УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПРИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПРИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ [c.113]

Энергия пластического деформирования W или ее часть AW зависит от параметров диаграммы деформирования в стабилизированном состоянии. Уравнения (5.64) и (5.65) определяют критерий прочности для случая, если существует обобщенная диаграмма деформирования при неизотермическом нагружении и установлена связь ее параметров с исходной диаграммой деформирования в нулевом полуцикле. Однако работы в этом направлении еще малочисленны [18, 96 . [c.140]

Как уже указывалось, параметры кинетических уравнений повреждений зависят от температуры. Исходя из того, что эти зависимости известны из опытов на длительное разрушение при различных постоянных температурах, укажем на общие принципы расчета меры повреждений при неизотермическом нагружении. Наиболее просто данный вопрос решается в случае силовых уравнений вида (3.2) и (3.22), а также (3.17) и (3.34), согласно которым скорость накопления повреждений зависит только от мгновенного состояния элемента материала. В этом случае указанная температурная зависимость отражается лишь на функции а (т) или, что относится к циклической усталости, на разрушающих числах циклов Л/р. Величина П вычисляется при этом так же, как при постоянной температуре. [c.96]

Аналогичное ограничение в более общей форме включает и уравнение состояния реономного тела (3.30) не только диаграммы деформирования, но и кривые ползучести в смещенной системе координат (или 8 — более удобной при неизотермическом нагружении — не зависят от вектора Р , если соответствующее ему состояние определяется любой точкой на кривой, центрально подобной по отношению к начальной диаграмме деформирования с фиксированным коэффициентом подобия 0 (см. рис. 3.15) закономерности деформирования в координатах 8 , при всех представленных на рисунке предысториях одинаковы. [c.130]

Сопротивление неизотермическому малоцикловому деформированию практически пе изучено, хотя существует ряд предложений по уравнениям состояния, подлежащих экспериментальной проверке. Сопротивление разрушению в этом случае изучалось весьма подробно при испытаниях на термическую усталость. Основная особенность таких испытаний состоит в создании нагрузок на образец за счет температурного расширения его при циклическом нагреве (охлаждении) в заданном диапазоне температур. При этом не обеспечивается идентичность деформирования на разных уровнях деформаций и в зависимости от числа циклов и, самое главное, нагружение может быть осуществлено только по одной схеме, не выявляющей всех особенностей циклического деформирования и разрушения. [c.212]

Одним из главных вопросов при использовании деформационных критериев как при неизотермическом, так и при изотермическом нагружении является выбор предельной пластичности. Пластичность материала в большой степени зависит от предыстории нагружения и нагрева. Кроме того, как указывалось, она немонотонно изменяется в температурном диапазоне min— max. Для нахождения предельного состояния при термо-циклическом нагружении целесообразно определить главные факторы, влияющие на пластичность, и ввести эти факторы в соответствующие предельные уравнения. Пластические свойства материала определяют при максимальной температуре цикла и учитывают уменьшение пластичности в течение времени нагружения. [c.126]

С учетом характерных особенностей процессов деформирования и разрушения при неизотермическом малоцикловом нагружении представляется перспективной деформационно-кинетическая трактовка условий достижения предельного состояния материала по возникновению треш,ины, интегрально учитывающая основные закономерности процесса при малоцикловом неизотермическом нагружении в заданном диапазоне температур. Критериальные завпсимости для условий малоциклового неизотермического нагружения трактуются по предложению [1] в форме уравнений [c.41]

При анализе критериев и границ существования приспособляемости наряду с использованием простейшей диаграммы деформирования идеально пластичного тела привлекаются механические дискретные и статистические структурные модели тел В дискретных моделях [37] рассматривается система одновременно деформирующихся на одинаковую величину подэлементов, наделенных различными упругопластическими и реологическими свойствами. Это позволяет описать влияние скорости деформирования на диаграмму растяжения металла, эффект Баушингера и циклическое упрочнение при малоцикловом нагружении, ползучесть и релаксацию при выдержках, а также воспроизвести деформационные процессы при сложном, в том числе неизотермическом нагружении. Тем самым использование моделей способствует введению надлежащих уравнений состояния в вычислительные решения задач о полях упругопластических деформаций при термоциклическом нагружении. На этой основе рассматривались вопросы неизотермического деформирования лопаток и дисков газовых турбин, образцов при термоусталостных испытаниях и, ряд других приложений. [c.30]

При длительном малоцикловом и неизотермическом нагружении эти уравнения достаточно сложные они зависят от типа материала и условий деформирования при переменной температуре (циклов термомеханического. нагружения, скоростей деформирования и нагрева, времени выдержки, характера НДС, возможных структурных изменений в материале, степени его повреждаемости и т. п.). Уравнения состояния должны описывать НДС с учетом полз) ести. [c.78]

При неизотермическом малоцикловом нагружении в условиях концентрации напряжений задача об оценке долговечности должна решаться численными методами в приращениях напряжений п деформаций с использованием уравнений состояния (5.1)—(5.4). Этот расчет может проводиться на ЭВМ с применением метода конечных элементов. При температурах, когда отсутствуют деформации ползучести и эффекты неизотермичности проявляются в изменении, статических и циклических свойств, достаточная для практических целей точность достигается [21, если расчеты выполнить для максимальных температур цикла и соответствующих им эксплуатационных нагрузок и для максимальных нагрузок при соответствующих им температурах. В качестве расчетных можно принять минимальные значения долговечностей, получаемые по указанным двум способам. [c.241]

Таким образом, анализ существующих трактовок предельного состояния при малоцикловом изотермическом и неизотермическом нагружениях показывает, что они, с одной стороны, описывают лишь частные режимы малоциклового нагружения, а с другой, — входящие в уравнения (2.19), (2.22) коэффициенты не обладают достаточной общностью и зависят от многих факторов, поэтому их определение связано с большими трудностями. По-видимому, этими обстоятельствами объясняется тот факт, что уравнения (2.19), [c.74]

Следует иметь в виду, что сформулированное уравнение состояния (или принцип подобия, как мы его будем иногда называть, отмечая основную закономерность — подобие реологических характеристик при повторно-переменном нагружении) основано на допущении о неупругом деформировании только слабой группы I под-элементов, относительное напряжение 0 в которых считается одинаковым. Как и в случае неизотермического нагружения склерономного материала (который включен в данное уравнение), возможны программы воздействий, при которых принцип подобия входит с поведением модели Б явное противоречие. [c.57]

Заметим, что аналогичное разделение свойств (и накапливаемых повреждений) в теории малоциклового разрушения является общепринятым. Отсюда возникла мысль использовать новые параметры состояния, характеризующие циклические деформационные свойства, для определения циклической повреждаемости. На этой основе предложено кинетическое уравнение (см. 27), дающее описание процесса накопления повреждений в цикле. При относительной простоте это уравнение позволило отразить влияние этапов ползучести и неизотермического нагружения при вполне удовлетворительном соответствии экспериментальным данным. [c.141]

Ответственность остаточных микронапряжений за процесс накопления повреждений впервые была отмечена в работе [20], где и была сформулирована гипотеза пропорциональности скорости накопления повреждений и интенсивности остаточных микронапряжений. Экспериментальное обоснование ответственности остаточных микронапряжений за разрушение в опытах на одноосную малоцикловую усталость содержится в работе [21]. Кинетическое уравнение (2.14) на основе работы остаточных микронапряжений на поле пластических деформаций (критерий работы микронапряжений) впервые было рассмотрено в работах [22, 23, 24] при теоретических исследованиях малоцикловой усталости конических оболочек при теплосменах. Сопоставление в этих работах теоретических и экспериментальных результатов показало достаточную работоспособность критерия работы микронапряжений по сравнению с другими критериями. К тому же следует отметить, что нагружение материала оболочки в месте разрушения происходит в условиях двухосного напряжённого состояния и носит весьма сложный неизотермический характер. То есть в этих работах критерий работы микронапряжений впервые был апробирован при сложном (непропорциональном) неизотермическом нагружении. [c.35]

Теории деформирования при неизотермическом циклическом нагружении в условиях одноосного и сложного напряженного состояния. Были предложены обобщения теории неупругого деформирования на случай неизотермического нагружения, которые имеют определенные недостатки. Так, использование деформационной теории, в уравнение которой входят текущие значения температуры и значения деформации в моменты поворота траектории нагружения, приводит к неограниченному накоплению односторонней деформации при мягком циклическом нагружении или к неограниченному увеличению напряжений при жестоком нагружении. В то же время деформационная теория позволяет достаточно точно рассчитывать изменения ширины петли при жестком нагружении. Недостатки деформационной теории устраняются, если использовать структурную модель среды [31]. Анализ особенностей использования разных теорий для расчета сопротивления неизотермическому циклическому деформированию конструкций дан в [57]. [c.122]

Изучение механического поведения материалов при циклическом деформировании в условиях нормальных, повышенных и высоких температур в изотермических и неизотермических случаях нагружения. Это направление охватывает сопротивление деформированию и разрушению (по моменту образования трещины) с разработкой критериев накопления квазистатических и усталостных повреждений при однородном напряженном состоянии и уравнений, описывающих закономерности деформирования без учета и с учетом реологических свойств. [c.4]

Существуют, однако, программы неизотермического деформирования, при которых поведение модели не вполне соответствует уравнениям (2.7), (2.8). Например, рис. 2.10 отвечает условиям нагружения, при которых на этапах 1 я 2 температура выше, чем на нулевом. Эпюры Эг в моменты 1-го и 2-го реверсов показаны на рис. 2.11 тонкими линиями состояние в момент достижения точки А [если следовать уравнениям (2.7), (2.8) ] —- утолщенной линией. В действительности такой эпюры не может быть, поскольку упругая деформация ни одного из подэлементов не должна превышать величины г в (Т) 2. Это означает, что в пластическое течение вовлекается, кроме группы I ( слабых подэлементов), еще и промежуточная [c.36]

Одним из главных вопросов при использовании деформационных критериев как при неизотермическом, так и при изотермическом нагружении является выбор предельной пластичности. Iljia -тичность материала в сильной степени зависит от истории нагружения и нагрева. Она немонотонно изменяется в температурном диапазоне Ттш—7 тах. Для определения предельного состояния при термоциклическом нагружении необходимо принимать в расчет уменьшение пластичности в течение времени нагружения. Наряду с уравнением (5,24) может быть использовано выражение типа уравнения (5.14). [c.178]

Предлагается деформационно-кинетическая трактовка условий достижения предельного состояния материалов при неизотермическом малоцикловом (в том числе термоусталостном) нагружении, а также обосновываются методы получения расчетных хараятеристик, входящих в уравнения предельных повреждений II малоцикловой долговечности. [c.421]

Расчет на прочность деталей машин и конструкций при длительном малоцикповом и неизотермическом нагружении включает анализ режимов термомеханического нагружения исследование полей деформаций и напряжений (в первую очередь в наиболее нагруженных зонах), обоснование критериев прочности и уравнений состояния (рис. 1.13). [c.18]

Деформационная теория экспериментально обоснована для режимов длительного малоциклового нагружения, однако при неизотермических условиях для некоторых сложных режимов нагружения она дает значительные погрешности. В этих случаях, видимо, следует использовать уравнения состояния, полученные на основе дифференциальных соотношений. Однако применение, например, теории термовязкопластично сти с комбинированным упрочнением для неизотермических условий нагружения ограничено вследствие математических и вычислительных трудностей, а также недостатка экспериментальных данных. [c.22]

Постоянные и функциональные параметры уравнений механических состояний металлических (при высоких температурах) и полимерных материалов существенно зависят от температуры, что весьма осложняет расчеты деформаций при нестационарном термомеханическом нагружении. Сравнительно легко эти трудности обходятся лишь в том частном случае, когда от температуры зависят одни лишь временные, но не силовые параметры. В этом случае при некоторых дополнительных условиях может быть установлена температурно-временная аналогия, по которой процесс неизотермического нагружения может сводиться к изотермическому в приведенном времени, зависящем на каждом отрезке действительного времени от отношения фактической температуры к температуре приведения. Метод температурно-временной аналогии описан в [7, 92], причем он относится в равной мере как к уравнениям вязкоупругости, так и к рассмотренным выше уравнениям вязкопластичности. Однако в области физической нелинейности материала от температуры зависят не только временные, но и силовые параметры уравнений состояний. В таких условиях удобен следующий формальный прием преобразования ступенчатого неизотермического режима нагружения к эквивалентному изотермическому режиму [63]. [c.63]

Полученные результаты свидетельствуют о том, что для рассмотренных видов длительного пеизотермического нагружения в первом приближении могут использоваться уравнения (5.2) и (5.4), на основе которых траектория активного нагружения представляется как кривая, расположенная на поверхности неизотермического нагружения, а деформации ползучести описываются на основе изохронных циклических кривых, соответствующих температуре в экстремальных точках цикла, причем положение поверхности неизотермического нагружения и изохрон в каждом полуцикле определяется амплитудой предшествующих необратимых деформаций. Ясно, что для описания более сложных режимов нагружения, например, имеющих выдержки под нагрузкой при Т = Ущах в промежуточных точках цикла и ханак-теризующихся переходом к более низкой температуре в экстремальных точках цикла, а также для учета взаимного влияния деформаций ползучести и пластических деформаций, требуется использовать уравнения состояния дифференциального типа. Однако необходимо иметь в виду, что хотя такие уравнения описывают более тонкие эффекты поведения материала, при практи- [c.126]

В работе [16] отмечается, что низкий непродолжительный отжиг полностью устраняет возникающий после предварительного растяжения эффект Баушингера, в то время как упрочнение еще сохраняется. Более глубокий отжиг приводит к тому, что уже совпадающие между собой кривые растяжения и сжатия приближаются к исходной кривой деформирования. Вследствие того, что ориентированные дефекты в большей степени неравновесны, чем дефекты дезориентированные, процесс, протекающий при большей температуре и меньшей скорости, должен приводить к меньшему значению эффекта Баушингера по сравнению с процессом, протекающим при меньшей температуре или большей скорости нагружения. Вообще исследования закономерностей процесса упругопластического деформирования материала в условиях неизотермического нагружения необходимо связывать со скоростью протекания процесса деформирования. Диапазон скоростей деформирования, определяемый современными инженерными задачами, простирается от 10 до 10 с . Верхняя граница этого интервала скоростей определяется технологическими задачами взрывной сварки, ковки, штамповки, а нижняя — относится к случаю ползучести и релаксации напряжений. Ясно, что в столь широком диапазоне изменения скоростей деформирования не может быть единой зависимости, связывающей сопротивление деформированию со скоростью. Анализ экспериментальных данных показывает, что следует различать по крайней мере две зоны влияния скорости деформирования — статическую и зону высоких скоростей, динамическую (между этими зонами может лежать зона относительно слабого влияния скорости деформирования на процесс деформирования материала). Причем влияние малых скоростей деформирования на указанный процесс (порядка 10 —10 с ) с физической точки зрения объясняется наличием реологических эффектов (ползучестью), а больших скоростей (порядка 10 —10 с ) — наличием динамических эффектов. Анализируя результаты экспериментальных работ по растяжению образцов при различных скоростях и температурах, можно сформулировать два общих свойства простейшего уравнения состояния материала [17] о = f (е , Т, Р), где Т (Т ти тах)> Р (Рт1п> Ртах) Ртах <7 10 С [c.133]

У равнения состояния, диаграммы длительного малоциклового и неизотермического нагружения. Эффективным методом построения уравнений состояния материала при циклическом нагружении является подход, основанный на использовании конечных соотношений между напряжениями и деформац1 Я1Ми. [c.177]

В тех случаях, когда характер термонагружения обусловливает одновременное накопление циклического и статического повреждения, необходимо учитывать оба вида повреждений, суммируя их определенным образом. С. В. Серенсен и Д. Вуд впервые указали на нецелесообразность применения линейного закона суммирования относительных долей повреждения во временном выражении для случая изотермического нагружения. Для неизотермического термоциклического нагружения оказывается справедливым степенной закон суммирования относительных долей повреждения в виде а - -а = I, при этом коэффициенты а и р не зависят от уровня нагрузки. Кривые предельного состояния в координатах а,—имеют вид гипербол, показывающих весьма существенное взаимное влияние одного вида нагружения на другой. Расчетные уравнения, построенные на основе степенного суммирования относительных долей повреждения, позволяют определить долговечность при нагружении детали термическими циклами произвольной формы. Приведенные в гл. 7 примеры расчета иллюстрируют это обстоятельство. [c.192]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...