Ориентационные напряжения

На образование внутренних напряжений в деталях с высокими стенками оказывают влияние и ориентационные напряжения, возникающие при растекании материала по полости формы. Появлению внутренних напряжений способствует также неодинаковая толщина стенок изделия и наличие ребер. Большие внутренние напряжения могут приводить к появлению трещин в изделиях даже без приложения внешних нагрузок. Литье материала в нагретые формы уменьшает внутренние напряжения. Для снятия внутренних напряжений детали подвергают термической обработке путем нагревания в воде или маслах. [c.180]

Наиболее отчетливо возникновение ориентационных напряжений проявляется при литье под давлением термопластов типа полистирола, полиметилметакрилата и т. п. Было установлено, что у поверхности исследуемых образцов ориентация молекулярных структур выражена наиболее ярко, затем она снижается по направлению к центру поперечного сечения. В центре всегда наблюдается незначительная ориентация, материал здесь может быть признан изотропным. Это объясняется протеканием при медленном застывании расплава релаксационных явлений, обусловленных броуновским движением частиц материала. Подобная ориентация наблюдается и в тех деталях, конструкция которых обеспечивает расплаву достаточно короткий путь течения. При более длинном пути потока ориентационные явл/ения существенно усложняются. [c.266]

Величина ориентационных напряжений зависит от двух обстоятельств. Первое — это уже рассмотренные напряжения от замора- [c.266]

При оценке эффекта суммарного воздействия остаточных напряжений в теле детали необходимо принимать во внимание взаимодействие различных видов остаточных напряжений. Например, увеличение толщины стенки детали (образца) и температуры расплава при литье под давлением повышает уровень термических напряжений и снижает влияние ориентационных напряжений. Вообще влияние технологических параметров процессов переработки на уровень остаточных напряжений при прочих равных условиях (т. е. при неизменной конструкции) может оказаться весьма значительным. [c.271]

С расширением применения термопластов в нагруженных конструкциях появляется необходимость в материалах с определенным заданным сочетанием свойств, необычным для традиционных термопластов. Это может быть достигнуто двумя путями — поиском новых полимеров и созданием новых способов изменения свойств существующих термопластов. К таким способам относится, в частности, повышение прочности и жесткости материала регулированием взаимного расположения макромолекул в формуемом изделии, т. е. ориентационной вытяжкой заготовок и замораживанием ориентационных напряжений в полимере охлаждением ниже температуры стеклования. Вопросы ориентации термопластов рассмотрены в III главе. [c.5]

Чащ,е всего остаточные напряжения появляются в изделии в том случае, когда в наиболее нагруженной области его возникают пластические или эластические деформации, в то время как остальные области деформируются упруго. Необратимость (при нормальной температуре) деформаций, развившихся в наиболее напряженном участке материала, препятствует релаксации упругой деформации после прекращения действия нагрузки. Значительный вклад в суммарную напряженность изделия вносят термические остаточные напряжения. Резкая смена температуры, контакт материала с армирующими элементами или оформляющей поверхностью технологической оснастки — вот основные причины, приводящие к возникновению этих напряжений. Деформирование неравномерно охлаждающихся или нагревающихся материалов также приводит к появлению остаточных напряжений в изделии. Кроме того, в термопластах всегда появляются и ориентационные напряжения. [c.83]

Охлаждение расплава термопласта в форме происходит с большой скоростью и сопровождается возникновением значительного температурного градиента, обусловленного большой разницей между температурой формы и температурой расплава. Поэтому наряду с так называемыми ориентационными напряжениями в изделиях возникают и термические напряжения (о/), вызванные неравномерным изменением объема материала в процессе охлаждения и кристаллизации, зависящим от отдаленности слоя полимера от стенки формы [36]. Быстрое охлаждение расплава полимера вблизи стенок формы приводит к возникновению в нем напряжений растяжения, поскольку сжатию этого слоя препятствует давление. По мере охлаждения слоя в Нем возникают пластические, эластические и упругие деформации (рис. 11.16, а). Величина и характер распределения термических напряжений в полностью охлажденном изделии зависят от того, на какой стадии охлаждения давление во внутренних слоях снизилось до пуля или приняло отрицательное значение. При относительно малом уплотнении расплава, полимера вследствие низкого давления [c.98]

Расплавы полимеров относятся к числу сжимаемых жидкостей. Увеличение давления литья приводит к снижению скорости релаксации эластических деформаций, поэтому ориентационные напряжения возрастают с повышением давления литья и продолжительности охлаждения в форме под давлением. [c.100]

Существенное влияние на качество и эксплуатационные характеристики штампованных изделий оказывают ориентационные остаточные напряжения. Возникновение этих напряжений является следствием быстрого возрастания времени релаксации со снижением температуры. Значение и направления действия ориентационных напряжений зависят от технологических параметров процесса, формы изделия и метода штамповки. [c.104]

При одно- и двухосной вытяжке заготовки, находящейся в эластическом состоянии, ориентационные напряжения возрастают с увеличением степени вытяжки, степени ориентации и скорости формования, а также при снижении температуры, так как при этом замедляются релаксационные процессы [41—44]. Ориентационные напряжения в изделиях, отформованных в изотермических условиях, степень ориентации которых оДна и та же во всех точках изделия, совпадают по направлению с напряжениями, которые возникают в материале под действием давления формования. В реальных условиях не удается получить изделия с равномерным распределением ориентационных напряжений. [c.104]

Неравномерно распределены ориентационные напряжения и в изделиях, получаемых методом вакуумной или пневматической штамповки в негативную или позитивную форму [46—51]. В изделии, имеющем форму усеченного конуса, полученном в негативной оснастке, толщина стенки по высоте изделия изменяется по следующему закону [c.105]

Определенное влияние на распределение ориентационных напряжений в стенках изделия оказывает соотношение внутреннего диаметра прижимного кольца и внутреннего диаметра формы. Увеличение этого соотношения только на 14% приводит к увеличению неравномерности распределения ориентационных напряжений в два раза [c.105]

Неравномерность распределения ориентационных напряжений существенно возрастает, если в плоскости заготовки или по толщине [c.105]

Остаточные напряжения в изделии могут быть существенно снижены отжигом. При выборе температуры отжига следует учитывать, что в случае больших ориентационных напряжений релаксация эластических деформаций, замороженных в материале, происходит при температурах намного ниже температуры Т . полимера (рис. 11.26) [c.108]

Ориентационное прессование 122 Ориентационное упрочнение 113, 118 Ориентационные напряжения [c.236]

Существенного различия в представленных соотношениях нет, хотя в одно из них и введено соотношение между вязкостью разрушения на сдвиг (Хпс) и на отрыв (Ki ). Важным условием допустимости рассмотрения ситуации с ростом трещины с помощью любого из представленных соотношений является сохранение ориентационного соответствия траектории трещины для разных соотношений главных напряжений. Однако для малой толщины пластины имеет место ориентационная зависимость траектории трещины от соотношения главных напряжений [70]. [c.311]

Ориентационная зависимость роста трещин от соотношения главных напряжений характерна для тонких пластин. В них развитие трещины не может быть реализовано в полной мере на стадии нормального раскрытия берегов трещины вплоть до предельной величины вязкости разрушения для изучаемого материала. Наличие скосов от пластической деформации приводит к тому, что уже при небольшом размере трещины плоский излом составляет чуть больше половины толщины пластины. Очевидно, что для толщины менее 2 мм, когда ориентационная зависимость от главных напряжений роста трещины наиболее заметна, полное смыкание скосов от пластической деформации достигается при существенно меньших величинах КИН, чем циклическая вязкость разрушения материала, отвечающая окончанию второй стадии роста трещины по его полной кинетической диаграмме. Поэтому в критерии, учитывающем изменения в траектории трещины, следует вводить ограничения по величине Kg, когда еще правомерно говорить о нормальном раскрытии берегов трещины до момента полного смыкания скосов от пластической деформации. [c.311]

В пределах толщины 2 мм получено ориентационное соответствие траектории трещины в области положительных соотношений Об ориентационной зависимости траектории трещины судили по расположению центральной зоны плоскости трещины в пространстве при возрастании соотношения Плоскость центральной зоны во всех случаях была почти перпендикулярна наружной поверхности. С возрастанием соотношения главных напряжений до симметричного растяжения центральная зона излома (плоскость трещины) разворачивалась таким образом, что была расположена почти под углом 45° к обеим компонентам нагрузки. [c.317]

В целях достижения лучшей стабильности размеров изделий в процессе эксплуатации целесообразно достичь максимальной степени кристалличности материала и свести к минимуму ориентационные внутренние напряжения, Однако не всегда это удается сделать путем назначения оптимальных параметров процесса литья под давлением [15]. [c.75]

Как уже отмечалось, модификация клеевых композиций эластомерами в значительной степени снижает внутренние напряжения на границе раздела адгезив—субстрат [Л. 4]. Это связано с ростом высокоэластической составляющей деформации, увеличивающей релаксацию внутренних напряжений и снижающей величину растягивающих усилий клеевой прослойки. Имеет место невыраженное скольжение цепей сетки по модифицированной поверхности субстратов и относительно друг друга. Если взаимосвязь между термическим сопротивлением и внутренними напряжениями действительно определяется ориентационным эффектом структурных элементов прослойки, то очевидно, что обработка композиций эластомерами наряду с понижением внутренних напряжений должна привести к снижению термического сопротивления. [c.70]

Ориентационные остаточные напряжения в значительной степени зависят от конструкции детали, количества и расположения мест впуска расплава в форму или общего направления движения материала. Рис. VIII. 3 хорощо иллюстрируёт это положение. Первой причиной возникновения ориентационных напряжений является течение материала по одному или двум направлениям - (одно- или двумерное течение). При этом в направлении потока за счет трения расплава о стенки металлической формы, а также от внутреннего трения между слоями возникает разность скоростей потока по сечению. Напряжения сдвига вызывают деформацию макромолекул и их ориентацию, которая фиксируется при застывании расплава. Если происходит двумерное течение, поток расплава расширяется перпендикулярно направлению его движения. Пример такого течения —. заполнение формы диска от литника, расположенного по центру. Фронт потока в любой момент заполнения формы представляет собой дугу с центром у литника. Расширение расплава происходит неравномерно по сечению. После смачивания стенки формы расплав около нее начинает охлаждаться и застывать, в то время как новые порции расплава будут передвигаться по застывшему слою и одновременно расширяться. Это приводит к возникновению сдвиговых напряжений в направлении, перпендикулярном основному направлению течения потока. Возникает двухосная ориен-тация материала в теле детали, причем доминирующей оказывается продольная ориентация. Следовательно, второй причиной, обусловливающей остаточный характер ориентационных напряжений, является быстрое охлаждение (при литье под давлением, экструзии) и атвердёвание материала после формования. [c.266]

Анализ уравнений (20)—(23) показывает, что с увеличением высоты формуемого изделия резко возрастает разнотолщипность его стенки, а следовательно, степень ориентации и остаточные ориентационные напряжения. [c.105]

В потоке суспензпп с нешарообразыымп частицами наличие градиентов скорости оказывает ориентирующее действие на частицы. Под влиянием одновременного воздействия ориентирующих гидродинамических сил и дезориентирующего вращательного броуновского движения устанавливается анизотропное распределение частиц по их ориентации в пространстве. Этот эффект, однако, не должен учитываться при вычпслеипи поправки к вязкости г) анизотропия ориентационного распределения сама зависит от градиентов скорости (в первом приближении — линейно) и ее учет привел бы к появлению q тензоре напряжений нелинейных по градиентам членов. [c.111]

Для поликристалла ориентационный фактор т= 1/ os о os Ро изменяется от зерна к зерну, и величина приложенного растягивающего напряжения а=тт для каждого зерна будет различной, даже если напряжение сдвига т, действующее в данной плоскости сколб- [c.236]

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]

Следующая температурная область примыкает к Tg со стороны больших температур. Выше уже было показано, что при приближении к Tg со стороны меньших температур понижается о э и сглаживается соответствующий ему максимум на диаграмме напряжений. При Т= Tg — АТ максимума нет вовсе и диаграмма о — е состоит из сопрягаемых криволинейным участком прямолинейных участков — первого — крутого со вторым — пологим (рис. 4.94, в, диаграмма Tg — АТ). Точке пересечения этих двух прямолинейных участков соответствует так называемое критическое напряжение о р. В диапазоне температур Т гй Гкр диаграмма имеет вид, изображенный на рис. 4.94, г по мере роста Т в указанном диапазоне диаграмма располагается все ниже и ниже, вместе с этим уменьшается и а р. Наконец, Оцр обращается в нуль. Та температура, при которой это происходит, называется критической (Ткр). Начиная с Г = Т р и при более высоких температурах (в диапазоне Гкр s Г < Г ) вид диаграмм растяжения становится таким, какой показан на рис. 4.94,й. Напомним, что вся деформация в этом диапазоне температур (небольшая упругая и огромная высокоэластическая) Появляющиеся в температурной области Г < Г,, высокозластические деформации происходят с образованием шейки и ориентированием всего образца. Однако вся картина в общем-то аналогична той, которая была рассмотрена в области Т р < 7 < Tg, но все же отличается тем, что начало образования шейки соответствует весьма малому напряжению, тогда как при Т < Tg ориентационное упрочнение происходит быстрее, чем в высокоэластическом состоянии. В следующем диапазоне темпера-тур (Т Г < ту) деформация е содержит два слагаемых высокоэластическую деформацию e j, и остаточную деформацию 8о . Измеряя деформацию в конце каждого шага нагружения и производя разгрузку, можно отделить одно слагаемое от другого. По мере роста Т в указанной выше области доля остаточной деформации растет. Наконец, при Т = Tf деформация становится полностью необратимой и образец течет при очень малом напряжении. [c.344]

Характерной особенностью дефектной структуры облученных кристаллов являются хаотичность в расположении точечных и объемных барьеров и неоднородность создаваемых ими полей напряжений. Но нельзя считать распределение дефектов в кристаллах изотропным. На начальной стадии облучения кристаллов наблюдается сильная анизотропия в распределении радиационных дефектов и анизотропия влияния радиации на механические свойства в )азличных кристаллографических направлениях. О. А. Троицкий 151 на монокристаллах цинка обнаружил в плоскостях базиса более высокую скорость накопления радиационных дефектов и большее влияние радиации на сопротивление движению дислокаций в базисных плоскостях по сравнению с другими кристаллографическими плоскостями. В. К. Крицкая с сотрудниками [16] по изменению интегральных интенсивностей рентгеновских рефлексов обнаружила ориентационную зависимость в распределении радиационных дефектов в облученных электронами монокристаллах молибдена и как следствие — анизотропию величины эффекта повышения сопротивления деформированию в различных кристаллографических направлениях монокристаллов молибдена. [c.63]

Как описано ранее, под действием напряжений, приложенных к образцу, состоящему из кристаллов мартенсита 24 вариантов ориентировок с характеристической плоскостью габитуса, происходит поглощение одних двойниковых доменов другими, т.е. развивается деформация двойникованием. Образец деформируется до тех пор, пока не возникает двойниковый монодомен, соответствующий наибольшей степени деформации. Если в процессе деформирования приостановить нагружение, то, естественно, образец оказывается состоящим из большого числа двойниковых доменов. Если нагреть такой образец выше А , то в соответствии с ориентационным соотношением решеток каждого из таких двойниковых доменов и исходной фазы возникает исходная фаза с точно такой ориентировкой, какая была до деформации. В результате этого форма образца полностью восстанавливается до той, которая была перед деформацией. [c.36]

В зависимости от соотношения кристаллографических ориентировок двух составляющих кристаллов можно выделить следующие три типа бикристаллов, отличающихся характерными особенностями 1 — симметричные бикристаллы 7 и 2, когда при деформации растяжением и в упругой области, и после превращения на границе зерен не возникает концентрации напряжений 2 — несимметричные бикристаллы 1, 2 л 3, когда на границе зерен возникает концентрация напряжений вследствие упругой анизотропии 3 — несимметричные бикристаллы 4, имеющие специфическое ориентационное соотношение, когда не возникает концентрации напряжений в упругой области. Однако в этих бикристаллах концентрация напряжений на поверхности границы возникает из-за различия деформации превращения внутри каждого кристалла при возникновении мартенсита деформации. В таблице указаны характеристики деформации в каждом бикристалле и вид разрушения. Эти характеристики рассматриваются ниже. [c.124]

Ориентационная зависимость деформации превращения во всех сплавах с эффектом памяти формы очень сильная. Когерентность деформации на границах зерен не сохраняется. Для предотвращения интеркрис-таллитного разрушения необходимо, чтобы при низких напряжениях действовал такой механизм деформации, при котором происходит релаксация напряжений. В сплавах Т1 — N1 после обработки, ведущей к образованию твердого раствора, напряжение течения, обусловленного скольжением дислокаций, низкое — 100 МПа. Можно считать в связи с этим, что сплавы Т( — N1 в большей степени, чем сплавы на основе Си удовлетворяют условию высокой пластичности. [c.129]

В настоящее время громадный интерес представляет количественное прогнозирование механического поведения,. или уравнение состояния в условиях циклического нагружения. Это огромная самостоятельная область, и здесь о ней следует хотя бы упомянуть. Уравнения (модели) состояния позволяют прогнозировать связь между напряжением и скоростью деформации на основе данных об интенсивности деформационного упрочнения, конкурентных ему процессах возврата и об их влиянии на состояние материала, формирующееся при циклическом нагружении. Эти процессы воспроизводят зависимость свойств материала от температуры, а само состояние материала отражает его собственную деформационную предысторию. Пытаются также учитывать дополнительные сложности, например, многоосные напряженные состояния, анизотропию свойств (как у монокристаллов) и другие ориентационные особенности, присущие суперсплавам, — активизацию октаэдрического и кубического скольжения, механическую анизотропию при знакопеременном (растя-жение-сжатие) нагружении. В значительной мере разработку этих моделей вели для решения проблем ядерной промышленности [21]. Развитие моделей, нацеленных на нужды изготовителей газотурбинных двигателей, было поддержано NASA [22, 23]. [c.346]

В условиях высоких скоростей нагрева ориентационные соотношения фаз не нарушаются, так как превращение за счет большого перегрева и связанного с этим увешчения вьшгрыша энергии AF развивается быстрее, чем релаксационные процессы. Это приводит к полной кристаллогеометрической обратимости а 7-превращения и восстановлению зерна. Релаксация напряжений в этом случае происходит при более высоких температурах — в точке Ь Чернова, где вследствие рекристаллизации зерно измельчается. [c.120]

Обратимая деформация — это деформация, которая возвращается при восстановлении формы. Теоретический ресурс обратимой деформации определяется величиной деформации решетки при мартен-ситном превращении. Например, в практически наиболее важных СПФ на основе никелида титана исходная решетка В2-аустенита превращается в моноклинную решетку В 19 -мартенсита (рис. 5.17). При этом максимальная линейная деформация достигает И %. Это и есть предельная деформация, которую можно набрать за счет прямого мартенсит-ного превращения и возвратить за счет обратного мартенситного превращения. Если мартенситное превращение идет под нагрузкой, то происходит отбор ориентационных вариантов мартенсита и реализуются те из них, которые соответствуют деформации, определяемой схемой нагружения. В то же время, при достаточно большой наведенной деформации е-, часть этой деформации может реализоваться за счет обычного пластического течения (если среднее или локальные напряжения превзойдут обычный предел текучести о ), а потому она необратима. Поэтому для описания способности к формовосстановлению используют и другую характеристику - степень восстановления формы R = е /е -. Чем [c.378]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...