформациях, то мы, можем принять этот предел за значение квазистационарной скорости ползучести (рис. 1.15). Ясно, что это значение меньше, чем постоянная (на первый взгляд) скорость ползучести на конечном участке кривой. [c.41]

Из уравнения типа (2.24) можно получить [63] формулу Пранд-тля (зависимость предела текучести от скорости деформирования), а также зависимости предела текучести от температуры испытания и скорости деформирования. Кроме того, рассмотрены варианты уравнения типа (2.24), в котором в качестве меры упрочнения и разупрочнения используется не пластическая деформация, а работа. Эти варианты уравнения рекомендованы для описания процесса ползучести, когда нагрузка не сохраняется постоянной. [c.47]

Как видно из рис. 1,6, в, при малой скорости нагружения неравновесность деформирования незначительна. На диаграмме растяжения она проявляется в основном в том, что в зависимости а(б) появляются небольшие горизонтальные участки, отвечающие росту деформации при о = onst (ползучесть). Прирост деформаций при постоянной нагрузке, обусловленный ползучестью, однако, невелик и при напряжениях, далеких от предела прочности, составляет, как правило, несколько процентов от деформации, отвечающей участку нагружения на ступени (рис. 1, в). [c.147]

Иными словами, твердые тела одновременно обладают некоторым сопротивлением начальной пластической деформации или пределом текучести (в этом их отличие от собственно жидкостей) и существенной зависимостью этого сопротивления от скорости (т. е. вязким поведением, подобно поведению вязких жидкостей). Явление по,тзучести, т. е. постепенного нарастания остаточной деформации во времени при достаточной температуре, есть важнейшее проявление вязко-пластических особенностей материалов. Подобно теориям пластичности (см. п. 5) на основе механики сплошных однородных сред, развиты математические теории ползучести, на основе которых проведены многочисленные расчеты [15]. Они позволили определить кривые релаксации по кривым ползучести (и наоборот), рассчитать ползучесть при сложных напряженных состояниях для труб под внутренним давлением, пластин, оболочек, вращающихся дисков и т. п. Далее, по кривым ползучести при простом напряженном состоянии (обычно при растяжении) и постоянной температуре рассчитана [c.138]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...