Гистерезис петли прн пластической деформации

При малом числе циклов амплитуда напряжений может превосходить предел пропорциональности, и при повторных разгрузках и нагрузках зависнмость между напряжениями и деформациями принимает вид петель циклического упругопластического деформирования (петель гистерезиса) с размахом — шириной петли — пластических деформаций Дер (рис. 14). При умеренных нагрузках, допустимых для обеспечения достаточно про- [c.36]

Основным параметром в исследованиях малоцикловой усталости при мягком нагружении является ширина петли гистерезиса для нечетных и для четных полуциклов (рис. 577). Ширина петли за данный полуцикл — пластическая (остаточная) деформация за полуцикл, а разность ширины петель в двух соседних полуциклах характеризует накопленную за цикл одностороннюю пластическую деформацию. [c.620]

Циклическое накопление остаточной деформации, характеризуемое шириной петли пластического гистерезиса, определяет усталостное повреждение и разрушение с развитием трещины, но без образования шейки. Размах пластической деформации в соответствии с выражением (5.2) составляет [c.79]

В условиях циклического охлаждения труб при водной очистке в них возникают знакопеременные термические напряжения. Процесс термоциклического нагружения можно в простейшем случае изобразить показанной на рис. 5.28 схемой [168, 187—189]. В первом цикле охлаждения металл деформируется на величину е= =бу +бп (линия О —а —с), где еу и е обозначают соответственно упругую и пластическую деформацию при первом цикле охлаждения. При прекращении охлаждения температура металла восстанавливается до начальной величины и на него воздействует сжимающее напряжение. При этом происходит пластическая деформация бп" (линия d — e). В условиях повторных циклов процесс протекает по замкнутому контуру b— —d—e—b, который по существу представляет собой циклически повторяющуюся упруго-пластическую деформацию материала. Суммарная упругопластическая деформация и размах напряжений Ла по упрощенной петле гистерезиса выражаются как [c.236]

Условие A0t 2o-o,2 в большинстве практических ситуаций не выполняется, поскольку пластическая деформация в цикле охлаждение— нагрев существенно зависит от механических свойств металла, характеристик его упрочнения при циклическом деформировании, часто охлаждения — нагрева и других параметров, которые могут существенно влиять на форму петли упруго-пластического гистерезиса. Также необходимо учитывать то, что при термической усталости материала циклическое деформирование происходит в определенном интервале температур и полуциклы нагрева и охлаждения могут оказывать различное влияние на металл. [c.237]

Чем больше критерий v, тем менее чувствителен материал к надрезу. Другими словами, чем больше ширина петли пластического гистерезиса и, следовательно, чем большую длину имеет участок пластической деформации, приходящийся на 10 МН/м (1 кгс/мм ) напряжения, тем сильнее происходит снижение остроты вершины надреза и в большей степени размазываются напряжения. [c.143]

Амплитуду пластической деформации <ра определяют как половину ширины петли упруго-пластического гистерезиса ip или как раз- [c.237]

Экспериментальное значение ширины петли пластического гистерезиса больше расчетного примерно на 25%. Расхождения подобного рода могут быть объяснены естественным разбросом механических свойств отдельных образцов. Переход к координатам 5 — е, начиная с двадцать первого цикла, позволяет выделить главное в характере зависимости напряжения от деформации при изменении уровня максимальных напряжений, оставляя в стороне вопрос о расположении кривых в координатах т — у. [c.134]

Существенное развитие получили косвенные методы, основанные на автоматической записи основных параметров процесса термомеханического нагружения. Величину пластической деформации за цикл рассчитывают по зависимостям термического удлинения и усилия в образце от температуры в наиболее нагретой части образца, получаемым на двух двухкоординатных приборах одновременно. В случае варьируемой жесткости нагружения пластическую деформацию за цикл для любого температурного интервала петли гистерезиса Р—t вычисляют как произведение коэффициента жесткости защемления К на температурное удлинение свободного образца для данного температурного интервала [66]. / [c.32]

При т Тп.т (рис- 1, кривая 2) наблюдается заметное понижение амплитуды напряжений, продолжающееся в течение всего времени циклического деформирования. При выходе на кривую упрочнения также наблюдается зуб и площадка текучести, причем величина зуба меньше, чем в первом случае. Длина площадки заметно не изменилась. И наконец, при >т а>Тп. (рис. 1, кривая 3) уже после нескольких циклов деформирования наблюдается значительное изменение амплитуды напряжений, сопровождающееся расширением петли механического гистерезиса и увеличением доли пластической деформации На кривой упрочнения после циклического деформирования появляются зуб и площадка текучести, величина которых значительно меньше, чем в первых двух случаях. Величина зуба текучести и длина площадки текучести для различных первоначальных амплитуд Та приведены ниже [c.215]

На рис. 1 показана стабилизированная петля гистерезиса стали при амплитуде пластической деформации tap = 5 10 И скорости деформации 8 = 1- 10 с . [c.71]

Пластическая деформация, сопровождающая усталостное нагружение моно- или поликристаллического материала на стадии насыщения параметров петли гистерезиса, является неоднородной [1—4]. Она обусловлена движением дислокационных групп, обладающих собственными полями напряжений. [c.110]

На рис. 1, а приведена зависимость активационной площади At от пластической деформации Ср в стабилизированном цикле для двух амплитуд деформации Ае сильно уменьшается с увеличением напряжения от (Б ) до (А) вдоль петли гистерезиса. В противоположность этому корректированная площадь Аес В цикле при средних амплитудах (см. рис. 1, 6-, Spa = 1,5х X 10 ) почти не изменяется, как показано в [2]. Новые эксперименты по релаксации, которые производились при 8=0 и результаты их описаны в данной работе, показывают, что для небольших амплитуд (см. рис. 1,6 Сра = 4 10 ) корректированная площадь Аес также зависит от напряжения в цикле.Величина Аес при Оо (точка (А) в петле, приведенной на рис. 1, а вверху) растет слабо с понижением амплитуды пластической деформации. [c.131]

При нагружении в области многоцикловой усталости с о = 211 МПа записывали гистерезисные кривые. На рис. 2 приведены петли гистерезиса в области многоцикловой усталости для стали 11375.1, не подвергавшейся предварительному малоцикловому нагружению. Развитие микропластической деформации от первых циклов нагружения в области многоцикловой усталости наступает только после М = А х X 10 циклов и начинается уже при односторонней перегрузке в области пре- дела текучести при б = 4 10 и од-д, ном полном перегрузочном цикле (рис. 3). При повторном многоцикловом нагружении перегруженных образцов микропластическая деформация возрастает вследствие циклической ползучести. Однократная предварительная пластическая деформация в = 4 10 [c.351]

Отмеченные выше закономерности в изменении ширины петли гистерезиса являются определяющими в кинетике одностороннего накопления необратимой пластической деформации характер которой для всех режимов представлен на рис. 6. [c.90]

Действие сил трения зависит от упругих и пластических деформаций и перемещений или их скоростей. Внешнее трение вызывается сопротивлением среды или сопротивлением специальных демпферов. При внешнем трении в большинстве случаев имеет место вязкое сопротивление, т. е. сопротивление, зависящее от скорости перемещения часто эту зависимость принимают линейной. Внутреннее трение принято описывать с помощью петли гистерезиса при установившемся режиме знакопеременного деформирования. Грубое описание петли дает сухое трение, при котором сила трения постоянна по величине и изменяет направление с изменением направления деформирования, а следовательно, знак силы трения зависит от знака относительной скорости. Однако во многих случаях допустима такая линеаризация внутреннего трения, при которой оно формально подчиняется законам вязкого трения. [c.122]

Другое направление учитывает роль пластических деформаций в механизме демпфирования энергии при колебаниях. Отметим здесь две гипотезы. Это прежде всего гипотеза упругого гистерезиса, предложенная Н. Н. Давиденковым зависимость напряжения от деформации при повторном нагружении является степенной функцией, определяемой амплитудой деформации, а не скоростью. Гипотеза Н, Н. Давиденкова нашла многих сторонников, она получила подтверждение опытными данными для многих конструкционных материалов. Упомянем также комплексное представление Е. С. Сорокина для связи между напряжением и деформацией при циклическом нагружении, когда неупругая циклическая деформация отстает по фазе от упругой на 90°. Для петли гистерезиса гипотеза Е. С. Сорокина дает эллиптическую зависимость, что удобно при расчетах. [c.6]

Циклическая вязкость Д была определена по относительной пластической деформации как отношение абсолютного значения остаточной деформации за один цикл (ширина петли гистерезиса) к длине, на которой она была измерена. [c.88]

Процесс склерономного циклического деформирования имеет еще и ту особенность, что при мягком нагружении ширина петли гистерезиса в полуцикле растяжения оказывается для ряда металлов несколько больше ширины в полуцикле сжатия, и это несмотря на то, что при однократном статическом растяжении и соответствующем сжатии диаграммы пластического деформирования в истинных координатах примерно совпадают. Физические причины указанного явления, по-видимому, недостаточно исследованы. Его результатом является так называемая циклическая ползучесть , т. е. одностороннее накопление пластических деформаций, возрастающее по мере увеличения числа циклов нагружения. Затри цикла (рис. 1.10) произошло накопление деформации е " = [c.17]

Диаграмма циклического деформирования строится на основании формул (5.6)—(5.8) в виде ломаной, состоящей из трех линейных участков (рис. 5.10) (мгновенно-упругая деформация е(1) = ( >, не влияющая на петли пластического гистерезиса, на этом рисунке не показана). Эта аппроксимирующая ломаная вписывается в реальную диаграмму деформирования, причем может быть любой коэффициент асимметрии R. Величины Са, и С, отвечают переломам аппроксимирующей линии, причем j может рассматриваться как технический предел текучести при циклическом деформировании. Коэффициент жесткости Ез представляет собой тангенс угла наклона первого линейного участка теоретической кривой деформирования, а два других коэффициента жесткости 4 и определяются по фактической диаграмме циклического деформирования с учетом формул (5.7) и (5.8) как [c.174]

Если задан размах одной пластической деформации, то i-+ с . Из формул (5.17) и (5.18) видно, что при расчете требуется предварительно назначить интервал, в который попадает искомое значение а ах- После этого нужно вычислить это значение и проверить по (5.17), попало ли оно действительно в указанный интервал. Учет циклической нестабильности через коэффициент а приводит к соответствующему упрочнению, когда коэффициенты жесткости возрастают, или к разупрочнению материала, если коэффициенты жесткости уменьшаются. Заметим также, что для построения петли пластического гистерезиса (см. рис. 5.10) достаточно вычислить напряжения прямого хода. После расчета напряжения о или а" (рис. 5.19) размах Да, т. е. высота петли гистерезиса, находится как сумма ст + Сг, после чего может быть найдена также и площадь а. [c.198]

Характеристики петли гистерезиса (ее ширина и площадь), когда гистерезис обусловлен пластическими деформациями (мик-ропластическими и макропластическими), не определяются только уровнем действующих переменных напряжений, а существенно зависят от многих факторов, и в первую очередь от скорости, частоты и истории нагружения. [c.84]

Тип функции Fi(k) зависит от особенностей сопротивления металлов циклическим деформациям. Ширина петли гистерезиса меняется от цикла к циклу. Уменьшение ширины петли характеризует повышение сопротивления циклическим пластическим деформациям, т. е. циклическое упрочнение, а увеличение ширины петли — уменьшение этого сопротивления, т. е. циклическое разупрочнение. Циклические свойства металлов подробно изучались Р. М. Шнейдеровичем и А. П. Гусенковым. Изучение изменения диаграмм циклического деформирования по экспериментальным данным позволяет при упрочнении функцию Fi(k) выразить в форме [c.77]

Различное влияние частоты при циклическом нагруженпи в условиях напряжений, аа, больших и меньших предела упругости а , связано с тем, что при ао>ау долговечность определяется преимущественно диапазоном кратковременной пластической деформации ДЕпл. На него время нагружения влияет значительно слабее, чем на диапазон деформации ползучести, обусловливающий ширину петли гистерезиса при 0в Ту. [c.114]

Фирма MTS (США) выпускает универсальные гидравлические и гидрорезонансные испытательные машины различной мощности — от 0,1 до 5 Мн (от 10 до 500 тс), предназначенные для проведения испытаний на статическое растяжение, сжатие и изгиб, на малоцикловую усталость, кратковременные или длительные испытания на ползучесть, усталостные испытания при постоянной амплитуде с различной формой цикла (синусоидальная, треугольная, трапецевидная и др.), усталостные испытания с программным изменением ам плиту-ды, среднего уровня напряжений и частоты, а также с изменением указанных параметров по случайному закону. Кроме того, машины оборудованы системой обратной связи и могут воспроизводить эксплуатационный цикл нагружения, записанный на магнитофонную ленту или перфоленту. При усталостных испытаниях всех видов осуществляют регистрацию скорости роста трещин, накопления усталостных повреждений и пластических деформаций и оценивают чувствительность металла к концентрации напряжений по динамической петле гистерезиса. Частота циклов может изменяться от 0,0000 1 до 990 Гц. Особенность компоновки машин этой фирмы — разделение на отдельные независимые блоки исполнительного, силозадающего и програм-мно-регистрирующего агрегатов. [c.206]

На рис. 12, а показано изменение деформаций при знакопеременном цикле напряжений в области вершины резкого концентратора напряжений. Участок между точками О и 1 соответствует упругопластической деформации в первом полу-цикле растяжения. При этом зона пластической деформации локализована в небольшой области у вершины концентратора, а в остальном материале существуют только упругие деформации. Снятие нагрузки приводит к уменьшению деформации (точка 2), а затем в результате воздействия зон материала, находящихся в упругодеформированном состоянии, к их исчезновению (точка 3). Приложение внешней сжимающей нагрузки вызывает продолжепие петли гистерезиса до точки 4. Разгрузка приводит к полному снятию деформаций (точка 5),, а новое приложение растягивающей нагрузки увеличивает деформации до значения, соответствующего точке 6. Дальнейшее знакопеременное циклическое деформирование приводит к изменению деформации по петле между точками 5 и до тех пор, пока не возникнет усталостная трещина. [c.28]

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]

Экспериментальные результаты, полученные в настоящей работе, изложены на основе статистической теории петли гистерезиса. Макроскопическое напряжение в петле является суммой компонент эффективного и внутреннего напряжений. Компонента внутреннего напряжения однозначно определена плотностью вероятности объемов с внутренним критическим напряжением, а компонента эффективного напряжения — величиной микроскопического эффективного напряжения и долей объемов в пластическом состоянии. Ни один из полученных результатов не противоречит данной гипоте.ю. Наоборот, некоторые экспериментальные результаты невозможно объяснить на основе гипотезы однородной упругой и пластической деформаций макрообъема тела. [c.73]

Рассмотрим особенности развития микропластических деформаций при циклических нагрузках. Наличие резко выраженной неоднородности деформации по локальньпг областям поликристаллического сплава создает предпосылки для постепенного входа в пластическое деформирование слабых микрообъемов по мере уве.личения числа циклов. Кроме того, в каждом цикле нагрузка — разгрузка и с изменением напряжения при обходе по восходящей и нисходящей ветвям петли механического гистерезиса будет непрерывно изменяться доля неупруго-деформирующихся микрообъемов. Такие локальные пластические деформации, проходящие иа фоне общей упругой деформации матрицы [5], еще не приводят к выделению остаточной де- [c.124]

На третьем участке (в) происходит уменьшение поперечных размеров шейки. Достигнув определенных поперечных размеров, шейка перестает суживаться с этого момента начинается четвертый участок диаграммы напряжений (отмечен на рис. 4.94, в буквой г). Однако шейка захватывает все больший участок по длине образца. На образце создаются области, в которых резко отличаются поперечные размеры шейки и крайних участков. К тому моменту, когда шейка распространится на всю длину образца (конец участка г), деформации достигают сотен процентов. В процессе развития шейки материал ориентируется — молекулярные цепи расправляются и располагаются вдоль образца (вдоль направления растя-нсения). Материал приобретает свойство анизотропности—большую прочность вдоль направления растяжения. Этим (ориентационным) упрочнением и объясняется тот факт, что, пока шейка не охватила по длине весь образец, утонения (сужения) ее не происходит — шейка легче распространиться на еще не охваченные ею участки, чем сужаться. Так обстоит дело до полного распространения шейки на весь образец. Скорость стабилизации поперечного сечения шейки зависит от ориентационного упрочнения материала. Если для приобретения ориентационного упрочнения, препятствующего сужению шейки, не требуется большой вытяжки, то четвертый участок диаграммы (отмечен буквой а на рис. 4.94, в) сокращается и может совсем отсутствовать, т. е. диаграмма растяжения получается без максимума (например, у целлулоида). Вообще картина растяжения различных полимеров зависит от их склонности к ориентационному упрочнению. Явление значительного удлинения образца на участке г диаграммы (рис. 4.94, в) носит название вынужденной эластичности, происхождение термина будет пояснено ниже. При разгрузках и повторных нaгpyнieнияx, в частности при колебаниях в процессе распространения шейки на всю длину образца, вследствие наличия последействия возникают петли гистерезиса (рис. 4.94, а, кривая, соответствующая температуре Т ). Наиболее широкие петли наблюдаются в области Tg. Вынужденно-эластическая деформация термодинамически необратима, при больших деформациях большая часть работы деформации переходит в тепло. Одиако от пластической деформации она отличается тем, что после разгрузки и нагрева до температуры Tg эта деформация исчезает. Отсюда название еластическая. Однако для возникновения обсуждаемой деформации необходимо довести напряжения до — предела вынужденной эластичности. Этим отличается вынуяаденно-эластическая деформация от высокоэластической, которая возникает при Т > Tg, т. е. в другом диапазоне температур, в процесса нагружения от нулевых напряжений. Отсюда становится понятным и слово вынужденная в названии деформации. Другим отличием вынужденно-эластической деформации от высокоэластической является то, что высокоэластическая деформация по устранении нагрузки исчезает без нагрева. [c.343]

При наличии тех же условий более точные данные получаются из опытов с вынужденными колебаниями, особенно в резонансных условиях. Здесь легче отделяется влияние других видов трения, исследуется их нелинейность, получаются более надежные и легко повторимые замкнутые петли гистерезиса при больших деформациях (вплоть до захода в пластическую зону), а при очень малых трение оценивается все же по измерениям самих деформаций, а не их малых разностей, более высшего порядка в методе затухающих колебаний. Искомые силы трения могут также измеряться в резонансных условиях и по величинам сил возбуждения, при возможности контроля близости к резонансам еще и путем оценки фаз колебаний. Фазы, силы и перемещения дают возможность определения рассеяния, а измерения мощности возбуждения могут дать еще дополнительные источники контрольных самостоятельных определений. Мало используемыми преимуществами являются возможности изучения промежуточных петель гистерезиса при нолигармоническом возбуждении и измерение выделяемого тепла, [c.87]

Изучение диаграмм деформирования при постоянных амплитудах нагрузок в основном сводится к исследоЕ.анию закономерностей изменения ширины петли упругопластического гистерезиса и накопления суммарной пластической деформации е . В соответствии с этим в программе предусмотрена возможность определения величин 6 и в регистрируемых циклах нагрул<ения. Оператор может во время испытаний с помощью специальной команды-ключа изменить порядок регистрации циклов. [c.518]

Испытание производится на разрывном динамометре типа Шоппера (ГОСТ 252-41). При первом цикле растяжение—сокращение площадь петли гистерезиса имеет наибольщую величину последующие циклы ведут к постепенной стабилизации процесса—площадь петли гистерезиса сокращается до некоторого предельного значения, причём факторы, вызывающие увеличение пластической текучести, способствуют этому уменьшению. При быстро проводимых циклах пластические деформации резины на натуральном каучуке оказывают меньшее влияние, чем при медленных циклах, и полезная упругость резины повышается. [c.316]

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]

Допустим теперь, что в состоянии, отвечающем точке В, происходят разгрузка и дальнейшая нагрузка сжимающим напряжением. Если при этом скачок в напряжении меньше величины 2Сз, то при разгрузке происходит только обратная деформация звена / (линия ВС). Если же напряжение уменьшается больше, чем на 2Са, то тогда под действием предварительно натянутого упругого элемента в звене 3 происходит обратная пластическая деформация звена 2 (линия D, параллельная линия ЛВ). При повторной нагрузке образуется петля гистерезиса в форме параллелограмма B DE, [c.16]

Н. Н. Давиденков [19] сделал попытку вскрыть механизм рассеяние энергии колебаний. Опираясь на опыты А. Ф. Иоффе [26] с неиоврежденными монокристаллами кварца, обнаружившими совершенную упругость, автор приходит к заключению, что физическая природа гистерезиса связана с неоднородностью поликристалла. Согласно его предположению, различно ориентированные зерна неодинаково деформируются из-за анизотропности физических свойств. Поэтому в отдельных зернах и на их границах могут произойти пластические деформации, чем и определяется наличие петель гистерезиса. Связь между напряжениями и деформациями, описывающими петлю гистерезиса при симметричном цикле колебаний, Н. И. Давн-денков представил в следуюи1ем виде [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...