Разрушение материала при ползучести

В сравнительно небольшом интервале длительностей (порядка 10 ч) определяющим параметром разрушения материала при ползучести является рассеянная энергия в единице объема тела. [c.80]

Разрушение материала при ползучести 327 --при циклическом нагружении 258 Релаксация 326 Решение Галина 228 [c.492]

Длительные механические нагрузки в условиях высоких температур приводят к разрушению материала при напряжениях, меньших чем предел прочности. Разрушению предшествует ползучесть. [c.198]

Процесс ползучести в большинстве случаев приводит к разрушению материала, поэтому при оценке прочности следует учитывать продолжительность действия нагрузки. Для оценки прочности материала при ползучести применяется характеристика Одл, называемая пределом длительной прочности. Под ней понимается отношение нагрузки, при которой происходит разрушение растянутого образца через определенный промежуток времени, к первоначальной площади его поперечного сечения. [c.254]

Деформация ползучести и разрыв начинаются на границах зерен и проявляются в виде скольжения вдоль границ и разделения зерен. Таким образом, разрушение при ползучести является межкристал-лическим в противоположность, например, транскристаллическому разрушению в ироцессе усталости при комнатной температуре. Хотя ползучесть представляет собой явление пластического течения, в результате межкристаллического характера разрушения поверхность разрыва выглядит так же, как и при хрупком разрушении. Разрыв при ползучести происходит обычно без образования шейки и без каких-либо предупредительных эффектов. Современное состояние знаний не позволяет теоретически надежно предсказать характеристики поведения материала в момент разрыва при длительной или при кратковременной ползучести. Кроме того, корреляция между свойствами материала при ползучести и его механическими характеристиками при комнатной температуре, по-видимому, мала или отсутствует совсем. Поэтому данные испытаний при комнатной температуре и эмпирические методы экстраполяции этих данных трудно использовать для прогнозирования поведения при ползучести в ожидаемых эксплуатационных условиях. [c.433]

Таким образом, жаропрочность материалов характеризуется двумя критериями пределом длительной прочности и пределом ползучести. Пределом длительной прочности называется напряжение, которое вызывает разрушение материала при заданной температуре за определенное время. В обозначении предела длительной прочности указывают температуру t (°С) и время т (ч) до разрушения а. Например, о 160 МПа означает, что при температуре 500 °С материал выдерживает действие напряжения 160 МПа в течение 10000 ч. [c.178]

Жаропрочные материалы характеризуются длительной прочностью и ползучестью. Под пределом длительной прочности понимают напряжение, вызывающее разрушение материала при заданной температуре за определенное время. Пределом ползучести называют напряжение, вызывающее заданную скорость деформации при заданной температуре. [c.53]

Некоторые авторы [4], [6] заметили определенную взаимосвязь между видом напряженного состояния и механической прочностью полиэтилена. Таким образом, интенсивность ползучести и разрушения материала при линейном или сложном напряженном состоянии очевидно будет различной. [c.132]

Испытания стеклопластиков на одноосное растяжение показали, что при напряжениях, вызывающих разрушение материала при времени до 10 000—15 000 ч, ползучесть может быть описана одним из вышеприведенных уравнений. Однако при низких напряжениях наблюдается прекращение развития деформаций ползучести. На рис. 9 точками нанесены экспериментальные данные исследования ползучести при растяжении но утку образцов, вырезанных из труб, изготовленных намоткой из стеклоткани марки Т на эпоксифенольном связующем ИФ/ЭД-6 кг. Кратковременная прочность составляет ЗООО кгс/см . [c.26]

В соответствии со второй гипотезой разрушение материала вследствие ползучести наступает при достижении рассеянной энер- [c.80]

Длительная прочность - прочность материала, находящегося длительное время в напряженном состоянии при высокой температуре. Она характеризуется пределом длительной прочности - напряжением, которое вызывает разрушение материала при заданной температуре. Предел длительной прочности чаще всего получают в испытаниях на растяжение при высокой температуре. Длительная прочность большинства материалов с ростом температуры снижается. Сопротивление ползучести и длительная прочность наряду с жаростойкостью - важные характеристики при выборе жаропрочных сплавов. [c.174]

Накопленный опыт эксплуатации конструкций различного назначения показывает, что, как правило, их преждевременные повреждения, связанные с запуском тех или иных механизмов разрушения материала, происходят при совокупном действии нескольких конструктивных, технологических и(или) эксплуатационных факторов. Каждый фактор в отдельности в большинстве случаев может не приводить к провоцированию какого-либо механизма разрушения. Например, мы можем защитить конструкцию в отдельности от усталостного разрушения, учитывая факторы, провоцирующие этот механизм, и обеспечить ее длительную прочность, используя пластичный материал с большим сопротивлением ползучести, но в то же время нет гарантии, что рассматриваемая конструкция не разрушится по механизму, именуемому в литературе взаимодействием ползучести и усталости . [c.4]

Ползучесть. При высоких температурах существенное значение имеет явление ползучести материалов (крип), заключающееся в росте пластической деформации с течением времени при постоянном напряжении, не вызывающем пластических деформаций при кратковременном действии нагрузки. В зависимости от величины напряжения и температуры деформация, происходящая в результате ползучести, может либо прекратиться, либо продолжаться до разрушения материала. [c.114]

Деформация, происходящая в результате ползучести, может либо прекратиться, либо продолжаться до разрушения материала, в зависимости от нагрузки и температуры. На рис. 2.17 показана кривая ползучести, выражающая зависимость относительных деформаций образца от времени действия постоянной нагрузки. Участок кривой ОЛ соответствует быстрому нагружению образца, при котором возникают упругие деформации еу. Далее на участке AD при постоянной нагрузке (напряжениях) появляются и непрерывно растут пластические деформации [c.40]

Возрастание температуры при нейтральном составе окружающей среды или при ее стандартном состоянии активизирует еще один процесс разрушения, связанный с ползучестью материала путем потери им межзеренной прочности при снижении частоты нагружения (см. главу 2). [c.347]

В большинстве исследований влияния сложного напряженного состояния на сопротивление разрушению (особенно разрушению в условиях ползучести) опыты проводились в ограниченном объеме при малом количестве испытаний и варьировании вида напряженного состояния в небольших пределах всего трехмерного пространства (испытания тонкостенных трубчатых образцов от чистого сдвига до двухосного растяжения), параллельные опыты на один и тот же режим в большинстве случаев отсутствуют, В связи с этим используются такие методы обработки экспериментальных данных, которые допускают совместный анализ результатов различных исследований, проведенных в разных условиях на материалах разного класса. С этой точки зрения целесообразно использование безразмерных координат, когда все параметры напряженного состояния отнесены к какой-либо характеристике механических свойств материала, например к условному пределу длительной прочности за определенный срок службы или к сопротивлению разрушения при кратковременном разрыве в условиях одноосного растяжения [c.130]

Длительная прочность. Предел длительной прочности. Сопротивляемость материала пластическим деформациям и разрушению при высоких температурах зависит от продолжительности воздействия нагрузки на изделие. В ряде случаев при непродолжительном воздействии нагрузки в условиях высоких температур материал обладает хорошей сопротивляемостью и пластическим деформациям и разрушению, а при продолжительном воздействии оказывается недостаточно стойким. В связи с этим вводятся специальные характеристики предел длительной прочности и предел ползучести (последний пояснен в 4.10, раздел 4). [c.284]

Труднее объяснить часто наблюдаемые переходы между поведением I и II типов, вызванные изменениями температуры п приложенных напряжений. Наиболее вероятно, что такие переходы обусловлены многочисленными переменными параметрами, связанными с типом и морфологией оксида, механизмом ползучести и составом сплава. Например, можно ожидать, что толстые окалины, образующиеся при высоких температурах на стойких к окислению сплавах, особенно с высоким содержанием хрома или алюминия, будут повышать сопротивление ползучести на воздухе. Высказывались предположения, что изменение типа поведения с температурой отражает переход от высокотемпературного упрочнения, связанного с окалиной, к отрицательному воздействию адсорбции газов (особенно в вершинах трещин) при более низких температурах [23—27]. В то же время изменения температуры могут оказывать и косвенное влияние, изменяя преобладающий тип ползучести [1—6]. Это может быть причиной и переходов, вызванных изменением уровня проложенных напряжений [1-6]. Действительно, в состоянии очень высокого напряжения может отсутствовать стадия установившейся ползучести и тогда по существу мы наблюдаем влияние среды на режим ускоренной ползучести или на разрушение материала. В связи с этим следует заметить, что, к сожалению, большинство исследований коррозионной ползучести, а также и большинство технических испытаний на ползучесть [1-6] не сопровождаются непрерывной регистрацией деформации при определении времени до разрушения (длительной прочности). [c.41]

Существуют различные методы определения ползучести, предусматривающие испытания на кручение, изгиб, сжатие или растяжение. Последний вид испытаний является наиболее распространенным. Испытания на ползучесть отличаются от обычных испытаний на растяжение тем, что они предполагают длительное воздействие нагрузки при постоянной температуре и измерение в процессе испытания очень малых деформаций в зависимости от времени. Часто встречается также и другая характеристика оценки жаропрочности материала предел длительной прочности, представляющий собой напряжение, вызывающее разрушение образца при определенной температуре за соответствующий интервал времени. [c.227]

Деформация металлов вследствие высокотемпературной ползучести является, как уже указывалось, вязкопластической и протекает, как и мгновенно-пластическая деформация, при условии сохранения постоянства объема материала. Лишь на последней перед разрушением стадии ускоренной ползучести деструкция и разрыхление материала могут приводить к некоторому возрастанию его объема. [c.24]

Наряду с теорией длительного разрушения (накопления повреждений и трещинообразования) существует и другой способ оценки долговечности элемента материала, не имеющий прямого отношения ни к физическому разрушению, ни к потере устойчивости равномерного вязкопластического деформирования с локализацией деформаций в виде шейки или вздутости (см. п. 1.3). Долговечность при ползучести, протекающей при постоянном условном напряжении, рассматривается как время, за пределами которого этот деформационный процесс, описываемый определенным уравнением механических состояний, теоретически не может продолжаться. Критический момент можно определить различными способами, в зависимости от применяемого типа уравнения механических состояний. Традиционный и простейший подход состоит в следующем (ср. [71, 991). Допустим, что процесс ползучести при линейном напряженном состоянии в условиях постоянства растягивающей силы (или иначе — постоянства условного напряжения) описывается уравнением (2.52). Истинное напряжение изменяется при этом по закону [c.108]

Характер разрушения материала при ползучести в основном зависит от свойств материала при данной температуре. Углеродистая сталь при телшерату-рах не выше 550°, медь, свинец и некоторые легкие сплавы обычно разрушаются вязко, с образованием больших пластических деформаций и шейки. Разрушение специальных жаропрочных сталей, хорошо сопротивляющихся ползучести, сопровождается сравнительно небольшими деформациями и носит хрупкий характер, [c.576]

С к соответствует своя величина i , и при некотором значении Со время до разрушения Iq —> 0. В этом смысле функция Ф((Тг ,) = W = q играет ту же роль, что и функция текучести F Tij) = 0. Соответственно, найдется такая величина мощности Wm — mi при которой —> ОО, И разрушение материала вследствие ползучести не произойдет. В пространстве напряжений поверхности (Tij) = k будут вложены между поверхностями Со > f > Ст i и любую из них можно рассматривать как поверхность текучести Fk (Tij) = О, соответствующую заданному значению времени до разрушения. Указанные поверхности в соответствующих пространствах замкнуты, невогнуты, и для них справедлив принцип максимума [c.734]

Испытания на жаропрочность термоплакированных и непокрытых образцов из сплава ЭИ598 показали, что термоплакирование значительно повышает длительную жаропрочность. Повышение на 40% длительной жаропрочности лопаток турбины с нанесенным поверхностным слоем алюминия наблюдали американские исследователи [4]. Этот эффект можно объяснить, если считать, что на разрушение образца при испытании на длительную жаропрочность действуют два фактора — ползучесть и газовая коррозия. При наличии на поверхности образца более жаростойкого (при температуре испытания) материала, чем основа, образец будет длительное время защищен от действия коррозии, т. е. один из факторов, разрушающих образец, будет таким образом устранен. [c.160]

Как упрочнитель для высокотемпературных композитов усы сапфира обладают рядом преимуществ, в частности, химической инертностью в окислительной среде, высокими модулем упругости и сопротивлением ползучести. Однако для использования сапфира в этих композитах необходимо также, чтобы усы сапфира были химически совместимы с таким металлом, как никель, который может служить матрицей композита, работающего в нужном интервале температур. На самом же деле было обнаружено [12] сильное повреждение упрочнителя после термообработки в вакууме при 1373 К композита никель — 20% усов сапфира, в котором использовались усы, полученные фирмой Томсон — Хьюстон (СТН) и фирмой Термокинетические волокна (TFI). Поскольку этот материал предназначался для работы при 1373 К и выше, такой результат, казалось бы, свидетельствует об ограниченной применимости композита никель — усы сапфира. Однако, как будет видно из дальнейшего, кажущаяся несовместимость в указанной композитной системе при 1373 К обусловлена присутствием поверхностных и объемных примесей в усах после их выращивания. Будет показано, что соответствующей очисткой (Можно предотвратить разрушение усов при 1373 К и тем самым получить совместимую систему никель —усы сапфира. Таким образом, присутствие примеси в уирочнителе является важным фактором, оп- [c.388]

Значительная часть теплосилового оборудования работает при повышенных температурах под действием умеренных напряжений. В этих условиях в материале таких конструкций развиваются процессы ползучести. В зависимости от скорости развития процессов ползучести происходит зарождение и рост несплош-ностей и разрушение деталей. Морфология разрушения материала определяется теми же процессами, которые контролируют скорость ползучести. В зависимости от температурно-силовых факторов эти процессы могут быть различными и соответственно различной будет морфология разрушения. Поэтому исследование характера разрушения позволяет оценивать области температур и напряжений, приводящих к разрушению, а следова- [c.6]

Процессы разрушения и деформирования при ползучести являются термоактивированными кинетическими процессами и происходят одновременно в течение практически всего времени пребывания материала под нагрузкой. Изучение процесса разрушения должно происходить в тесной связи с изучением процессов деформирования при ползучести. Поэтому прежде, чем рассматривать морфологические особенности разрушения, рассмотрим различные температурно-силовые области, в которых в основе процессов ползучести и разрушения лежат разные механизмы, вызывающие кинетические закономерности накопления деформации и несплошностей при ползучести. Этой цели служат так называемые карты механизмов ползучести и разрушения. [c.7]

Работоспособность жаропрочных материалов в значительной степени зависит от сопротивления деформированию и разрушению при ползучести, а также от деформационной способности при ддитедьном разрыве. От характеристик пластичности зависит способность материала выравнивать напряжения в зоне их концентрации, ослаблять влияние кратковременных перегрузок, и, наконец, исчерпание деформационной способности приводит к преждевременным разрушениям. [c.67]

Наличие неоднородного строения в зоне излома, соответствующей стадии развития разрушения во времени, свидетельствует об изменяющихся условиях в процессе разрушения. Однако в отличие от других видов разрушения во времени (усталостном, замедленом при нормальной температуре) при ползучести на изломах не обнаруживается периодического чередования макрозон. По-видимому, существенная, все увеличивающаяся со временем повреждаемость материала приводит к более монотонному характеру развития разрушения. [c.92]

Деформационная трактовка разрушения материалов при длительном циклическом нагружении используется и в работах [47, 48, 61]. Трактовка выполняется в форме, пригодной для оценки и усталостных, и квазистатических повреждений. Предлагается раздельно учитывать повр ежденйя от накопления односторонних пластических и знакопеременных деформаций, а также односто-роннцх и, знакоцеременных деформаций ползучести. Предполагается взаимное влияние на предельную деформационную способность материала усталостных и квазистатических повреждений указанного типа. Трактовка нуждается в уточнении способов определения компонент повреждений и достаточном экспериментальном обосновании. [c.42]

Исследования малоцикловой усталости различных сталей и сплавов при пульсирующем растяжении в области долговечностей 0,5 ч- 2 X 10 циклов показали, что при циклическом упругопластическом деформировании существует тесная взаимосвязь между процессами деформирования и разрушения материала. Изменение характера макроразрушения от квазистатического к усталостному, вызывающее появление разрывов на предельных кривых пластичности, обусловлено изменением особенностей микродеформироваиия и микроразрушения металлов, которое фиксируется по переломам на предельных кривых скоростей ползучести и кривых малоцикловой усталости соответственно. [c.425]

Для борных волокон характерно упругое деформационнонапряженное поведение при низких температурах и большое сопротивление ползучести при повышенных температурах. Максимальная допустимая температура формообразования боралюминия в твердом состоянии не превышает 600° С, волокна при этом претерпевают очень малые пластические деформации до разрушения. Максимальное удлинение материала при разрушении составляет менее 1% (Крейдер). Матрица же обладает высокой пластичностью при малом уровне напряжений уже при 400° С это обеспечивает некоторую возможность формоизменения материала в целом в условиях, когда деформация осуществляется только за счет сдвига матрицы. [c.199]

Ниже проблема теории процесса накопления рассеянных микродефектов обсуждается следующим образом. Рассматриваются два характерных исследования (Н. Дж. Хофф, Л. М. Качанов) в области длительного разрушения при высоких температурах, т. е. при ползучести материала далее излагается одна из работ по пластическому деформированию (В, В, Новожилов) и, наконец, в общих чертах кратко поясняются некоторые идеи новых более сложных исследований по накоплению повреждений в теле.. [c.580]

Анализ поведения оболочки ТВЭЛ при теплосменах [190J основывается на дальнейшем развитии метода рассмотренного, в статье [210], и по основной идее весьма близок к методу догрузки (см. гл. III). На первом этапе расчет строится без учета температурной зависимости предела текучести, упрочнения материала и ползучести. Полученная при этих допущениях полная диаграмма приопособляемости показана на рис. 109. Здесь А — область приспособляемости, Б — область знакопеременной пластической деформации, В — односторонней деформации, прогрессирующей с каждым циклом, Г —сочетания обоих видов циклической пластической деформации, D —область мгновенного разрушения (исчерпания несущей способности) находится правее линии 5 (ор=1). Область приспособляемости А на диаграмме разделена на три части А отвечает чисто упругому поведению с начала нагружения, А" определяет значения параметров нагрузки и температурного поля (ор= [c.206]

Таким образом, применяя метод оценки долговечности в условиях длительного повторного нагружения, можно определить скорость накопления повреяодений в зависимости от типа напряженного состояния, режима нагружения и свойств конструктивного материала, а следовательно, прогнозировать место разрушения. В качестве базовых данных при оценке долговечности используют кривые длительной малоцикловой усталости и располагаемой пластичности конструкционного материала. При анализе кинетики НДС в рассмотрение вводят диаграммы длительного циклического деформирования и кривые циклической ползучести. Б этом случае сопротивление деформированию характеризуется соответствующими мгновенной и изохронными кривыми деформирования. [c.11]

Механизм длительного разрушения в условиях ползучести (иногда применяют термин статическая усталость , который мы используем в дальнейшем) представляет собой сочетание дислокационного механизма развития микротрещин с термофлукту-ационным и диффузионным механизмами образования и движения вакансий [30, 11]. Характерной особенностью повреждений при ползучести является образование пор, появляющихся наряду с микротрещинами и вызывающих специфическую объемную ползучесть, т. е. прогрессирующее во времени разрыхление материала [9, 10, 30, 36]. В условиях постоянного или монотонно изменяющегося напряжения объемная ползучесть становится заметной (в отличие от сдвиговой ползучести) лишь незадолго до момента полного разрушения. Однако при циклическом действии напряжений объемная ползучесть отмечается на более ранних стадиях деформационного процесса. Стадия диссеминированных повреждений завершается появлением поперечных трещин, которые видны на поверхности образца при небольшом увеличении микроскопа или даже простым глазом. [c.26]

Критерии прочности крепежных деталей, работающих при высокой температуре (выше 350—400° С) в условиях релаксации напряжений, в настоящее время недостаточно разработаны. Процесс ползучести в этом случае происходит при переменных напряжениях в течение каждого периода между перезатяжками напряжения изменяются от Оо до ак- Соответственно изменяется и скорость ползучести. При некоторых допущениях Е. А. Хейн [40] получил формулы для эквивалентного постоянного напряжения Оэ, которое вызывает разрушение материала через тот же промежуток времени, что и переменные напряжения. [c.405]

Экспериментальному исследованию ползучести материа.лов при нормальных и повышенных температурах посвящено значительное число работ, обзор которых представлен в [19]. В основном исследования проводились для одноосного напряженного состояния при постоянной или переменной нагрузке. Характерной особенностью деформации ползучестщ является ее почти полная необратимость и сильная нелинехгность зависимости скорости ползучести от действующего напряжения [19]. Результаты испытаний на ползучесть обычно представляют в виде кривых ползучести (зависимость деформации ползучести е" от времени 1). На кривой ползучести в общем случае можно выделить три характерных участка участок неустановившейся ползучести (на этом участке происходит упрочнение материала и скорость деформации ползучести убывает), участок установившейся ползучести (скорость деформации ползучести постоянна или равна нулю) и участок неустановившейся ползучести, предшествующий разрушению образца (скорость ползучести быстро возрастает). При повышении температуры скорость ползучести, как правило, возрастает. [c.134]

Проблема термоцпклической прочности является комплексной проблемой, включающей в себя три основных вопроса. Первый вопрос заключается в разработке уравнений состояния, способных с удовлетворяющей инженерную практику точностью описать кинетику напряженно-деформированного состояния, процессы пластичности и ползучести при переменных нагрузках и температурах. Уравнения состояния должны включать параметры, характеризующие процесс накопления повреждений и разрушения материала. Второй вопрос заключается в выборе физически обоснованной меры повреждаемости материала, характеризующей кинетику разрушения материала на различных стадиях процесса деформирования, и разработке соответствующих кинетических уравнений, устанавливающих связь между указанной мерой и параметрами процесса. Третьим вопросом является формулировка соответствующих гипотез, связывающих кинетику процесса деформирования и накопления повреждений с типом разрушения, и критериев разрушения, связывающих параметры напряженно-деформированного состояния и меры повреждаемости для критических состояний материала. При решении указанных трех проблем должна учитываться существенная нестационарность нагрун<ения н нагрева Б условиях малоциклового термоусталостного разрушения, а формулировка соответствующих уравнений и критериев должна опираться на современные представления физики твердого тела о микро- и субмикроскопическом механизмах пластических деформаций и накопления повреждений в материале [42—64 . [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...