Нагружение при высоких скоростях — Методы

Для расчета конструкций при высоких скоростях нагружения, присущих современной технике, расчета режимов новых высокоскоростных методов обработки давлением со скоростями деформации порядка сек требуется знание динамиче- [c.150]

Тем не менее часто оказывается предпочтительным провести прямые измерения напряжений и деформаций образца в деформированном состоянии, так как тогда можно судить о механическом поведении при данном цикле напряжений, не делая каких-либо априорных предположений о поведении твердого тела. Этим методом определяется не только количество энергии, потерянное в течение цикла напряжений, но и форма петли гистерезиса. Однако при высоких скоростях нагружения экспериментальное определение кривой напряжение— деформация связано с очень существенными трудностями, а именно с инерционными эффектами в измерительной аппаратуре и с техникой записи распространяющихся напряжений и деформаций. [c.139]

При высоких температурах напряженное и деформированное состояние в зонах концентрации напряжений при длительном статическом нагружении оказывается зависящим от уровня концентрации, номинальных напряжений, сопротивления материала неупругим деформациям и времени нагружения. В связи со сложностью процессов местного деформирования в зонах концентрации пока не получены достаточные для практического использования решения соответствующих краевых задач. Ряд результатов в этом направлении получен в работах [46—48] увеличение скоростей ползучести в зонах концентрации сопровождается уменьшением коэффициентов концентрации напряжений. Более широко для оценки местных напряжений и деформаций при ползучести в зонах концентрации использовались приближенные методы, основанные на кинематических гипотезах или уравнении Нейбера [49—54]. Большие возможности для решения задач о ползучести в зонах концентрации связаны с применением метода конечных элементов и электронных вычислительных машин [55, 56]. [c.111]

Большинство конструкций, работающих при высоких температурах, проектируется таким образом, что в течение всего срока эксплуатации материал находится в стадии установившейся ползучести или даже в переходной стадии (т. е. в условиях, когда ползучесть описывается кривой 1 на рис. 1). При проектировании конструкций часто пользуются понятием предела ползучести . Эта величина в какой-то мере зависит от стационарной или минимальной скорости ползучести, поскольку определяется как напряжение, вызывающее допустимую деформацию (обычно 2—5%) после 100- или ЮОО-ч нагружения. Допустимые напряжения при более продолжительных экспозициях определяют, как правило, путем экстраполяции, например по методу Ларсона и Миллера [12]. Следовательно, при таких нагрузках, когда основным типом деформации является ползучесть, стойкость к ползучести означает низкую установившуюся скорость деформации или, наоборот, высокое значение предела ползучести (при условии достаточно малых первичных деформаций). [c.11]

При импульсном нагружении деформирование металла происходит с высокими скоростями. При этом вязкие свойства металла, характерные, например, для меди и титановых сплавов, и задержка текучести, присущая малоуглеродистым сталям, могут оказаться существенными с точки зрения их влияния на процесс пластического формообразования. Разрабатывавшиеся ранее методы расчета процессов формообразования с помощью электромагнитного поля не учитывали в должной мере этих явлений. В работе [3] описан метод расчета основных параметров процесса импульсного осесимметричного деформирования тонкостенной трубной заготовки, материал которой может обладать упруго-вязко-пластическими свойствами и пределом текучести, чувствительным к скорости нагружения. [c.42]

На рис.3.15 приведены профили сжимающего напряжения р алюминии АД1, полученные методом манганиновых датчиков в условиях нагружения образцов алюминиевыми ударниками толщиной 5 мм со скоростью 595 м/с и толщиной 4 мм со скоростью 1500 м/с [38]. Измерения оптимизировались на надежную регистрацию профилей при высоких давлениях, поэтому упругие предвестники ударных волн оказались за пределами разрешимости манганиновых датчиков. На профилях о ) довольно четко выделяется [c.99]

Наличие достоверного и понятного соотношения между скоростью роста трещины и А/С существенно облегчает расчеты скоростей роста в деталях, так как относительно простые лабораторные испытания могут дать информацию, прямо используемую в реальных условиях службы. Однако существование необъяснимо высоких показателей степени т в сочетании с заметным влиянием на скорость роста трещины в некоторых сплавах средних растягивающих напряжений ставит под сомнение общность применимости механики разрушения к описанию усталостного роста трещины . Ряд проблем возникает при описании распространения усталостных трещин в тонких полосах, а также в образцах, испытанных в условиях неоднородных переменных напряжений (перегрузки, нестационарное нагружение и т. д.). Перед тем как перейти к описанию попыток решения этих вопросов, следует остановиться на экспериментальных методах определения скорости роста трещины. [c.226]

Трудности, связанные с такими измерениями, и некоторые методы, которые использовались для их преодоления, рассмотрены Тейлором [139]. В гл. VIII будут рассмотрены работы по динамическим испытаниям твердых тел, связанные с измерением предела текучести и предела прочности в случае растяжения при высоких скоростях нагружения. Здесь мы опишем методы построения кривых напряжения— деформации при высоких скоростях нагружения, которые были развиты Тейлором 1139], Э. Вольтерра [149] и автором [73]. [c.140]

Хотя разные виды испытания на изгиб также широко используют при исследовании водородного охрупчивания, однако они считаются менее чувствительными, чем испытания на растяжение. Динамические испытания с малой скоростью изгиба образцов обычно используют для определения потери пластичности из-за присутствия водорода. При этом измеряют угол изгиба образца до начала разрушения. Степень водородного охрупчивания, определяемая как этим методом испытания, так и испытанием на рас-тнженне, повышается с понижением скорости деформации, увеличением температуры и при наличии надреза. При высоких скоростях деформации и при низких температурах никаких потерь в пластичности, связанных с водородным охрупчиванием, определить нельзя. Испытания при статическом изгибе, которые являются по существу разновидностями испытаний при заданной нагрузке, или испытания на разрушение под. действием напряжений проводят редко, поскольку трудно достигнуть воспроизводимого нагружения. [c.267]

Основное условие получения достоверных результатов в ква-зистатических испытаниях — поддержание с заданной точностью однородности напряженного и деформационного состояния материала в объеме рабочей части образца. Это позволяет принимать регистрируемые зависимости между напряжением и деформацией за характеристики поведения локального объема материала. Таким методом определены характеристики сопротивления материалов деформированию в большинстве проведенных до настоящего времени исследований, в основном при испытаниях на растяжение или сжатие со скоростями до 10 м/с [69, 167, 208, 210, 305, 406, 409]. Область более высоких скоростей деформирования, особенно при испытаниях на растяжение, обеспечивающих получение наиболее полной информации о поведении материала под нагрузкой, практически не исследована. Такое ограничение исследований обусловлено тем, что с ростом скорости деформации возрастает влияние волновых процессов и радиальной инерции в образце и цепи нагружения, ведущих к нарушению однородности деформации и одноосности напряженного состояния в объеме рабочей части образца и затрудняющих приведение усилий и деформаций в материале. Уменьшение влияния этих эффектов требует разработки специальных методик для испытаний с высокими скоростями деформации. [c.13]

Диски роторов турбин работают при высоких температурах (до 850 К) и с большими окружными скоростями. Они состоят из трех основных элементов обода, переходного участка и ступицы. Условия работы и нагружения дисков роторов очень сложны. В зависимости от типа и мощности турбины можно выделить около 50-ти типов роторных дисков, которые можно разделить на несколько техно-лoгичe Jкиx групп. В поковках для роторов контролируют механические 1 войства, микроструктуру, величину внутренних напряжений, а также сплошность структуры с помощью ультразвукового метода [80, 83, 151]. Механическая прочность определяется путем контроля предела текучести определяют также и характеристики ползучести. [c.60]

Наконец, рассмотрены методы оценки способности материала останавливать трещины. Изучены образцы, представляющие в настоящее время интерес, и проведено сравнение их относительной способности регистрировать факт остановки трещины. Одна группа, состоящая в основном из небольших образцов, испытана при постоянной температуре. Эта группа представлена образцами с одним надрезом по кромке и консольными балками с двойной заделкой. Другая группа образцов больших размеров показала более высокие скорости распространения трещины. Образцы подвергали предварительному нагружению, а затем воздействию равномерно распределенной телшературы и температуры с перепадом. К этой группе относятся образцы ЭССО и Робертсона, для которых результаты испытаний представлены в виде критической температуры остановки трещины [c.12]

Шнадт (1961 г.) предложил интересные методы испытания на остановку инициирования треш,ины и на остановку ее распространения. В первом случае он предложил испытания образцов с трещиной при низких скоростях нагружения. Шнадт полагал что если при испытаниях наблюдаются сдвиговые разрушения, то материал эффективен для остановки инициирования трещины. (Автор настоящей статьи считает, что это равнозначно устойчивому состоянию, о котором речь шла выше в связи с поведением некоторых мелких образцов.) Для испытаний на возможность остановки распространения трещины Шнадт предложил высокоскоростные испытания образцов с трещиной, считая, что сдвиговое разрушение в этом случае указывает на способность материала останавливать распространение трещины. Высоко- и низкоскоростные испытания можно проводить в интервале температур и скоростей. При этом самая низкая температура, при которой происходит скалывающее разрушение, принимается за критическую температуру. [c.58]

На практике оказалось, что использование кратковременных испытаний при растяжении, особенно по отношению к частично кристаллизующимся материалам, для оценки качества сварных швов мало или совсем непригодно [132]. Другого мнения относительно этого метода разрушающего контроля придерживаются в обзоре [133]. Более того, считают, что испытание на растяжение в первую очередь сварных изделий, например, отрезков сварных труб позволяет получить информацию о более широком круге дефектов, чем при использовании других методов контроля (табл. 6.10). Условно пригодным рассматривают часто применяемый на практике метод испытания на изгибание в соответствии с нормалями DVS-Merkblatt 2203 и DVS-Merkblatt 2207. Причем этот метод не дает данных для расчета сварных швов. Более определенно о качестве сварных швов можно говорить после испытания на удар при изгибе или растяжении, так как в этом случае по сравнению со статическим испытанием ввиду высокой скорости нагружения исключается возможность вытяжки материала и его упрочнения. [c.377]

Существенным недостатком описанного силового метода испытаний вышек является высокая вероятность ее повреждения при нагрузке С омз 1 20доп- Кроме того, из-за высокой скорости нарастания нагрузки при использовании вспомогательного привода буровых лебедок вышки часто подвергаются нагрузке, превышающей допустимую испытательную. Для исключения этого недостатка Волгоградским заводом буровой техники разработана более безопасная технология проведения испытаний, предусматривающая использование специальной оснастки, включающей испытательный гидроцилиндр и автономную гидростанцию для его привода. Применение такой оснастки исключает возможность перегрузки и позволяет плавно регулировать скорость нагружения. [c.231]

При обработке металлов и сплавов методами данной группы главные сжимающие напряжения, действующие в деформируемом металле, достаточно высокие, а растягивающие напряжения относительно невелики. Вид напря (енного состояния соответствует неравномерному всестороннему сжатию, а деформированное состояние характеризуется разноименной схемой, в которой две деформации сжатия, действующие от деформирующей силы и бокового давления со стороны стенок контейнера и одна деформация растяжения, возникающая при истечении металла из очка матрицы. Последняя и приводит во многих случаях прессования выдавливанием к понижению пластичности прессуемого металла, а при определенных условиях обработки (при повышении скорости и понижении температуры прессования) — к образованию трещин в прессуемых прутках, профилях, трубах и штамповках. Таким образом, напряженно-деформированное состояние металла при прессовании выдавливанием с соблюдением установленного термомеханического режима делает пластическую деформацию металлов и сплавов этим методом, протекающей при благоприятном нагружении. [c.59]

Уже проведение кратковременных испытаний на растяжение при высоких температурах в вакууме показало, что предварительная обработка и способ получения молибдена и его сплавов оказывают существенное влияние на характеристики механических свойств. Так, рекристаллизационный отжиг заметно снижает предел прочности при ко.мнатной и повышенных те.мпературах и повышает пластичность в интервале температур 815—I ЮО С (фиг. 175). Даже разница в условиях спекания порошкообразного молибдена (в вакууме или в водороде) оказывает определенное влияние на механические свойства. Сравнение кривых деформации образцов молибдена, изготовленных методом порошковой металлургии и путем плавки в вакуумной печи, показано на фиг. 176. При понижении температуры испытания влияние способа изготовления молибдена на ход кривых деформации проявляется особенно резко. Это послужило основанием к проведению серийных испытаний молибдена на растяжение при различных температурах (фиг. 177) оказалось, что критическая температура перехода молибдена из вязкого в хрупкое состояние (определялась в основном по значениям относительного сужения) достаточно высока, и это следует учитывать при конструктивных расчетах. Дальнейшие испытания показали также, что критическая температура зависит от скорости деформации, условий нагружения, величины зерна и наличия загрязнений, в первую очередь углерода, кислорода и азота, образующих с молибденом твердый раствор. [c.764]

Не следует ожидать значительных достижений в разработке суперсплавов для дисков турбин. С тех пор, как в шестидесятых годах были разработаны порошковые суперсплавы (модификации IN-100 и Кепё 95) не появилось никаких новых высокопрочных дисковых сплавов. Исключительно высокая прочность этих сплавов на растяжение придает им желательную максимально высокую малоцикловую усталостную прочность, но достигается это ценой повышения скорости роста трещин при высокоцикловом нагружении. Большие усилия были приложены для сведения к минимуму размеров внутренних дефектов в этих сплавах и для разработки сверхчувствительных неразрушающих методов контроля и оборудования для обнаружения небольших дефектов и трещин в объеме и на поверхности дисков в критически напряженных областях. Вероятность создания еще более прочных сплавов для турбинных дисков мала, так как весь прошлый опыт указывает на более высокую чувствительность к дефектам более прочных сплавов по сравнению со сплавами, используемыми в настоящее время. Привлекает внимание, однако, возможность изготовления более прочных и плотных дисков из сплавов с Э"-матрицей типа NijAl, упрочняемых выделениями частиц второй фазы. [c.332]

Общие принципы характеристики деформационно-прочностных свойств полимеров и типичные диаграммы напряжение — деформация были обсуждены в гл. 1. Оценка деформационнопрочностных свойств материала с помощью диаграмм напряжение — деформация является наиболее распространенным видом механических испытаний материалов. Этот метод очень важен с практической точки зрения и получаемые результаты привычны для инженеров. Однако связь результатов таких испытаний с реальным поведением материала в изделии не так проста, как иногда кажется. Так как вязкоупругость полимеров обусловливает высокую чувствительность их механических свойств к различным факторам, диаграммы напряжение — деформация только приближенно предсказывают поведение полимера в изделии. Обычно диаграммы напряжение — деформация или даже только их характерные точки получают для одной температуры и одной скорости деформации. Для набора информации, необходимой для инженера-конструктора, требуется проведение испытаний при нескольких температурах и скоростях деформации, что занимает много времени и связано со значительным расходом материалов. Обычно имеются данные о деформационно-прочностных свойствах при растяжении или изгибе, хотя часто необходимо знать результаты испытаний при сжатии и сдвиге, в том числе не только при одноосном, но и при двухосном нагружении. Поэтому очевидно, что, используя обычно имеющиеся данные о деформационнопрочностных свойствах полимерных материалов, инженер-конструктор должен в значительной мере полагаться на интуицию и опыт, что часто приводит к перестраховке или к ошибкам при конструировании изделий. [c.152]

При исполшоваиии данного метода испытаний подчеркивается важность сохранения постоянной скорости нагружения образцов. Исследователя [160, 161] счи- тают, что этот метод не применим в тех случаях, когда скорость раавития коррозионных трещин значительно меньше скорости растяжения образцов. Отмечается также [162], что данный метод. неприменим в случае высокой твердости металла или в случае небольшой агрессивности среды. Предлатается еще один ускоренный метод оценки устойчивооти металлов к коррозионному растрескиванию, в котором рекомендуется производить испытания трубчатых образцов в растворе, непрерывно насыщаемом кислородом [161]. В последнее время была сделана попытка i[163] использовать идею ускоренного метода для испытания на устойчивость к коррозионному растрескиванию литых латуней. Отмечается, что положительные результаты метод дает при скорости возрастания относительного удлинения образца (при испытании в парах аммиака) не ниже 5% в час. [c.117]

Уравнение (50) в отличие от (49) (методы 1а и 16) позволяет учесть (рис. 27) задержку в развитии трещины при переходах от высоких уровней нагружения к низким или в результате пиковых растягивающих нагрузок, уменьшение задержки в развитии трещины вследствие пиковых сжимающих нагрузок, ускорение в развитии трещины при распространении пластической деформации от сжимающих нагрузок на все сечение. Участок А В соответствует циклическому нагружению с постоянной амплитудой при отнулевом цикле, при котором Д/(эф имеет 3 )ачение, показанное на рисунке. Точка В соответствует растягивающей пиковой нагрузке, приводящей к повышению уровня Кг ДО Я ( шах - Д th) в результате чего Д Кщ уменьшается на участке ВС й считается постоянным, что приводит к пониженной скорости роста трещины на этом участке. Таким образом, 9( 1фект задержки в развитии трещины от пиковой растягивающей нагрузки учитывают не в прямой форме, а косвенно, через уменьшение А /Сдф на участке ВС, предположив его постоянство на этом участке, что также является условным. Далее делают допущение, что всякая сжимающая пиковая нагрузка, равная или превышающая предшествующую пиковую растягивающую нагрузку, полностью устраняет эффект задержки развития трещины, вызванный растягивающей нагрузкой. Поэтому пиковая сжимающая нагрузка в точке С (1 Л ши, I > та.х) полностью устраняет [c.209]

Влияние скорости приложения нагрузки иа предел выносливости изучено недостаточно, что затрудняет сопоставление кривых усталости, построенных при низких и высоких частотах. Поэтому основная область использов.пння ускоренных методов определения пределов выносливости металлов путем повышения частоты нагружения — получение данных для весьма больших баз испытания (10 циклов и более), что другими методами осуществить пока практически невозможно. [c.129]

Создание механических напряжений в ограниченной зоне контролируемого объекта позволяет активизировать имеющиеся и потенциальные дефекты в этой зоне и выявить их по возникающей АЭ. При этом появляется возможность определить местоположение дефектов, так как известна зона воздействия. Эффективный метод активизации дефектов - создание термических напряжений в области возможного их существования. Для этого применяется местный нагрев или охлаждение контролируемого объекта. При локальном нагреве объема контролируемого материала возникают преимущественно напряжения сжатия, которые способствуют закрытию микротрещин, вследствие чего АЭ возникает лишь в ограниченном количестве микродефектов. Более высокую чувствительность обеспечивает способ обнаружения и локализации дефектов, согласно которому контролируемое изделие подвергают предварительному механическому нагружению, после чего осуществляют ло -кальное охлаждение наиболее опасного участка изделия. С этой целью при -меняли сосуд с жидким азотом и помещенным в него электронагревателем, с помощью которого регулировали скорость испарения и, следовательно, интенсивность струи хладагента, направляемой на контролируемый участок изделия. [c.252]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...