Прочность длительная пластичных материалов

Существенным для расчета и интерполяции данных является привлечение подходящих в широком интервале температур параметрических зависимостей для интерпретации длительной пластичности материалов. В работе [15] предложено использование зависимости типа Ларсена — Миллера, широко применяемой для описания кривых длительной прочности. Обработка ряда экспериментальных данных показывает, что длительная пластичность (t) оказывается однозначной функцией параметра Р в форме [c.45]

Изучение влияния реакторного облучения на кратковременную и длительную прочность и пластичность, а также на другие механические свойства конструкционных материалов при различных видах силового и теплового воздействий, установление уравнений состояния различных материалов и получение критериев их прочности, учитывающих эффект влияния радиационного облучения. [c.663]

Характеристики материала, определяющие уровень напряжений разрушения при больших сроках выдержки тела под нагрузкой, называются характеристиками длительной прочности. Это в первую очередь значение уровня разрушающего напряжения в функции времени. При очень малом времени нагружения обнаруживаются свои характерные свойства прочности и деформируемости материалов, которые называются характеристиками мгновенного разрушения. Эти характеристики зависят от скорости нагружения и соответственно от скорости деформирования. Характерным при таком виде нагружения является повышение предела текучести и предела прочности, материал ведет себя более пластично. Е> противоположность этому при длительном нагружении начинают большую роль играть явления охрупчивания. Перечисленные выше явления могут быть исследованы и описаны лишь на базе экспериментальных данных. [c.135]

Большое значение для поведения материалов под действием механической нагрузки может иметь характер приложения нагрузки. Различают статическую — плавно возрастающую — нагрузку и динамическую — прилагаемую внезапно, в виде рывка или удара.-Хрупкие материалы сравнительно легко разрушаются под действием динамических нагрузок, хотя многие из них обладают большой прочностью по отношению к статическим нагрузкам. Пластичные материалы в ряде случаев постепенно увеличивают деформацию при длительном приложении сравнительно небольшой статической нагрузки, это называется текучестью иод нагрузкой. Например, свободно подвешенный образец полиизобутилена даже при нормальной температуре в течение нескольких часов может заметно деформироваться под действием собственного веса. [c.149]

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Прочность — способность детали сопротивляться разрушению или возникновению пластичных деформаций под действием приложенных к ней нагрузок. Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности или потери сопротивления усталости. Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести для пластичных материалов или предел прочности хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала, например a i. [c.30]

Срок службы современных энергетических установок в зависимости от их назначения изменяется от нескольких тысяч до 250 000—300 000 ч. Проведение испытаний на ползучесть длительностью, близкой к сроку службы, является технически трудоемкой и дорогостоящей задачей и значительно отдаляет срок промышленного внедрения новых жаропрочных материалов, используемых в современных энергетических установках. В связи с этим существует необходимость прогнозирования характеристик прочности и пластичности на заданный ресурс по результатам испытаний ограниченной длительности. [c.67]

Существенным для расчета и интерполяции данных является привлечение подходящих в широком интервале температур параметрических зависимостей для интерпретации длительной пластичности и длительной прочности материалов. [c.29]

В связи с последним обстоятельством в испытаниях на прочность при жестком нагружении необходимо выбирать частоту с учетом характера изменения длительной пластичности таким образом, чтобы исключить влияние общей продолжительности деформирования. При этом для деформационно нестареющих материалов частота испытаний в соответствии с рассматриваемой [c.34]

Исследования механического пове-дения материалов должны быть направлены на накопление систематической (в том числе статистической) информации о характеристиках прочности и пластичности, устанавливаемых при испытаниях по стандартизованным методам (кратковременные статические, длительные статические и циклические испытания), а также на разработку новых методов и средств оценки сопротивления деформациям и разрушению при сложных режимах и программах нагружения. При этом существенное значение приобретает анализ процессов протекания неупругих деформаций (пластических и временных) для указанных выше стадий разрушения. [c.27]

Поперечные градиенты являются источниками ошибок при определении предела прочности., испытуемого материала, а продольные искажают характеристики пластичности и определяемые по обычной методике значения пределов упругости и текучести. В случае длительных статических испытаний пластичных материалов результаты нельзя считать достоверными вследствие изменения сечения образца на отдельных участках и возникающих локальных тепловых концентраций. Метод целесообразен при испытаниях металлокерамических материалов типа карбида кремния, а также хрупких жаропрочных, материалов с высоким электросопротивлением при условии соблюдения мер для выравнивания температуры по всему объему образца. [c.285]

При расчетах циклической и длительной циклической прочности на стадии проектирования и пуска атомных реакторов в соответствии с данными 3 используются характеристики механических свойств применяемых конструкционных материалов, гарантируемые соответствующими техническими ус.ловиями и стандартами. Этими характеристиками являются модули упругости E , пределы прочности од и текучести Оа,2, относительное сужение ф или фй, определяемые при кратковременных статических испытаниях, а также пределы длительной прочности а х и длительная пластичность ф (или 8 ), определяемые из опытов на длительную прочность и ползучесть. Дополнительными характеристиками материалов являются показатели степени кривой [c.43]

Во втором случае экспериментальные исследования сосредоточены на получении исходных характеристик материалов по сопротивлению деформированию и разрушению. Эти характеристики определяются при испытаниях лабораторных образцов. Критерии повреждения устанавливаются на базе исследований основных механических закономерностей поведения материалов при кратковременном и длительном нагружении (ползучесть, длительная прочность и пластичность), при малоцикловом нагружении с выдержками и без выдержек. Указанные исследования позволяют сформулировать критерии образования и развития разрушения и уравнения состояния. [c.9]

В связи с этим максимальные упругие напряжения, очевидно, не определяют несущей способности корпуса и при пластичном материале й статической нагрузке могут быть достаточно высокими, но не превосходящими предел текучести и предел длительной прочности. Однако более подробный анализ прочности корпуса с учетом влияния упомянутых выше факторов, позволяющий детально проследить изменение напряженного состояния конструкции во времени, весьма важен. Поэтому особенно большое значение имеет разработанная в последнее время в ЦКТИ [68] программа расчета корпуса турбины для состояния не-установившейся ползучести. Программа предусматривает изменение температуры по толщине стенки и вдоль образующей корпуса и позволяет рассчитывать оболочку с произвольным очертанием меридионального сечения. Методика дает возможность определять напряжения и деформации конструкции за весь срок службы конструкции. [c.401]

К обычным литейным суперсплавам на Ni основе с большим успехом применили метод направленной кристаллизации (см. гл. 7). Было изучено [28] влияние такого технологического приема на микроструктуру и свойства типичных кобальтовых сплавов Х-40, WI-52 и ММ-509. В экспериментальных условиях, которые при скорости перемещения траверзы от 3 до 30 см/ч обеспечивали рост столбчатых дендритов, в сплаве обнаруживали фазы, свойственные материалу с равноосной микроструктурой. С увеличением скорости перемещения траверзы структура становилась тоньше, что приводило к существенному росту кратковременной пластичности при растяжении и длительной пластичности у всех трех сплавов. Из прочностных характеристик такая кристаллизация улучшала только длительную прочность у сплава Х-40 и сопротивление термической усталости у сплавов Х-40 и ММ-509. [c.201]

На примере ряда материалов и режимов испытания показано [80, 90], что эта зависимость через входящие в нее частоту v и характеристики 6/(7 , t) и сге(7 , t), взятые при соответствующей температуре испытания с учетом времени испытания, позволяет учесть длительность процесса нагружения и изменения свойств материала [снижение длительной пластичности е/(Г, t) и предела прочности Св Т, )]. Совпадение опытных и расчетных данных достаточно хорошее. [c.72]

Таким образом, температурно-временная зависимость длительной пластичности конструкционных материалов является весьма сложной. Это, с одной стороны, существенно сказывается на характеристиках малоцикловой прочности при циклически меняющихся температурах, а с другой стороны, требует соответствующего учета при прогнозировании малоцикловой долговечности для случая переменных температур в критериальных уравнениях, описывающих достижение предельного состояния материала по условиям разрушения. [c.75]

Для прогнозирования малоцикловой прочности необходимо иметь температурно-временную зависимость располагаемой пластичности в аналитической форме. Приведенный анализ показывает, что длительная пластичность для разных, материалов изменяется сложным образом, и экспериментальных данных для каких-либо широких обобщений, даже применительно к конкретному материалу, явно недостаточно. Возможны, однако, частные аппроксимации этой зависимости в пределах узкого диапазона температур и определенных периодов времени деформирования. [c.80]

При разработке методик испытания образцов особое внимание должно быть уделено выявлению склонности соединений к хрупким разрушениям, являющимся основной причиной снижения их эксплуатационной надежности. Лишь получение с помощью выбранных методов испытаний уверенных данных об этой характеристике позволяет рекомендовать их для оценки работоспособности сварных высокотемпературных конструкций. Все это требует, кроме применения классических методов испытаний, предназначенных в первую очередь для определения характеристик прочности материалов и сварных соединений, вводить и ряд новых методов, предназначенных специально для определения длительной пластичности и вероятности хрупких разрушений. Наиболее перспективным в этих случаях является использование методик, деформирование в которых осуществляется изгибом. [c.108]

В целом не следует рассматривать ЭШП, как и ВДП, в качестве средства резкого повышения жаропрочности аустенитных сталей и сплавов. В конце концов для этого имеется более эффективное средство — легирование. Главным достоинством ЭШП в применении к рассматриваемым материалам является, во-первых, повышение стабильности результатов испытаний на жаропрочность, т. е. уменьшение разброса показателей длительной прочности и, во-вторых, весьма значительное повышение длительной пластичности. Именно эти два показателя (стабильность свойств и высокая длительная пластичность) и определяют, в конечном итоге, эксплуатационную надежность жаропрочных аустенитных сталей и сплавов. [c.419]

Механическое поведение материалов характеризуется комплексом механических свойств, причем для конструкторов в настоящее время наряду с желательными значениями прочности и пластичности, получаемыми при растяжении, важны и такие параметры, как ударная вязкость, долговременная циклическая прочность, а также длительная прочность и, несомненно, сопротивление разрушению. [c.90]

В работе [41] отмечается ..г В материале оболочки накапливаются повреждения от длительного действия напряжений при высоких температурах, что может вызвать появление трещин и нарушение герметичности твэла до потери устойчивости оболочки. В этом случае работоспособность определяется критериями длительной прочности или длительной пластичности . [c.12]

Рассмотрены процессы повреждения и разрушения материалов и элементов конструкций и формулировки критериев разрушения на основе подхода, включаюшего механику деформируемого твердого тела, механику разрушения и физику прочности и пластичности. Приведены подходы к описанию кинетики трещин при статическом, циклическом и динамическом нагружениях элементов конструкций. Рассмотрены методы и алгоритмы численного решения упруговязкопластических задач при квазистатическом (длительном и циклическом) и динамическом нагружениях. Основу книги составили результаты, полученные авторами. [c.2]

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Деталь не должна разрушаться или получать пластические деформации при действии на нее нагрузок. Различают статическую потерю прочности и усталостные поломки деталей. Потеря прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести а,, для пластичных материалов или предел прочности ст для хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Усталостные поло.мки вызыва -отся длительным действием переменных напряжений, значение которых превышает характеристики выносливости материалов (например, о ,). Основы расчета на прочность и усталость были рассмотрены в разделе Сопротивление материалов . Здесь же общие законы расчетов на прочность т усталость рассматривают в применении к конкретным деталяму [c.260]

Длительная пластичность и особенности разрушения при длительной прочности. После работы материала ори высокой томпера-туре происходит снижение начальных показателей пластичности (б и ij)) часто на 30—50%. Разрушение жаронрочпйх материалов [c.92]

Опытом установлено, что при длительном действии циклических напряжений детали машин и сооружений (даже из пластичных материалов) разрушаются внезапно без заметных бста-Т0Ч1НЫХ деформаций при напряжениях, меньших предела прочности и даже предела текучести. Разрушения такого рода существенно отличаются от разрушений при действии статических или малое число раз повторяющихся нагрузок. Их особенность заключается в том, что задолго до разрушения в материале начинается процесс постепенного развития микроскопических трещин, возникающих в отдельных кристаллитах и вырастающих затем (В одну большую трещину, распростраияющую-ся на значительную часть сечения детали. Образовавшаяся тре- [c.148]

Для новых материалов определяются следующие характеристики механических свойств в пределах температур, для которых рекомендуется этот материал временное сопротивление разрыву (предел прочности), предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение, относительное равномерное сужение, ползучесть, длительная прочность, циклическая прочность (для циклически нагруженных элементов), критическая температура хрупкости (по данным испытаний образцов типа IV по ГОСТ 6996—66 и ГОСТ 9454—60), сдвиг критической температуры хрупкости в результате старения и циклической усталости, длительная пластичность. Номенклатура и объемы определения указанных характеристик устанавливаются для каждого материала в зависимости от рекомендуемых температур и условий его эксплуатации. Механические свойства, определяемые первыми четырьмя из иеречясленных характеристик (ов, рабочую температуру. Ударная вязкость должна быть исследована в интервале от критической температуры хрупкости материала до температуры, указанной выше. [c.24]

Малоцикловую долговечность согласно деформационно-кинетическому критерию прочности определяют на ошовании оценки накопленных повреждений, используя данные о сопротивлении малоцикловой усталости и длительной пластичности конструкционных материалов. [c.246]

На основе поверочных расчетов определяется допустимость принятых конструктивных форм, технологии изготовления и режимов эксплуатации если нормативные требования поверочного расчета не удовлетворяются, то производится изменение принятых решений. Для реализации расчетов по указанным выше предельным состояниям в ведущих научно-исследовательских и конструкторских центрах был осуществлен комплекс работ по изучению сопротивления деформациям и разрушению реакторных конструкционных материалов. При этом для вновь разрабатываемых к применению в реакторах металлов и сплавов (низколегированные тепло-и радиационно-стойкие стали, высоколегированные аустенитные стали для тепловьщеляющих элементов и антикоррозионных наплавок, шпилечные высокопрочные стали) исследовались стандартные характеристики механических свойств, входящие в расчеты прочности по уравнениям (2.3), -пределы текучести Оо,2, прочности, длительной прочности о , и ползучести a f Наряду с этими характе мстиками по данным стандартных испытаний определялись характеристики пластичности (относительное удлинение 5 и сужение ударная вязкость а , предел выносливости i, твердость, модуль упругости Е , коэффициент Пуассона д, а также коэффициент линейного расширения а. [c.38]

В настоящее время не установлены единые нормы допустимых значений длительной пластичности для котельных сталей. Но при оценке служебных свойств новых марок жаропрочных сталей для котлов и паропроводов и в особенности при выборе оптимальных режимов термической обработки характеристикам длительной пластичности стали должно уделяться первоочередное внимание. В ряде случаев решение, обеспечивающее получение повышенной пластичности за счет некоторого снижения длительной прочности, является более выгодным для обеспечения надежности. При применении материалов с пониженными значениями длительной пластичности это должно учитываться в конструкции (исключение концентраторов напряжений, дополнительных из-гибных и циклических напряжений) кроме того, должны быть ужесточены требования к качеству изготовления (допуски на овальность гибов, раднусы переходов и т. п.). [c.191]

Закономерности разрушения при малоцикловом термоциклическом нагружении исследовали на двух жаропрочных сплавах ХН51ВМТЮКФР и ХН73МБТЮВД, для которых были приняты максимальные температуры 860 и 930° С соответственно, близкие к рабочим. В этих условиях исследуемые материалы являются контрастными по характеристикам кратковременной и длительной статической прочности и пластичности. [c.48]

Располагаемая пластичность (деформационная способность) конструкционных материалов. В формировании предельного мало-циклового повреждения при неизотермическом нагрул ении значима роль характеристик кратковременной и длительной статической прочности и пластичности применяемых материалов, прежде всего длительной пластичности, которая коррелирует с сопротивлением малоцикловой усталости. Срок эксплуатации современных термически высоконагруженных аппаратов и установок в зависимости от их назначения изменяется в широких пределах — от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч часов. Экспериментальные исследования временной зависимости характеристик пластичности при длительном разрыве [2, 29, 56, 109] показали, что они существенно изменяются с течением времени. Характерно, что применяемые конструкционные жаропрочные стали и сплавы для деталей, работающих при высоких температурах, являются деформационно стареющими материалами, охрупчнвающимися в диапазоне рабочих температур и в процессе длительной эксплуатации. [c.75]

В условиях длительной работы жаропрочных материалов высокое содержание второй фазы неизбежно вызовет ее коагуляцию и уменьшение прочности сплава. Кроме того, резко снижается длительная пластичность за счет интенсивного развития межзе-ренного разрушения. Исходя из этого для сплавов, предназначенных к длительной работе, принимают обычно материалы с меньшим количеством избыточной фазы. При использовании для этой цели материалов, предназначенных для краткосрочной службы, удается повысить их длительную прочность и пластичность при переходе к ступенчатой термической обработке 150 ], отличающейся от обычной введением после закалки промежуточных режимов старения при температурах на 100—200° С выше рабочей в целях прохождения процессов коагуляции избыточной второй фазы. Применение этого вида старения позволило использовать для длительной работы в энергетических стационарных установках ряд сплавов на никелевой основе, разработанных для авиационных газовых турбин кратковременного действия. Эта операция явилась полезной и для стареющих алюминиевых сплавов в случае их применения при высоких температурах. [c.31]

Таким образом, специфическое поведение поверхности в процессах пластической деформации при различных способах упрочнения материалов уже давно привлекает внимание многих исследователей. Однако несмотря на длительное время исследования этого вопроса, а также большие успехи, достигнутые физикой прочности и пластичности с использованием аппарата теории дислокаций и современных металлофизических методов исследования, особенности поведения поверхностных слоев в процессе макроскопического деформирования остаются еще до конца не решенными. Прове-деннью к настоящему времени исследования и существующие по этому вопросу публикации все еще не дают достаточно точных сведений о физических закономерностях поведения поверхностных слоев при различных способах макро- и микродеформирования. Более того, данные этих исследований часто противоречат друг другу, что свидетельствует о сложности и многообразии влияния поверхлостного слоя на характер макропласти-ческого течения материалов. [c.4]

Основным конструкционным материалом для производства сварных конструкций в течение длительного периода являлась малоуглеродистая сталь (типа Ст.З, Ст.2 и др.), характеризующаяся гарантированной, но невысокой прочностью, высокой пластичностью и хорошей технологичностью, в том числе и свариваемостью. Немаловажное значение имеет и относительная дешевизна этой стали, не содержащей специальных легирующих элементов. Малоуглеродистая сталь наряду с указанными достоинствами имеет и ряд недостатков, из которых важнейшими являются относительно низкая прочность, пониженное сопротивление хрупкому разрушению и повышенная чувствительность к механическому старению. Последние два свойства в значительной мере определяются степенью раскисленности металла (кипящая, по-луспокойная и спокойная) даже лучшая из них — спокойная малоуглеродистая сталь характеризуется невысокими значениями ударной вязкости при минусовых температурах, что в ряде случаев ограничивает область ее применения. Интенсивными исследованиями в последние годы доказано, что применением специальных технологических приемов (регулируемая прокатка, термическое упрочнение и др.) или дополнительным введением в металл модифицирующих элементов (ниобий, ванадий и др.) можно заметно улучшить качественные характеристики малоуглеродистой стали, в том числе и ее сопротивление хрупкому разрушению. Можно преодолеть недостатки малоуглеродистой стали и путем перехода на низколегированные стали (стали повышенной прочности), повышенная прочность и сопротивляемость хрупким разрушениям у которых достигается присадкой легиру ющих элементов и измельчением структуры. [c.4]

Рассмотрены основные структурные особенности развития процесса старения в конструкционных материалах, инициируемого статическим ипи циклическим деформированием. Применительно к малоцигловому нагружению при повышенных температурах обсуждаются основные структурные параметры, используемые для описания кривых разрушения. Отмечается необходимость и возможность использования структурных характеристик для разработки методов экстраполяции циклической прочности и пластичности на длительные сроки службы деталей. Ил. 1, список пит. 40 назв. [c.142]

Ползучесть, т, е. необратимое деформирование материгша под действием постоянной нагрузки или постоянного напряжения, и обусловленное им разрушение конструкций уже в течение длительного времени привлекают внимание широкого круга специалистов-материаловедов. Интерес к исследо-ванию процессов деформирования и разрушения, развивающихся при таком нагружении, связан прежде всего с требованиями практики, поскольку многие конструкции и материалы в условиях эксплуатации подвергаются действию постоянной нагрузки. Для разработки новых конструкционных материалов, выдерживающих такие условия эксплуатации, необходимо иметь детальную информацию об эволюции структуры материала в течение всего периода времени р момента его нагружения до полного разрушения. Получение такой информации является важнейшей задачей современной физики прочности и пластичности, поскольку именно она лежит в основе научного подхода к решению центральной задачи материаловедения - созданию материалов с за-, данными механическими свойствами, а также прогнозированию их долговечности под нагрузкой. [c.5]

Надежность определения срока безаварийной работы элементов энергоустановок, изготовляемых из жаропрочных материалов, зависит, в первую очередь, от достоверности оценок характеристик прочности и пластичности в условиях ползучести. Точность прогноза обеспечивают объемом экспериментальных данных (числом испытанных образцов, максимальной продолжительностью отдельных испытаний и диапазоном температур и силовых нагрузок). С увеличением времени до разрушения (уменьшением напряжения) при постоянной температуре возможно изменение механизмов процесса ползучести и, как следствие, изменение коэффициентов в уравнениях температурно-силовой зависимости прочности. Поэтому при решении задач о прогнозировании характеристик жаропрочности на большие сроки службы необходимо особо тщательно составлять программу. эксперимента и проводить отбор результатов испытаний так, чтобы в них была отражена роль процессов, определяющих поведение материалов при рабочей температуре и длительной эксплуатации. В некотором температурном интервале возможен эквивалент между температурой и временем повышением температуры достигается ускорение развития идентичных изменений структурного состояния и ведущих механизмой ползучести. В этом состоит суть методов прогнозирования характе- [c.35]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...