Влияние циклических динамических деформаций

Влияние циклических динамических деформаций [c.111]

Тепловой эффект снижает сопротивление деформированию. Влияние его тем значительнее, чем больше скорость и степень деформации, чем меньше теплоемкость, теплопроводность и удельная поверхность металла. Влияние теплового эффекта зависит также от вида нагружения и охлаждения образца в процессе циклического нагружения. Надо полагать, что в условиях высокочастотного нагружения вследствие затрудненного теплоотвода при быстром протекании динамической деформации, развивающегося по плоскостям скольжения тепла достаточно для частичного снятия наиболее неустойчивых искажений решетки, обусловленных неоднородностью локальной пластической деформации. В отдельных случаях этого тепла может быть достаточно и для возникновения вспышки рекристаллизации вблизи плоскости сдвига, вызывающей снижение сопротивления усталости. При низких частотах нагружения (малые скорости деформирования) влияние теплового отдыха уменьшается, так как скорость деформирования невелика и развивающееся по плоскостям скольжения тепло успевает рассеяться. [c.243]

Настоящая работа посвящена последнему виду потерь на трение, который ниже называется конструкционным демпфированием Влияние конструкционного демпфирования на динамические процессы в механических системах известно давно, но лишь в последнее время стали появляться теоретические исследования, проливающие свет на закономерности рассеяния энергии вследствие трения в неподвижных соединениях. Разумеется, что термин неподвижное соединение следует понимать условно, так как при анализе процессов, протекающих в сочленениях при их циклическом нагружении, необходимо учитывать деформации сочлененных элементов, сопровождающиеся малыми проскальзываниями по контактным поверхностям. [c.209]

Модели нагружения. Эти модели содержат схематизацию внешних нагрузок по координатам, времени, а также по воздействию внешних полей и сред. Силовые нагрузки, действующие на конструкции, можно разделить на три группы 1) объемные или массовые силы 2) поверхностные силы 3) сосредоточенные силы. Объемные нагрузки действуют на каждую частицу внутри тела. К таким нагрузкам относятся собственный вес конструкции, силы инерции, силы магнитного притяжения и т.п. Поверхностные нагрузки распределены по значительным участкам и являются результатом взаимодействия различных конструктивных элементов одного с другим или с другими физическими объектами (например, давление жидкости или газа на стенки сосуда, давление ветра на оболочку градирни и т.п.). Если силы действуют на небольшую поверхность конструкции, то их можно рассматривать как сосредоточенные нагрузки, условно приложенные в одной точке. По характеру действия нагрузки можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка возрастает от нуля до своего номинального значения и остается постоянной во время эксплуатации конструкции. Переменное, или динамическое, нагружение — нагружение, изменяющееся во времени. Часто встречающимся видом переменного нагружения являются циклические нагрузки, характеризующиеся периодическим изменением значения и/или знака. Модели нагружения должны учитывать воздействие полей и сред. Наиболее существенным является воздействие температурного поля. Изменение температуры элементов конструкций вызывает температурные деформации. Если они не удовлетворяют уравнениям совместности деформаций, то в элементах конструкций возникают температурные напряжения, значения которых часто оказываются соизмеримы со значениями напряжений, возникающих от воздействия внешних сил. Кроме того, изменение температуры влияет на механические характеристики конструкционных материалов. В некоторых случаях приходится учитывать влияние нейтронного облучения, электромагнитного поля, воздействие коррозионных сред. [c.401]

На основе динамической кривой растяжения было установлено и доказано, что при истинно изгибных напряжениях у мягкой стали имеет место такая же усталостная прочность, как и при испытаниях на осевое нагружение. Это исследование наводит на мысль о том, что никакого влияния размеров при изгибе не было бы обнаружено, если бы рассматривались действительные напряжения в поверхностном слое, а не номинальные напряжения. Необходимо при этом предположить, что данный материал обладает способностью выдерживать неограниченное циклическое пластическое течение без разрушения, и подтвердить это допущение тем фактом, что образцы при работе на пределе выносливости могут оставаться нагретыми лишь вследствие пластических деформаций. [c.60]

В соответствии с принятыми в линейной механике подходами экспериментально получаемые значения К с зависят от условий нагружения. Это обусловлено влиянием скорости движения трещины на критическое распределение напряжений и деформаций на фронте трещины [1] и привело к разработке специальных методов по раздельному определению динамической, статической и циклической трещиностойкости. [c.46]

В ряде работ [7, 14] физический предел выносливости рассматривается как результат проявления динамического деформационного старения. С точки зрения Дж. К. Леви [20], в условиях циклического деформирования при комнатной температуре наблюдается относительно медленное, но эффективное закрепление дислокаций в результате динамического деформационного старения. В этом случае накопление усталостного поврежде-ния и деформационное старение рассматриваются как конкурирующие процессы. Предполагается, что при циклическом нагружении выше предела вьшосливости интенсивность повреждения больше интенсивности упрочнения, обусловленного динамическим деформационным старением. Было предположено, что кривая усталости стали, склонной к деформационному старению, лежит между кривой усталости нестареющей стали и кривой усталости стали, полностью состаренной перед испытанием (рис. 5.2), Возможность развития деформационного старения при напряжениях, близких к пределу усталости, обусловлена тем, что в процессе циклического нагружения углеродистых сталей при указанных напряжениях (даже при напряжениях ниже предела усталости) наблюдается локальная пластическая деформация. Наличие этой деформации, значительная длительность испытания на уровне напряжений, близких к пределу усталости, возможность температурных пиков в местах локальной пластической деформации и, наконец, влияние самого процесса циклического [c.159]

Уже в первой половине XIX века было замечено, что детали машин и сооружений при действующих длительное время циклических нагрузках могут разрушаться внезапно без заметных остаточных деформаций при значительно меньших напряжениях, чем разрушающие напряжения при статическом нагружении. Явление понижения прочности материала при динамических переменных во времени напряжениях было названо усталостью, или в ы н о с л и в о с т ь ю, материала. Не совсем удачное-наименование данного явления усталость материала , сохранившееся по настоящее время, не случайно. В начале изучен причин разрушения материала при циклических нагрузках была сделано предположение, что под влиянием длительно действующих переменных напряжений материал устает и его статическая прочность понижается. Однако опыты на статическое растяжение деталей, длительное время работавших при циклических нагрузках, показали, что механические свойства материала под действием переменных напряжений не изменяются. Не подтвердилось также предположение, что переменные напряжения изменяют структуру материала. Исследованием материала под микроскопом после воздействия циклических напряжений обнаружено, что структура его не изменяется. [c.489]

Для ЧШГ значение максимального напряжения 0 при статическом нагружении или в одном цикле при циклическом нагружении, а также число нагрузочных циклов N не оказывают заметного влияния на модуль упругости Е в начале координат. При N 70 характер диаграмм напряжение - продольная деформация стабилизируется и уже в начале координат свидетельствует о наличии линейно-упругого деформирования. При динамических испытаниях Е повышается на 2-15 %, при изгибе и сжатии значения практически не отличаются от полученных при растяжении. [c.550]

В процессе трения под влиянием возникающих высоких температур и больших динамических воздействий происходит существенное изменение поверхностных слоев материалов. Это изменение обусловлено локальным нагревом в зоне трения (температурный градиент) и действием повторных деформаций (накопление дефектов в кристаллической решетке), само- и взаимодиффузионными, химическими и трибохимическими процессами, протекающими в результате взаимодействия с окружающей средой и контртелом [48]. Наличие таких изменений не противоречит усталостным представлениям о природе износа, так как аналогичные изменения (окисление, деструкция, фазовые превращения и т. д.) обнаруживаются в материале и при объемном циклическом нагружении. [c.18]

Уточнение динамических расчетов машинных агрегатов современных быстроходных машин приводит к необходимости задания действительного нелинейного закона рассеяния энергии в процессе циклического деформирования звеньев и соединений. Влияние внутреннего сопротивления, обусловленного либо упругими несовершенствами реальных звеньев, либо трением в так называемых неподвижных соединениях, выражается в различии кривых нагрузка — разгрузка в координатных осях суммарный реактивный момент — деформация. При циклическом деформкровании указанные кривые образуют г и с те р е з и с н у ю спираль, замыкающуюся в гистерезисную петлю при стационарном режиме колебаний [1], [2]. [c.70]

Скорость разрушения определяется кооперативными процессами, прол исходящими на микро- и макроуровнях, и поэтому необходим учет как прочности межатомной связи в бездефектной кристаллической решетке, так и характеристик прочности и пластичности материалов с дефектами — дислокациями, вакансиями и т. п. на микро- и макроуровнях с учетом влияния исходной структуры на характеристики прочности и пластичности. В связи со сложностью поставленных механикой разрушения задач прямого эксперимента недостаточно для определения общих закономерностей разрушения материала с трещиной, а требуется привлечение подходов физики разрушения, позволяющих вникнуть в суть механизма явления. Но и это о мало, так как необходимо учитывать сложные по своему содержанию микропроцессы, оказывающие неоднозначное влияние на макропроцессы, определяющие в конечном итоге скорость разрушения. Переход от микроразрушения к макроразрушению может быть достигнут путем учета масштабного подобия. Это требует привлечения к а 1ализу механики трещин наряду с физикой прочности также теории подобия и анализа размерностей [28, 29]. Для применения теории подобия необходимо иметь большой объем предварительных данных и конкретных физических идей, позволяющих вывести уравнение, определяющее процесс. Если уравнение не удалось вывести, то применяют анализ размерностей [29]. Подходы механики разрушения позволяют рассматривать процесс разрушения как автомодельный, что упрощает решение задач механики трещин, ибо в условиях автомодельности необходимым и достаточным условием обеспечения подобия локального разрушения является использование только одного критерия подобия. К тому же теория подобия является своеобразной теорией эксперимента, так как позволяет установить, какие параметры следует определять в опыте для решения той или иной задачи [28]. Неучет этого фактора при определении критериев линейной механики разрушения привел к известным трудностям и к необходимости раздельного определения статической Ki . динамической Кы и циклической /С/с трещиностойкости. Однако каждый из указанных критериев, определенных экспериментально, без учета подобия локального разрушения, даже при одном и том же виде нагружения часто не дает сопоставимых значений из-за влияния степени стеснения пластической деформации на микромеханизм разрушения. [c.41]

Скорость изменения напряженного состояния оказывает влияние на вид диаграммы напряжение — деформация (рис. 43). Кривая ОАхВ Сх представляет эту диаграмму для не-упрочненного связного грунта оптимальной влажности при циклической нагрузке, соответствующей постоянной, достаточно малой скорости изменения напряженного состояния (до 0,1 кгс/см -с). Кривая ОЛ3В3С3 отвечает высокой скорости из> менения напряженного состояния порядка 80—100 кгс/см -с, характерной для динамической нагрузки как видим, при этом имеет место запаздывание изменения величины деформации по отношению к соответствующему изменению напряжения. В точке Лз напряжение, достигшее максимума, начинает понижаться, тогда как деформация грунта продолжает расти. Процесс развития деформации после прекращения роста напряжения называется последействием нагрузки. Особенно ярко оно выражается у связных грунтов, являясь следствием как вязких их свойств, так и наличия в них инерционных сопротивлений. [c.97]

Следует иметь в виду, что не только вибрация, но и направление динамических воздействий оказывает существенное влияние на трение и износ. Так, деформация одинаковых материалов при наличии тангенциальной вибрации в несколько раз выше, чем при нормальной вибрации. Причиной этого является изменение напряженного состояния в зоне контакта в условиях нормальных вибраций процесс накопления контактных деформаций ограничивается ползучестью при действии вибрации тангенциального направления происходит пере-деформирование (циклическое оттеснение) поверхностных слоев материала. В зависимости от материалов используемой фрикционной пары, амплитуды и продолжительности воздействия вибрации коэффициент трения в динамическом режиме по сравнению со статическим может изменяться в 1,5...2 раза. Изменение контактных деформаций при динамическом нагружении ведет к увеличению объема поверхностного слоя, активизированного упругопластическим деформированием. Расширение активационного объема распространения упругопластической деформации вызывает, в свою очередь, повышение интенсивности окислительного износа и схватывания, которые могут возрасти на порядок по сравнению с имющими место в статических условиях. [c.501]

Технологические остаточные напряжения в зависимости от условий работы деталей могут оказывать положительное, отрицательное или несущественное влияние на их эксплуатационные свойства, в частности, на сопротивление усталости. Характер и степень этого влияния определяется результатом взаимодействия остаточных напряжений с напряжениями от внешних нагрузок, характером приложения этих нагрузок (статическое, динамическое, циклическое и др.), а также влиянием окружающей среды (температура, степень агрессивности и т.п.) и структурным состоянием материала детали. При статических нагрузках остаточные напряжения практически не влияют на показатели гфочности пластичных материалов, так как при появлении небольших гшасти-ческих деформаций они снимаются. [c.92]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...