Напряжения в деформируемой среде

ВОЛНЫ НАПРЯЖЕНИЙ В ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЕ [c.86]

Напряжения в деформируемой среде при внедрении [c.198]

Вторая глава посвящена рассмотрению напряженного состояния деформируемой среды при распространении волн напряжений. Изучено напряженное состояние в вязкоупругопластическом пространстве при взрыве, а также в вязкоупругопластическом полупространстве при ударе. Рассмотрено распределение напряжений в областях возмущений преграды конечной толщины с учетом отражения и взаимодействия волн. [c.4]

В главе V рассматривалось только равновесие тела или его элемента, в связи с чем зависимости этой главы имеют статическую природу. В главе VI анализировалась геометрическая или, иначе, кинематическая сторона вопроса деформации тела. Напряжения и деформации оставались между собою не связанными. Вместе с тем установление такой связи необходимо. Без этой связи системы уравнений (5.59) и (6.23) совместно использованы быть не могут и, таким образом, не может быть раскрыта механическая (в частности, статическая) неопределимость напряжений в сплошной среде. Установление зависимостей между напряжениями и деформациями необходимо и при получении формулы для потенциальной энергии деформации, а также при рассмотрении энергетических законов, которым подчиняется твердое деформируемое тело. [c.493]

При протекании в среде тепловых процессов изменяется ее напряженное состояние, поэтому в общем случае совместно с тепловыми процессами в деформируемых средах необходимо рассматривать движение среды. [c.117]

Отрыв материала от.измерительных поверхностей и колебания напряжения могут вызывать потерю устойчивости режима деформирования и быть важнейшей причиной эластической турбулентности. Этот особый вид турбулентности, проявляющийся при низких числах Рейнольдса, обусловлен тем, что в материале запасена упругая энергия, действие которой при локальных возмущениях в деформируемой среде, например, при ее отрыве от измерительных поверхностей не гасится вязким сопротивлением [17]. Оценка условий возникновения эластической турбулентности в результате чередующихся отрывов упругой жидкости от измерительных поверхностей и прилипаний к ним может быть также дана исходя из соотношения упругой энергии, накопленной в материале, к энергии образования свободной поверхности [35]. [c.71]

К о л я н о Ю. М., К у ш н и р P. M. Напряжения в кусочно-однородной полосе-пластинке, обусловленные источниками тепла. — В кн. Физикомеханические поля в деформируемых средах, Киев Наукова думка, 1978, с. 112—117. [c.362]

МОСТИ могут служить вектор перемещения и тензор самих деформаций, тогда как для жидкой деформируемой среды, частицы которой обладают большей подвижностью, такие меры деформируемости не могут быть пригодными и вместо них используются вектор скорости перемещения и тензор скоростей деформаций. Для упругой среды напряжённое состояние в каждой точке ставится в зависимость от тензора самих деформаций. Для жидкости и газа в этом отношении дело обстоит совершенно иначе. Во-первых, при равновесии жидкости и газа под действием внешних сил или при наличии замкнутого сосуда напряжённое состояние характеризуется только одним давлением и вопрос о распределении деформаций даже и не возникает. Во-вторых, при движении жидкостей и газов взаимодействие частиц осуществляется преимущественно с помощью давления, величина которого не ставится в прямую связь с состоянием деформаций в данной точке, а ставится в зависимость в некоторых случаях от плотности и температуры. И только в отношении дополнительных сил взаимодействия частиц жидкости и газа при их движении, которые именуются напряжениями вязкости, дело обстоит примерно так же, как и с упругими напряжениями в упругой среде. Различие состоит лишь в том, что тензор напряжений вязкости ставится в зависимость не от тензора самих деформаций, а от тензора скоростей деформаций. [c.10]

Напряжения в изотропных средах. Понятие напряжение возникло в результате стремления ввести характеристики нагрузки, которые бы не зависели от размеров деформируемого тела, т. е. являлись бы удельными величинами. Большинство важнейших механических характеристик, пределы прочности, текучести, упругости, выносливости, ползучести, твердость и многие другие выражены в напряжениях. [c.25]

Вопросами поведения упругопластических сред стали интересоваться в связи с развитием техники обработки металлов. Еще в 1828 г. Коши предложил формулы напряжений в упругопластических средах, полагая, что в зоне пластичности их поведение аналогично поведению вязкой жидкости. С тех пор теория пластичности, изучающая целый комплекс вопросов, связанных с движением пластически деформируемых сред, развилась в весьма обширную область механики сплошных сред. [c.390]

Зависимость между интенсивностью напряжений и интенсивностью деформаций для изучаемого процесса деформирования в отсутствии дислокаций соответствует закону Гука. Отклонения от закона Гука вызваны наличием в деформируемой среде подвижных дислокаций. С другой стороны, согласно гипотезе единой кривой , в случае простого нагружения эти отклонения обусловлены возникновением в среде пластических деформаций. Следовательно, равенство (3 68) дает возможность установить непосредственную аналитическую зависимость между модулем пластичности (функцией со) теории малых упруго-пластических деформаций Ильюшина и величинами, являющимися континуальными характеристиками дислокаций. [c.87]

При разработке моделей прогнозирования трещиностойкости и развития трещин необходимо было сформулировать условие накопления повреждений в градиентных полях напряжений и деформаций. Было показано, что повреждения накапливаются, если размер необратимой упругопластической зоны (при статическом нагружении) или обратимой упругопластической зоны (при циклическом нагружении) больше структурного элемента, размер которого во многих случаях можно принять равным диаметру зерна. В противном случае, когда размер упругопластической зоны меньше размера структурного элемента, материал практически не повреждается и локальные критерии разрушения, сформулированные в терминах механики сплошной деформируемой среды, не дают адекватных реальным ситуациям прогнозов. [c.264]

Рассмотрим класс задач механики деформируемых сред, в которых основную роль играет взаимодействие внутренних напряжений и деформаций влиянием температуры и других немеханических параметров можно пренебречь. В этих задачах соотношения, вытекающие из первого и второго законов термодинамики, не нужны и полученные выше соотношения можно рассматривать как системы уравнений. [c.32]

Оператор F называется оператором (функционалом) памяти. Различие физических свойств деформируемых сред определяется, в частности, их памятью, т. е. величиной вклада предыстории в напряженное состояние в данный момент времени t. [c.38]

В качестве второго примера рассмотрим деформируемые среды, обладающие бесконечно короткой памятью другими словами, напряженное состояние в данной частице в данный момент времени t считается зависящим только от состояния в предшествующий бесконечно малый промежуток времени — t). Математическая реализация этого требования состоит в том, что формула [c.40]

Теория упругости изучает механику деформируемых сред, которые после удаления сил, вызывающих деформацию, полностью восстанавливают свою первоначальную форму, влияние внешних сил, приложенных к упругому телу, и определяет возникающие при этом деформации и напряжения как в состоянии равновесия, так и в состоянии перемещений, меняющихся во времени при неизменности свойств материала. [c.5]

В сопротивлении материалов твердое тело рассматривается как часть сплошной деформируемой среды. Содержанием этой и следующей лекции является изучение напряжений в некоторой точке тела. [c.4]

Перейдем к исследованию напряженного состояния среды, заключенной в полупространстве, при ударе. Пусть в момент времени о, принятый за начальный, по деформируемой среде (упругой, упругопластической, вязкой, вязкоупругой или вязкопластической) произведен удар, в результате которого на некоторой области свободной поверхности полупространства возникло давление р, частицы среды этой области получили скорость Ус- [c.109]

Сейчас хорошо установлено, что не деформируемые пластически материалы не обнаруживают усталости обычного типа, свойственной металлам. Они подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением в некоторой агрессивной среде, при котором может происходить рост трещины во времени при постоянном номинальном приложенном напряжении (см., например, [39]). Когда такие материалы подвергаются циклическому нагружению, распространение трещины в условиях коррозионного растрескивания происходит ступенчато в течение растяжения каждого цикла напряжения. Разброс при этом типе разрушения может быть вызван начальным распределением поверхностных дефектов, определяющих прочность хрупких материалов, что было обсуждено в разд. II, или развитием коррозионных ямок на поверхности около неоднородностей, таких, как включения и т. д. [c.175]

Неупругие деформации и необратимо затраченная за цикл энергия, а также их суммарные, относительные и удельные значения, соответствующие моменту разрушения, изменяются в широких пределах в зависимости от амплитуды напряжений и долговечности. Температура разогрева в деформируемых объемах материала и тепловая составляющая внутренней энергии, а также суммарные, относительные и удельные значения теплового эффекта и тепловой энергии, рассеянной в окружающей среде, также изменяются в широких пределах в зависимости от условий процесса. Поэтому указанные термодинамические характеристики процесса не могут быть приняты в качестве параметров повреждаемости и критериев разрушения металлов. [c.90]

Было обнаружено, что, вследствие обратимой адсорбции материалом поверхностно-активных веществ из окружающей среды, облегчается упругая и в особенности пластическая деформация и разрушение материала. Объясняется это явление так. При растяжении монокристалла металла образуются микрощели с радиусом кривизны в вершине порядка нескольких А если при этом деформируемый образец помещен в жидкость с поверхностно-активными веществами, происходит проникновение адсорбционных слоев молекул из жидкости в указанные микрощели. В упругой области микрощели при разгрузке смыкаются. Такое поведение материала проиллюстрировано на рис. 4.39, на котором изображены диаграммы напряжений для монокристалла олова. Малая добавка олеиновой кислоты к вазелиновому маслу снижает все механические характеристики в чистом вазелине свойства олова такие же, как и в воздушной среде. Существует оптимальный процент содержания по- [c.274]

Расчетные методы определения номинальных и местных напряжений в реакторах развивались по мере разработки общих вопросов механики деформируемых сред, уточнения условий нагружения реакторов и усложнения их конструктивных форм. При этом в качестве основы расчетного анализа упругого напряженного состояния в несущих элементах реакторов остаются упомянутые выше методы строительной механики и теории упругости (применительно к стержням, пластинам и оболочкам) [2, 5, 6, 13]. Эти унифицированные методы расчета напряжений получили отражение в нормах прочности [5]. [c.35]

Одним из центральных в машиностроении, имеющих значительные традиции и перспективы, естественно, остается вопрос об обеспечении надежности машин. Достижения в области механики деформируемых сред, экспериментальной механики, металлофизики, технологии, механики машиностроительных материалов — это тот фундамент, на основе которого возможно решение ряда актуальных задач в этой области. Среди них, помимо расчетно-проектировочных работ по оценке напряженно-деформиро-ванных и предельных состояний, модельных и натурных исследований в различных средах (при высоких и криогенных температурах, в магнитных полях, при радиации), определения остаточного ресурса индивидуальных машин (текущий контроль условий нагружения, осуществляемый бортовыми системами, ЭВМ, анализ состояний), разработки критериальных подходов к ресурсу с учетом реальных условий эксплуатации, важное место займут создание и применение методов упрочнения (обработка тина магнитно-импульсной, взрывной, ультразвуковой, электрофизической, лазерной, плазменно-пушечной, плакирование, армирование и т. д.). [c.13]

Как показано выше, характер изменения электрохимических свойств сталей, циклически деформируемых в коррозионной среде, взаимосвязан с определенными этапами развития коррозионно-усталостных повреждений. Данные об изменении электрохимических свойств при усталости позволяют интерпретировать развитие разрушений в зависимости от амплитуды напряжении и количества циклов нагружения. Они позволяют также описать процесс разрушения с количественной стороны, так как на их основе можно установить, в какой области и после какого числа циклов происходит развитие сдвигообразований, микротрещин, магистральной трещины и как при этом повышается электрохимическая активность металлической поверхности, Данные об электрохимических свойствах металлов в условиях коррозионно-усталостного разрушения позволяют обоснованно выбрать для них параметры катодной защиты. [c.177]

Выделим прямоугольник около произвольной точки в поле плоского течения вязкой жидкости (рис. 3-1) и определим с его помощью напряжения в жидкости. Нормальные напряжения обозначим буквой а, касательные— т. Обозначения подстрочных индексов — общепринятые в механике деформируемых сред. На рис. 3-1 приведены обозначения для плоскости ху. Аналогичная схема обозначений используется и для плоскостей xz и уг. [c.25]

Для определения плотности распределения времен релаксации f[X) воспользуемся обобщенной реологической моделью среды Кельвина (рис.4.5), имеющей в своем составе совокупность вязких элементов, которые при нагружении системы внешней силой обеспечивают релаксацию напряжений. В принципе можно пользоваться уравнениями любой деформируемой среды, которые содержат ДА). Система уравнений, описывающая среду Кельвина, имеет вид [c.158]

Настоящая глава посвящена исследованию эффектов кратковременного возмущения большой интенсивности (взрыв и удар) в пространстве и полупространстве. Средой является материал, обладающий следующими свойствами упругостью, вязкоупругостью, упругоплас-тичностью и вязкоупругопластичностью. Рассматривается задача о внедрении тела в деформируемую среду и определяется напряжение в среде при внедрении, а также задача об ударе тела в преграду конечной толщины. Решения задач представлены в виде, позволяющем широко использовать при их реализации ЭВМ. [c.86]

Выявленные закономерности послужили основой для разработки физико-механической модели хрупкого разрушения ОЦК металлов и формулировки критерия разрушения в терминах механики сплошной деформируемой среды. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что зарождение микротрещины контролируется эффективными напряжениями, геометрией дислокационного скопления, определяющей концентрацию эффективных напряжений в голове скопления, а также наибольшим главным напряжением. С ростом температуры и пластической деформации концентрация эффективных напря- [c.146]

Известно больщое количество работ, посвященных установлению взаимосвязи локальных критериев разрушения с треЩ И-ностойкостью материала Ki - Прежде чем перейти к анализу некоторых предложенных моделей прогнозирования трещино-стойкости, остановимся на некоторых общих положениях, используемых практически во всех моделях, связывающих Ki с локальными критериями. Известно, что характер распределения напряжений и деформаций у вершины трещины как при анализе НДС в упругой, так и в упругопластической постановке является сингулярным [16, 200]. Поэтому при использовании локальных критериев, отнесенных к материальной точке деформируемой среды, разрушение должно начинаться при сколько угодно малой приложенной нагрузке. Чтобы избежать этого и получить ненулевые критические значения внешних параметров, необходимо принять некоторое дополнительное требование, в качестве которого вводится следующее условие напряжение или деформация должны достичь критических значений в некоторой области перед вершиной трещины размером Гс [170, 222]. Эту [c.226]

Как мы видели, трещина в деформируемом теле создает очаг возмущения напряженного состояния, характерный сильной концентрацией напряжений у ее острия. На первый взгляд любая малая трещина благодаря стремлению напряжений к неограниченному росту с приближением к кончику трещины должна была бы породить прогрессирующий процесс разрушения. Однако такой теоретический результат следует из модели идеально упругой сплошной среды и не соответствует реальным физическим свойствам материала. Дискретная структура реального материала и нелинейность механических соотношений для него в сильной степени изменяют картину фиаико-меха-нического состояния, следующую из линейной теории упругости. В результате, как показывает опыт, в одних условиях трещина может устойчиво существовать, не проявляя как-либо себя, а в других — происходит взрывоподобный рост треш ины, приводящий к внезапному разрушению тела. Существуют попытки проанализировать это явление на атомном уровне методами физики твердого тела. Они представляют определенное перспективное направление в этой проблеме, но, к сожалению, до сих пор полученные здесь результаты далеки от уровня прикладных инженерных запросов. [c.383]

Сложность и многообразие физико-механических процессов, протекающих в деформируемом теле, приводят к многозначным конечным результатам, которые проявляются в. виде неожиданного разрушения или неоправданно высокого механического сЛротивлепия, Пра1вильное объяснение поведения материала под нагрузкой и, что более важно, предсказание этого поведения возможны лишь после выяснения физической сущности протекаемых процессов. В связи с этим такие широко известные эксплуатационные факторы, как степень сложности напряженного состояния, скорость деформирования, широкий диапазон температур, степень физико-химической активности окружающей среды и др., должны рассматриваться с точки зрения влияния их на структурную основу материала и через нее на наблюдаемые механические свойства. [c.3]

Обычная коррозионная стойкость материала не является показательной в отношении склонности его к коррозионному растрескиванию. Известно, например, что высокопрочные деформируемые сплавы системы А1—Zn—Mg при хорошей общей коррозионной стойкости обладают высокой чувствительностью к КПН, особенно в зоне сварных соединений, что затрудняет их применение [64]. Углеродистые и малолегированные стали весьма стойки к общей коррозии в щелочной среде при повышенных температурах, в то же время они склонны к КПН в этих средах. Наоборот, многие магниевые сплавы, весьма чувствительные к общей коррозии, не проявляют существенной склонности к разрушению типа КПН, то же можно сказать о широко распространенном алюминиевом сплаве АК4 и др. Вместе с тем каверны, язвы и другие коррозионные повреждения, являясь концентраторами напряжений, часто служат очагами коррозионного растрескивания. Если материал склонен и к общей коррозии, и к КПН, трудно разделить эти два процесса как в начальной стадии, так и при развитии разрушения. Так, коррозионное растрескивание титановых сплавов ВТ6, ВТ 14 (термоупрочненного) [c.73]

В механике твердой деформируемой среды и при расчете конструкций тела рассматриваются как сплошные с непрерывным распределением вещества. Строго говоря, такой подход не соответствует действительности, так как все реальные тела являются микронеоднородными, что связано с дефектами их структуры, обусловленными по-ликристаллическим строением материала, нарушениями постоянства химического состава, наличием микротрещин и т. д. [11, 100, ПО]. Очевидно, что эти и другие дефекты приводят к локальным возмущениям поля напряжений. Вместе с тем, чем меньше относительные размеры дефектов, тем точнее, в статистическом смысле, методы механики сплошной среды [c.7]

В зависимости от свойств и термодинамического состояния системы деформируемый металл — среда снижение сопротивления усталостному разрушению металла может быть следствием проявленйя адсорбционного эффекта, электрохимического растворения анодных участков или охрупчивания металла вследствие наводороживания. Чаще указанные факторы действуют на металл комплексно и их трудно разделить. Однако, если превалирующее действие оказывает адсорбционный фактор, то процесс разрушения металла при одновременном действии на него циклических напряжений и рабочей среды принято называть адсорбционной усталостью, еспм снижение сопротивления усталости связано с наводоро-живанием металла — водородной усталостью, а если проявляется чисто электрохимический фактор — коррозионной усталостью. Обычно под коррозионной /сталостью подразумевают процесс усталостного разрушения металла в присутствии коррозионной среды вообще. [c.15]

Конструкционные металлы являются конгломератом спаянных, но случайно ориентированных анизотропных кристаллических зерен. На стадии упругого деформирования максимальные касательные напряжения в отдельных зернах могут отличаться от средних макроскопических напряжений по ориентировочным подсчетам до полутора раз (в обе стороны). Пластическое деформирование начинается сначала только в отдельных, наиболее неблагоприятно ориентированных зернах, в которых касательные напряжения значительно выше средних значений, и лишь при дальнейшем увеличении напряжений зона пластических деформаций распространяется на значительные объемы. Совокупность пластических сдвигов в отдельных зернах создает полосы скольжения, проходящие через конгломерат многих зерен и приблизительно совпадающие по направлению с плоскостями действия наибольших касательных напряжений, определяемых обычными методами механики сплошной среды. Схематически этот процесс показан на рис. 1.2. Под действием сдвигающих усилий отдельные слои материала скользят относительно друг друга, причем объем деформируемого материала остается постоянным. В результате получается угол пластического сдвига 7шах- Полосы скольжения являются местами концентрации микротрещин, из множества которых на определенном этапе деформирования формируется одна или несколько магистральных (микроскопических) трещин вязкого разрушения, которые могут быть [6, 541 трещинами сдвига или трещинами нормального отрыва. В первом случае говорят о разрушении путем сдвига или среза, во втором случае — о разрушении путем отрыва. [c.10]

Изучение структурных и энергетических закономерностей пластической деформации в приповерхностных слоях материалов в сравнении с их внутренними объемными слоями имеет важное значение для развития теории и практики процессов трения, износа и схватывания. При этом следует отметить, что. поверхностные слои кристаллических материалов имеют, как правило, свои специфические закономерности пластической деформации. Так, например, в работе [11 при нагружении монокристаллов кремния через пластичную деформируемую среду силами контактного трения было найдено, что в тонких приповерхностных слоях на глубине от сотых и десятых долей микрона до нескольких микрон величины критического напряжения сдвига и энергии активации движения дислокаций значительно меньше, чем аналогичные характеристики в объеме кристалла. Было также показано [2], что при одинаковом уровне внешне приложенных напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил изображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. Поэтому поверхностные источники генерируют значительно большее количество дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичной конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Высказывалось также предположение, что облегченные условия пластического течения в приповерхностных слоях обусловлены не только большим количеством легкодействующих гомогенных и различного рода гетерогенных источников сдвига [3], но и различной скоростью движения дислокаций у поверхности и внутри кристалла [2]. Аномальное пластическое течение поверхностных слоев материала на начальной стадии деформации может быть обусловлено действием и ряда других факто-зов, например а) действием дислокационных сил изображения 4, 5] б) различием в проявлении механизмов диссипации энергии на дислокациях, движущихся в объеме кристалла и у его поверхности причем в общем случае это различи е, по-видимому, может проявляться на всех семи фононных ветвях диссипации энергии (эффект фононного ветра, термоупругая диссипация, фонон-ная вязкость, радиационное трение и т. д.) [6], а также на электронной [71 ветви рассеяния вводимой в кристалл энергии в) особенностями атомно-электронной структуры поверхностных слоев и их отличием от объема кристалла, которые могут проявляться во влиянии поверхностного пространственного заряда и дебаевского радиуса экранирования на вели- [c.39]

Еще Бриджменом [502] было установлено, что, подвергнув механическую смесь порошков одновременному действию гидростатического давления и сдвиговых напряжений, можно получить однородный твердый раствор даже в том случае, если в равновесных условиях смешанные компоненты практически нерастворимы друг в друге. Позже было обнаружено аномальное увеличение скорости твердофазных химических реакций, которые в негидростатически напряженной смеси компонентов могут протекать в детонационном режиме [502—504]. На базе этих эффектов в последние годы разработана новая технология получения сплавов и композиционных материалов, получившая название механического легирования. Это позволило создать дисперсно-упрочненные сплавы, состоящие из легированной металлической матрицы и равномерно распределенных в ней высокодисперсных частиц, не взаимодействующих с матрицей вплоть до температуры плавления, легированные порошки, новый класс интерметаллидов и другие материалы. Теория МЛ, базирующаяся на представлениях равновесной термодинамики, была развита Бенджамином [505]. Однако с термодинамической точки зрения МЛ — сильно неравновесный процесс, кинетика которого контролируется самоорганизацией диссипативных структур (ДС) на различных стадиях МЛ. Это означает, что целенаправленное совершенствование технологии и оптимизация режимов обработки возможны только с учетом подходов синергетики деформируемых сред [10]. [c.309]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...