Ползучесть — Влияние на температурные напряжения

Ползучесть — Влияние на температурные напряжения 130 [c.823]

Циклически изменяющиеся температуры существенно влияют на процессы ползучести, а следовательно, и на процессы разрушения материалов [13, 14,37, 38, 76, 83, 109, 112—119, 122, 126, 147— 151, 198, 199, 245—248, 255, 262—265, 275]. Причинами такого влияния являются температурные напряжения, которые могут возникать за счет неравномерного нагрева изменение механических характеристик материала в зависимости от изменения температуры и другие факторы. Рассмотрим основные законы ползучести и длительной прочности материалов при переменных температурах и напряжениях. [c.350]

ВЛИЯНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ [c.130]

Важное значение с точки зрения коррозионной ползучести и разрушения материалов имеет вопрос об адгезии оксида к металл лу, так как окалина, отслаивающаяся от подложки, конечно же, не оказывает влияния на механические свойства материала. Например, высокотемпературная коррозия, как уже обсуждалось, обязательно подразумевает ухудшение адгезии или даже полное отделение окалины. Отслаивание оксида также может быть вызвано рассмотренными выше температурными напряжениями. Различные механизмы отслаивания оксидов, в том числе связанные с уменьшением пластичности, ползучестью и усталостью материала, рассмотрены в обзоре [135]. Согласно экспериментальным данным, отслаивание оксида может протекать легко. Например, на сплаве Ni—20 Сг—4 А1 отделение оксида наблюдалось после одного цикла изменения температуры от 300 °С до комнатной [135]. Исключение могут составлять сплавы, содержащие легирующие добавки РЗЭ, улучшающие адгезию оксида к металлу [111]. [c.31]

Поведение I типа характеризуется упрочняющим влиянием воздуха. В конкретном случае крупнозернистого сплава на никелевой основе среда влияет на скорость ползучести главным образом через факторы, зависящие от напряжения, и в меньшей степени посредством температурной зависимости или через энергию активации. То, что среда не влияет на температурную зависимость [c.35]

Таким образом, приведенные данные показывают, что двух-частотность процесса нагружения оказывает существенное влияние на сопротивление материалов мягкому малоцикловому деформированию и особенно в условиях проявления температурно-временных эффектов. Наличие выдержек в полуциклах на экстремальных уровнях напряжений с наложением в течение них высокочастотной составляющей напряжений вызывает дополнительную деформацию ползучести, величина которой зависит от условий нагружения и свойств материала. Вследствие этого суммарная ширина петли гистерезиса (полная циклическая пластическая дефор.мация) оказывается большей по сравнению с одночастотным нагружением при одних и тех же уровнях максимальных напряжений. Эти обстоятельства находят свое отражение и в уравнениях состояния, описывающих указанные процессы. [c.104]

Итак, при обработке металла в его наружном слое под влиянием пластической деформации при отсутствии ползучести развиваются остаточные напряжения сжатия, тепловой же эффект от резания приводит к растягивающим напряжениям. Так как оба фактора действуют совместно, то знак остаточного напряжения в наружном слое зависит от того, какой из факторов превалирует. Разумеется, если температура на обрабатываемой поверхности менее то температурные напряжения являются временными, после выравнивания температуры они исчезают. [c.53]

Процессы ползучести при кратковременном интенсивном нагревании материалов с малой теплопроводностью не оказывают заметного влияния на напряженное состояние, и в ряде случаев ими можно пренебречь. Здесь более существенным является искажение температурных полей из-за разложения связующего в поверхностных слоях материала. Положение иногда спасает высокая температура начала разложения полимера и приближенное моделирование. В случае неоднородного поля температур к комплексам-аргументам, определяющим распространение тепла в стенке образца, необходимо присоединить комплекс-аргумент Ро. [c.28]

Расчеты на ползучесть. Учет влияния ползучести бетона имеет суш,ественное значение при изучении температурно-усадочных деформаций бетонных сооружений, а также для исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций, особенно предварительно напряженных. Так как соответствующие расчеты требуют специальных знаний в области названных конструкций, на их рассмотрении мы не останавливаемся. [c.423]

На оси стержня (при у = 0) температурные напряжения в общем случае не равны нулю. Температурное расширение может рассматриваться как частный случай дополнительных деформаций 8°, и формулы, учитывающие их влияние, получаются для одноосного напряженного состояния одинаковыми [см. выражение (1.6)1. Поэтому для учета дополнительных деформаций, связанных с пласти-ческим течением или ползучестью, достаточно в полученных формулах заменить на 8°. [c.276]

Кроме того, если деформация ползучести стремится к некоторой постоянной величине при 1— оо, то окончательное распределение напряжений можно найти и тогда, когда упомянутые аналогии нельзя применить. Например, если на конструкцию из вязкоупругого материала, свойства которого зависят от температуры, действуют не изменяющиеся во времени нагрузки и температура, то можно определить предельные упругие постоянные н свести задачу к линейной задаче теории упругости для неоднородного материала [43]. Влияние такого изменения упругих свойств иа распределение температурных напряжений в реакторе высокого давления показано иа фиг. 18.19. [c.428]

Характер повреждений от термических напряжений только частично похож на характер повреждений от механической малоцикловой усталости. Одно из отличий состоит в том, что при термической усталости возникает местная аккумуляция пластических деформаций в жестко защемленных системах (локализация удлинения). Существенным различием является также и то, что под влиянием температурных колебаний структура материала, особенно для алюминиевых сплавов дисперсионного твердения, может изменяться. Имеется различие и в интенсивности механической и термической усталости, так как в последнем случае, спустя некоторое время, могут появиться процессы ползучести. [c.407]

Расчету на прочность дисков турбомашин посвящена обширная литература. Известен ряд разработанных методов расчета напряжений и деформаций, возникающих в тонком диске вследствие вращения и неравномерного температурного ноля [6, 63, 78, 98, 120, 158 и др.]. Применение современных вычислительных средств позволяет без особых затруднений учитывать в расчете влияние температуры на физико-механические характеристики материала, рассматривать деформации за пределом упругости и в условиях ползучести. При этом отличия между расчетными методами, если они опираются на одни и те же предпосылки, становятся малосущественными. [c.136]

Задача решается методом шагов по времени, на каждом из которых допускаются итерации. В пределах шага деформации ползучести должны изменяться незначительно по сравнению с упругими, чтобы перераспределение напряжений не было очень большим. Приращения деформаций ползучести на каждом шаге вычисляются по формулам теории течения, описанной в главе IV, а приращения де рмаций пластичности — согласно деформационной теории. Они воспринимаются как остаточные. Полные деформации пластичности и ползучести получаются путем суммирования приращений на каждом шаге. Для решения задачи термопластичности применяется схема метода упругих решений. Упругие свойства материала предполагаются зависящими от температуры нулевой гармоники, т. е. могут изменяться только в радиальном и осевом направлениях, и задаются в виде таблиц для фиксированных значений температур. Каждый материал может иметь свою температурную сетку. Для вычисления свойств при промежуточных температурах используется линейная или квадратичная интерполяция. Свойства материала в отношении свойств ползучести, влияние температуры на которые более существенно, зависят от температуры в полной мере и могут изменяться в теле во всех трех направлениях. [c.170]

Введение в выражение (1.17) вместо толщины окисной пленки ее приращения связано со следующим во первых, при Г = Го скорость ползучести, определяемая выражением (1.17), должна быть равна. Uno. что возможно только при толщине пленки, равной нулю, а при испытаниях на воздухе h Ф О, ВТО время как приращение ДЛ (Л при T=Tq может быть равным нулю во-вторых, при интенсивном окислении происходит увеличение толщины окисной пленки, в результате чего увеличивается напряжение сдвига (вследствие разницы в модулях упругости материалов пленки и подложки) на границе раздела "пленка — подложка". Это обусловливает снижение адгезии пленки с подложкой и разрушение пленки она растрескивается и отслаивается. В связи с тем, что процессы разрушения и восстановления окисной пленки происходят не одновременно по всей поверхности образца (в противном случае первичная кривая ползучести в температурном интервале проявления упрочняющего влияния окисления была бы ступенчатой), окисная пленка на различных ее участках должна иметь различную толщину, и выражение (1.17) отражает интегральное влияние отдельных участков образца с различной толщиной окисной пленки. [c.15]

В равенстве (54) первое слагаемое выражает приращение деформации упругости в связи с ростом напряжений, второе — подобное приращение деформации пластичности, третье — увеличение деформаций, вызванное повышением температуры, последнее—приращение деформаций ползучести. Вектор температурных деформаций состоит иэ трех векторов. Первый учитывает обычную температурную деформацию, второй и третий — влияние температуры на упругие и пластические свойства материала. [c.542]

При формулировании законов деформирования учитывается влияние накопленных пластических деформаций на ползучесть и температурно-временной предыстории на упругопластические свойства. Хотя постулирование положения о том, что в зависимость между приращениями деформаций и напряжений входит только второй инвариант тензора напряжений, является лишь частным случаем зависимостей, рекомендуемых для описания сложного напряженного состояния тел [78], такой подход в настоящее время является традиционным. Его обоснованность связана с тем, что при сравнительно небольших пластических деформациях он дает, как правило, достаточно хорошее совпадение с результатами экспериментов и для многих деталей в зонах, где начинаются пластические деформации, имеет место напряженное состояние, не очень отличающееся от одноосного. [c.124]

Рассмотрено применение метода конечных элементов для расчета термических усадочных напряжений ) в композитах. В введении отмечено, что большинство ранее предложенных методов основано на линейном подходе. Это приводит, как правило, к завышенной оценке уровня усадочных напряжений. Основной источник ошибок заключается в неучете ползучести полимерной матрицы. В этой главе остаточные напряжения, рассчитанные с учетом ползучести матрицы, сравниваются с соответствующими напряжениями, полученными в предположении об отсутствии ползучести. Показано влияние температурного режима цикла отверждения на напряженное состояние композита носле завершения технологического процесса. Рассмотрены такие ситуации, когда превышение остаточными напряжениями пределов текучести одной из компонент композита приводит к изменениям его деформативных свойств. Дана оценка влияния остаточных напряжений на неунругое поведение композита. [c.249]

В ряде работ на различных металлах и сплавах проводились исследования зависимости т от напряжения [1—4] и температуры [4—8]. Было найдено, что с ростом температуры величина т уменьшается от 1 до О, но значения 1, 2/3, 1/2 являются наиболее характерными в том смысле, что они сохраняются в значительных интервалах Г и сг. Переход же между этими значениями происходит в сравнительно узких температурных диапазонах [8]. Физическая интерпретация уравнения (1) для т, равных 1, 2/3 и 1/2, дана в работах [9—11]. Однако вопрос об областях существования различных значений т (т. е. о границах применимости известных кинетических закономерностей) остается мало изученным. Из-за влияния на процесс ползучести многих факторов, относительная роль которых зависит от условий испытания, результаты исследований различных авторов трудносопоставимы. [c.199]

Для установления влияния температурных напряжений на ползучесть и разрушение сплавов, покрытых оксидами, можно использовать определенные термообработки образцов перед испытаниями на ползучесть, включая быстрый нагрев или охлаждение. В ре-шешш вопроса о существовании напряжений дальнего порядка [c.40]

Рассмотрим ползучесть жестко защемленных сферических оболочек, выполненных из сплава Д16АТ, толщиной /1=1 мм, радиусом в плане а=125 мм, высотой подъема /=2 мм, подвергнутых после изготовления короткому отжигу. Такая термообработка не оказывает значительного влияния на упругие характеристики материала, однако существенно сказывается на параметрах ползучести. Оболочки находятся в равномерном основном температурном поле 7 =200°С в естественном напряженном состоянии. [c.72]

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

Пределы температурного цикла нагружения, а также время сикла оказывают определяющее влияние на термическую усталость и чем больше интервал температурного цикла, тем больше термические напряжения. Наиболее существенным здесь является влияние верхней температуры цикла. При повышении температуры снижается предел текучести, а также ускоряется процесс ползучести. Влияние времени выдержки при верхней температуре термического цикла на количество циклов до разрушения материала можно определить И7] по формуле q N - В - Ь 1д г, где Л/ - количество циклов до разрушения матер><ала t — время выдержки при максимальной температуре В лЬ — постоянные величины, характерные для данного материала и нагружения. [c.89]

Изменение температурного режима испытаний оказывает влияние на весь комплекс деформационных характеристик материала, от которых зависят усилия и напряжения, возникающие в образце (модуль упругости, параметры кривых деформирования и характер циклической нестабильности, скорость ползучести). В этом смысле наибольшие затруднения возникают при интерпретации результатов при Г , = onst, когда варьируют Г пах- В испытаниях с варьируемой жесткостью установки ее нижняя граница должна быть определена предварительно по напряжениям, при которых разрушение в рассматриваемых температурных условиях укладывается в диапазон чисел циклов, характерных для малоцикловой усталости. В связи с этими соображениями наибольшее распространение получили испытания при = onst. [c.121]

Из рис. 1.6 следует, что при снижении напряжения температурный интервал проявления упрочняющего влияния окисления расширяется в области как низких, так и высоких температур. Например, для стали 12X1 МФ при напряжении 78,5 МПа температура начала проявления рассматриваемого эффекта составила около 550 0, а при напряжении 59 МПа — около 540 С. Кроме того, снижение напряжения при данной температуре влечет за собой увеличение разницы в скоростях ползучести образцов, испытанных в теплоизоляции и на воздухе например, для температуры 560 С соответствующая разность логарифмов скоростей ползучести составляет 0,28 при напряжении 78,5 МПа и 0,42 при напряжении 59 МПа. Математическая обработка результатов испытаний образцов на ползучесть на воздухе и в теплоизоляции позволила установить [31] аналитическую зависимость скорости ползучести от напряжения и температуры типа [c.19]

Рассмотрим результаты экспериментов, характеризующие влияние скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, и сопоставим их с механизмами накопления повреждений и разрушения. Основная закономерность, которая наблюдается при различных схемах деформирования в условиях, когда скоростные параметры нагружения влияют на характеристики разрушения, состоит в уменьшении критических значений этих характеристик при снижении эффективной скорости деформирования. Так, при испытании на ползучесть в определенном температурном интервале снижение скорости установившейся ползучести, вызванное уменьшением приложенных напряжений, может приводить к уменьшению деформации ef, соответствующей разрушению образца. В качествее примера на рис. 3.1, а приведены результаты опытов на ползучесть для ферритной стали, содержащей 0,5% Сг, 0,25% Мо, 0,25% V, при 7 = 550°С и напряжении а =150- 350 МПа [342]. При скорости установившейся ползучести порядка 10 3 с деформация до разрушения образца составляет всего несколько процентов. [c.151]

Повышение требований к параметрам и стремление к снижению веса авиационных ГТД обусловили усиление термической и механической напряженности их деталей, в том числе и дисков турбин. Особенности применяемых на некоторых типах ГТД конструкций дисков турбин (наличие центрального отверстия, расположение крепежных отверстий в напряженной зоне ступицы) приводят к тому, что материал дисков — ЭИ698ВД в зонах концентрации напряжений у отверстий работает в упругопластической области. При этом температурный режим диска в зоне крепежных отверстий является относительно умеренным. В связи с этим для таких дисков влияние процесса ползучести в наиболее напряженных зонах невелико, а основным фактором, определяющим долговечность дисков, являются процессы малоцикловой усталости материала в районе крепежных отверстхп . [c.541]

При кратковременном разрыве, когда можно пренебречь фактором времени, оценка е помощью того или иного критерия прочности величины дает ответ на вопрос о влиянии вида напряженного состояния на сопротивление разрушению. В условиях ползучести влияние вида напряженного состояния на долговечность можно определять с помощью уравнений температурно-силовой зависимости прочности, используя в качестве напряжения величину <Тэкв- Все критерии прочности выражают зависимость о-э в от характеристик напряженного состояния при Т= onst, что сужает область применения уравнения долговечности. [c.148]

Влияние температурно-силовых параметров деформации на аномалии свойств при 7ч=ье-превращении, фазовый состав и тонкую структуру железомарганцевых сплавов подробно представлено в работах [2, 4, 162]. Для исследования авторами указанных работ был выбран сплав Г20С2, так как он обладает наибольшей стабильностью е-фазы. Образцы для испытаний на растяжение и кручение изготавливали из листов промышленного производства. Испытание на кручение позволяло более прецизионно контролировать температуру ( 1°С) и деформацию ( 5-10 %) образца и полностью исключить дилатометрический эффект от фазового превращения из общей деформации сверхпластич-ности. Во всех случаях температура нагрева образца под нагрузкой не превышала 600 °С, так как даже минимальное напряжение при более высокой температуре вызывало ползучесть. [c.135]

Своеобразной контактной задачей является задача о термонапряженном состоянии массивного бетонного блока, лежащего на основании из скалы или ранее уложенного бетона. Соответствующее решение плоской задачи выполнено И. X. Арутюняном и Б. Л. Абрамяном (1955) при этом считалось, что между основанием и блоком расположен упругий слой. В дальнейшем это решение было развито М. М. Манукяном (1956) и М. А. Задояном (1957) и применено ими к круглым и прямоугольным блокам с учетом ползучести бетона. И. Е. Прокопович (1962) предложил приближенный способ расчета бетонных блоков с учетом их упругих свойств и ползучести основания. Соответствующее решение позволило ему выявить особенности влияния соотношений геометрических размеров блоков на их термонапряженное состояние и послужило основой для последующей разработки им практического способа расчета (1964). Этот способ позволяет учесть изменение температурного и влажностного режима, геометрические размеры блоков, конструкцию основания, изменение модуля упруго-мгновенных деформаций и релаксацию напряжений вследствие ползучести бетона. В последующем было изучено термонапряженное состояние системы двух массивных блоков (В. В. Крисальный, 1966). [c.202]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...