Разрушение при кратковременной ползучести

Таким образом критерий длительной прочности (3.106) работоспособен на всём реальном временном интервале от малых времён разрушения при кратковременной ползучести до достаточно больших времён разрушения при весьма длительной ползучести. Причём входящие в критерий длительной прочности (3.106) параметры легко определить на основе изложенного ниже расчётно-экспериментального метода, используя данные стандартных экспериментов. [c.108]

Разрушение при кратковременной ползучести [c.39]

Из представлений кинетической природы прочности твердых тел [57] вытекает утверждение об отсутствии принципиальных различий в общих закономерностях разрушения при кратковременном и длительном разрыве. На этом основании можно предположить, что влияние вида напряженного состояния на сопротивление разрушению при активном и пассивном деформировании подчиняется одним и тем же качественным закономерностям. Это обстоятельство важно потому, что оценка состоятельности того или иного критерия проводится сопоставлением результатов испытаний при сложном напряженном состоянии с данными расчета, экспериментальных же данных для такой проверки при кратковременном разрыве твердых тел гораздо больше, чем опытов по разрушению при сложном напряженном состоянии в условиях ползучести. Следовательно, общие закономерности влияния вида напряженного состояния на сопротивление разрушению можно выявить с большей достоверностью обработкой и анализом результатов испытаний при кратковременном разрыве и в условиях ползучести. [c.130]

В большинстве исследований влияния сложного напряженного состояния на сопротивление разрушению (особенно разрушению в условиях ползучести) опыты проводились в ограниченном объеме при малом количестве испытаний и варьировании вида напряженного состояния в небольших пределах всего трехмерного пространства (испытания тонкостенных трубчатых образцов от чистого сдвига до двухосного растяжения), параллельные опыты на один и тот же режим в большинстве случаев отсутствуют, В связи с этим используются такие методы обработки экспериментальных данных, которые допускают совместный анализ результатов различных исследований, проведенных в разных условиях на материалах разного класса. С этой точки зрения целесообразно использование безразмерных координат, когда все параметры напряженного состояния отнесены к какой-либо характеристике механических свойств материала, например к условному пределу длительной прочности за определенный срок службы или к сопротивлению разрушения при кратковременном разрыве в условиях одноосного растяжения [c.130]

Деформация ползучести и разрыв начинаются на границах зерен и проявляются в виде скольжения вдоль границ и разделения зерен. Таким образом, разрушение при ползучести является межкристал-лическим в противоположность, например, транскристаллическому разрушению в ироцессе усталости при комнатной температуре. Хотя ползучесть представляет собой явление пластического течения, в результате межкристаллического характера разрушения поверхность разрыва выглядит так же, как и при хрупком разрушении. Разрыв при ползучести происходит обычно без образования шейки и без каких-либо предупредительных эффектов. Современное состояние знаний не позволяет теоретически надежно предсказать характеристики поведения материала в момент разрыва при длительной или при кратковременной ползучести. Кроме того, корреляция между свойствами материала при ползучести и его механическими характеристиками при комнатной температуре, по-видимому, мала или отсутствует совсем. Поэтому данные испытаний при комнатной температуре и эмпирические методы экстраполяции этих данных трудно использовать для прогнозирования поведения при ползучести в ожидаемых эксплуатационных условиях. [c.433]

I. Подробно определите термины ползучесть, разрыв при длительной ползучести и разрыв при кратковременной ползучести, указав сходство этих трех видов разрушения и их различие. [c.467]

Существующие справочники по механическим характеристикам сталей и сплавов [3, 31, 51, 56, 57, 60, 61, 97 и др.] содержат сведения, относящиеся к деформированию и разрушению при кратковременном, длительном и циклическом нагружениях (многоцикловая усталость). В предлагаемом справочнике по-ви-димому впервые в мире сделана попытка охватить область мало-Циклового разрушения с учетом разнообразия программ нагружения, реализуемых в высоконагруженных и термонапряженных конструкциях. Программы могут содержать реверсы скорости деформации выдержки, в течение которых происходят ползучесть, релаксация напряжений либо оба процесса одновременно изменения температуры этапы непропорционального нагру- [c.3]

При весьма высоких напряжениях и малых временах разрушения, т. е. при кратковременной ползучести, на кривых ползучести отсутствуют [16, 48] первый и практически второй участки ползучести, и имеет место только третья стадия ползучести. Учитывая также, что в этих условиях отсутствует и охрупчивание материала, на основании (3.110) и (3.116) уравнение для скорости ползучести будет иметь вид [c.106]

Ползучесть. При высоких температурах существенное значение имеет явление ползучести материалов (крип), заключающееся в росте пластической деформации с течением времени при постоянном напряжении, не вызывающем пластических деформаций при кратковременном действии нагрузки. В зависимости от величины напряжения и температуры деформация, происходящая в результате ползучести, может либо прекратиться, либо продолжаться до разрушения материала. [c.114]

Деталь, проработавшая определенное время в условиях ползучести, разрушается при пластической деформации во много раз меньшей, чем при разрушении от кратковременной перегрузки при той же температуре. Повышение рабочих температур на тепловых электростанциях привело к тому, что многие детали работают в области температур, при которых проявляется ползучесть. [c.100]

Внешняя среда оказывает существенное влияние на свойства отожженного кобальта марки К2 при испытании на кратковременную ползучесть. При испытании на воздухе при 800—860 С кобальт упрочнялся быстрее, чем в вакууме 10 Па, вследствие окисляющего действия воздуха. Испытания в скоростном воздушном потоке показали еще большее упрочнение, чем в спокойном воздухе, на первой стадии ползучести, но при этом в 3—5 раз сокращалось время до разрушения последнее было хрупким. Величина деформации также сокращалась в 4—5 раз по сравнению с испытанием в спокойном воздухе [1]. [c.154]

Вязкое разрушение при ползучести по структурным признакам аналогично вязкому разрушению пластичных материалов при непрерывно возрастающих нагрузках (кратковременные испытания). Так же как и при непрерывно возрастающей нагрузке, вязкому разрушению при ползучести всегда предшествует большая макроскопическая пластическая деформация с образованием шейки на образце или выпучивания на трубе. [c.13]

Наряду с известными параметрами н зависимостями характеристики подобия кривых ползучести и длительной прочности, выражаемые через сопоставимые значения показателей степени уравнений для этих кривых, позволяют использовать результаты испытаний на ползучесть без разрушения при низких уровнях напряжений для предсказания долговечности. Предложения о построении кривых длительной прочности с использованием данных о виде длительного разрушения, об эквивалентных состояниях по структурной повреждаемости и развитии ядер деструкции направлены на активное использование результатов сравнительно кратковременных испытаний при высоких температурах для оценки долговечности в области более низких температур и напряжений. [c.22]

Если в процессе высокотемпературной ползучести, протекающей при определенном растягивающем напряжении а, меньшем предела текучести при растяжении, осуществляется кратковременная перегрузка сжимающей силой так, чтобы напряжение сжатия превысило соответствующий предел текучести при сжатии, а дальше напряжение возвращается к прежней величине ст, то возникшая в момент перегрузки мгновенно-пластическая деформация сжатия влияет на дальнейшее развитие деформаций ползучести. На протяжении некоторого отрезка времени после возвращения напряжения к прежней величине а скорость вязкопластического деформирования оказывается выше соответствующей скорости до перегрузки, которая создает таким образом раз-упрочняющий эффект (рис. 1.21). Вместе с тем, аналогичная перегрузка растягивающей силой вызывает эффект незначительного временного упрочнения. На этом примере видно, что механизмы мгновенно-пластического и вязкопластического деформирования могут определенным образом взаимодействовать друг с другом. Мгновенно-пластические деформации должны отражаться также и на сопротивлении длительному разрушению при ползучести, хотя экспериментально этот вопрос пока еще почти не изучен. [c.30]

Во втором случае экспериментальные исследования сосредоточены на получении исходных характеристик материалов по сопротивлению деформированию и разрушению. Эти характеристики определяются при испытаниях лабораторных образцов. Критерии повреждения устанавливаются на базе исследований основных механических закономерностей поведения материалов при кратковременном и длительном нагружении (ползучесть, длительная прочность и пластичность), при малоцикловом нагружении с выдержками и без выдержек. Указанные исследования позволяют сформулировать критерии образования и развития разрушения и уравнения состояния. [c.9]

При нормальном испытании на разрыв, т. е. при кратковременном воздействии нагрузки, металл при разрушении дает удлинение от 20 до 30%, т. е. опасные деформации, предшествующие разрушению, обнаруживаются визуально. Если же металл разрывается по причине ползучести, то удлинение его не превышает 1—8% и в таких случаях опасные деформации можно обнаружить только путем специальных измерений. [c.41]

Не останавливаясь на основных механизмах деформирования и разрушения металлов при высокотемпературной ползучести и механической усталости при низких и повышенных температурах [2], рассмотрим результаты исследований изменения структуры и физико-механических свойств металлов в режимах кратковременного и длительного термоциклического и комбинированного нагружения с ползучестью. [c.102]

Устойчивым упрочнением тела зерна процессы деформирования сдвигаются в приграничные области, где поведение карбидной фазы нестабильно. Экспериментальное подтверждение этому находим в изменении долговечности при наличии термоусталости и ползучести. Так, при переходе от кратковременных испытаний к испытаниям с выдержкой долговечность снижается в 2 раза. Одновременно происходит переход от транскристаллитного к смешанному разрушению, при этом в случае одинаковых режимов высокотемпературной длительной термоусталости долговечность крупнозернистой стали в 1,5 раза выше мелкозернистой. [c.120]

При использовании формулы (4) необходимо учитывать, что она справедлива лишь для одного вида разрушения и в относительно ограниченных пределах времени и температуры. Переход от внутризеренного к межзеренному разрушению меняет вид кривых длительной прочности. Третий период ползучести, для которого при внутризеренном разрушении характерно резкое нарастание относительного удлинения, сокращается, а во многих случаях практически отсутствует. Развитие межзеренного разрушения, вызывающего уменьшение времени до разрыва, сопровождается появлением излома прямой на логарифмическом графике (кривые 2 и 3 на рис. 14). В этих случаях зависимость lg от — 1 схематически изображается двумя участками / — внутризеренного разрушения, отвечающего кратковременным испытаниям II—межзеренного, при более длительных испытаниях. Для каждого из этих двух участков могут быть найдены определенные значения т в уравнении (4), причем для участка II значение т меньше. [c.22]

Много времени и усилий было затрачено на разработку методологии проведения таких испытаний на кратковременную ползучесть, по результатам которых можно было бы точно и надежно прогнозировать поведение материалов при длительной ползучести и их разрушение в условиях ползучести. По-видимому, однако, действительно надежные данные могут быть получены лишь с помощью проведения испытаний на длительную ползучесть, при которых, насколько это возможно, воспроизводятся эксплуатационные нагрузки и температурные условия. К сожалению, расчетчику невозможно долгие годы дожидаться получения необходимых данных для анализа разрушения при ползучести. Именно поэтому были разработаны некоторые практически полезные методы приближенного описания поведения материалов при длительной ползучести по результатам ряда кратковременных испытаний. [c.434]

При растяжении материала при постоянной температуре и с постоянной скоростью определяют соотношение напряжение — деформация, а также относительное удлинение при разрыве и относительное сужение. В общем эти прочностные свойства отличаются от свойств, определяемых при ползучести, однако начальная скорость деформации и результирующее напряжение находятся просто в обратном соотношении по сравнению с соотношением этих параметров при ползучести. В основном этот вид деформации характеризуется теми же явлениями направленной деформации и характеристиками разрушения, что и ползучесть. Но существуют различия в методах испытания, заключающиеся в том, что испытания на ползучесть осуществляют при сравнительно низких напряжениях, низкой скорости деформации в течение длительного времени. В отличие от этого кратковременные испытания на растяжение осуществляют при довольно высоких напряжениях, высокой скорости деформации. [c.13]

Напряжения, контролируемые нагрузкой, ограничивают с целью предотвращения пластичного разрушения под действием кратковременных нагрузок или разрушения при ползучести под действием длительного нагружения. Следовательно, допустимые напряжения, определяемые на основе указанных критериев, также могут быть двух видов. Напряжение 5о, приведенное в табл. 1.5, включает напряжения обоих видов —допустимое напряжение, определяемое на основе кратковременной прочности путем испытаний на растяжение St — допустимое напряжение, определяемое на основе длительной прочности путем испытаний на ползучесть. [c.38]

При высоких температурах и напряжениях (кратковременная — минутная или секундная ползучесть) стадия I (см. рис. АЗ.11), характеризующаяся убывающей скоростью, может отсутствовать. В некоторых случаях отсутствует и стадия II деформация после нагружения сразу же характеризуется возрастающей скоростью и вскоре заканчивается разрушением. При низком уровне напряжения стадия установившейся ползучести распространяется на большую длительность (> 30—80 тыс. ч). При низких температурах ползучесть часто ограничена I стадией, после которой скорость ползучести практически становится равна нулю (ограниченная ползучесть). Такой характер ползучести обнаруживается, например, при испытании жаропрочных сплавов при 20 °С, а-титановых сплавов при Т = 350 °С, сплавов на никелевой основе при 20—400 °С. При высоких напряжениях стадия неустановившейся ползучести (/) иногда переходит непосредственно в стадию ускоренной ползучести III). [c.79]

Для идентификации модели необходимы опыты по циклическому нагружению без выдержек (находятся с , и а ), опыты с двусторонней ползучестью (с, и а ), испытания на длительную прочность [функция 8 (а)], на разрушение при кратковременном статическом нагружении (величина при растяжении) Параметры li находятся в испытаниях с односторонним накоплением (например, быстрое циклическое нагружение с накоплением односторонней деформации определяет циклическое нагружение с односторонней выдержкой позволит затем найти 1 ). Параметры могут быть найдены в испытаниях со знакопеременной пластической деформацией с включением в один из по-луциклов выдержки. [c.219]

Большинство композитов, описанных в настоящей главе, есть непрерывные однонаправленные волокнистые композиты (НОВК), имеющие большую объемную долю волокон. В результате продольная прочность в основном определяется прочностью самих волокон. Таким образом, если волокна обладают свойством ползучести, то им обладают и композиты на их основе. В небольшом числе работ по композитам, армированным вольфрамом и бериллием, обнаружено разрушение при ползучести. С другой стороны, разрушение под нагружением может появиться как результат комбинации двух факторов статистической прочности хрупких волокон и временных свойств вязкоупругой матрицы. Такая комбинация создает вероятность непрерывного изменения напряженного состояния внутри композита, даже при испытании на разрушение. Эти изменения также приводят к явлению запаздывания разрушения. Поэтому очень важно рассмотреть как матрицу, так и волокно при изучении длительной прочности композита, причем нужно иметь в виду, что матрицы оказывают очень незначительное влияние на кратковременную продольную прочность композитов, но играют очень важную роль в его длительной прочности. Часть работ посвящена исследованию эффектов скорости деформации на прочность НОВК оказалось, что только армированные стеклом композиты, по-видимому, чувствительны к изменениям скорости. [c.269]

Работоспособность жаропрочных материалов в значительной степени зависит от сопротивления деформированию и разрушению при ползучести, а также от деформационной способности при ддитедьном разрыве. От характеристик пластичности зависит способность материала выравнивать напряжения в зоне их концентрации, ослаблять влияние кратковременных перегрузок, и, наконец, исчерпание деформационной способности приводит к преждевременным разрушениям. [c.67]

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]

В соответствии с этим представляется целесообразным располагать данными по ползучести, длительной прочности и разрушающим деформациям при соответствующих уровнях постоянных напряжений в широком диапазоне времени до разрушения, в том числе и для кратковременной ползучести. С другой стороны, было бы важно получить данные о сопротивлении циклическому деформированию и разрушению без учета в.пияния времени для того, чтобы оценить деформацию ползучести и циклическую пластическую деформацию, а также соответствующие им повреждения. Такие данные получить непосредственно из опыта представляет известные трудности, поскольку время цикла и общее время до разрушения в этом случае должны быть достаточно малы, чтобы не происходило развития деформаций ползучести и падения во времени пластичности и прочности. Следует заметить, что приемлемые в этом смысле частота и время до разрушения существенно зависят от температуры. [c.211]

С другой стороны, при выборе эксплуатационного цикла не следует принимать значения длительности, близкие к наиболее повреждающему циклу, так как в этом случае ресурс работы изделия будет сокращен. Причина такого влияния цикла малой длительности, в котором выдержка составляет минуты, заключается в кинетике релаксационного процесса, происходящего в течение выдержки. Характер изменения термонапряжений в процессе релаксации существенно различен в течение выдержки основная релаксация напряжений, развитие деформации ползучести (а следовательно, и повреждаемости) происходят именно в первые минуты процесса выдержки. Цикл без выдержки при /max не содержит деформации ползучести (если не считать кратковременную ползучесть, развивающуюся в процессе нагружения до выхода на /max) циклу с выдержкой 10— 15 мин соответствует деформация ползучести, несущественно превышающая деформацию при Тв=1- 5 мин, а длительность нагружения во втором случае значительно больше. Таким образом, при термонагружении циклами малой длительности быстро возрастают и число циклов и циклическая деформация ползучести, что и обусловливает минимальное время до разрушения [c.79]

Повышение температур сказывается на изменении статических и циклических свойств металлов и, следовательно, на процессах местного упругопластического деформирования и разрушения. При температурах, когда фактор времени проявляется несущественно (при отсутствии выраженных деформаций ползучести), изменение сопротивления образованию трещин малоциклового разрушения описывается через изменение характеристик кратковременных статических свойств [6, 7]. При этом уменьшение долговечности с повышением температур до 350° С у малоуглеродистых и низколегированных сталей связывается с деформационным старением (особенно при температурах 250—300° С) и уменьшением исходной пластичности. У низколегированных теплостойких сталей при температурах до 400° С уменьшение долговечности в зонах концентрации напряжений для заданных уровней номинальных напряжений объясняется уменьшением сопротивления унругонласти-ческим деформациям (при одновременном повышении предельных пластических деформаций). У аустенитных нержавеющих сталей [c.99]

Экспериментальные исследования последних лет показали, что на процессы термической усталости весьма существенное влияние может оказывать ползучесть. При наличии соответствующих условий в отдельных элементарных объемах тела возникает циклическое чередование кратковременной пластической и ползучей (вязкой) деформаций, протекающих в противоположных направлениях. Результаты вопытаний, проведенных на образцах и моделях конструктивных элементов [2, 3, 56, 57, 62, 85, 101, 164, 185], свидетельспвуют о том, что число циклов до разрушения при таком чередовании существенно сокращается. Этот тип разрушения по аналогии можно было бы называть тер МО вязкопластической усталостью, его изучение в чистом виде в настоящее время только начинается. [c.6]

Таким образом, связь между долговечностью и зернограничными выделениями частиц карбида MeaaQ оказывается сложной. Если при кратковременной термической усталости влияние пилообразного цикла не столь существенно, то в режимах с длительной выдержкой (особенно при высокой температуре) и в комбинированных режимах с умеренным и низким напряжением ползучести сильно сказывается нестабильность выделений карбида MeaaQ-Для этих режимов характерно накопление межзеренной повреждаемости. Обнаруженное металлографическим исследованием повторное растворение частиц карбида MeaaQ во второй половине испытания до разрушения способствует локализации процесса деформирования в приграничных областях, и следовательно, ускорению зарождения и развития микроповреждений на границах зерен. [c.118]

Оценка кратковременных свойств металла околошовной зоны недостаточна, так как в условиях эксплуатации ответственным за локальные разрушения является механизм ползучести. В связи с этим целесообразно проводить испытания синтетических образцов и на длительную прочность. На рис. 78 приведены построенные по первичным данным К. В. Любавского и М. М. Тимофеева такие зависимости длительной прочности и пластичности при 580° С основного металла и околошовной зоны стали 1Х14Н14В2М (ЭИ257). Последняя обладает меньшими прочностью и пластичностью. Однако если в отношении прочности эта разница сравнительно невелика, то пластичность околошовной зоны примерно [c.132]

Вместе с тем обоснование прочности и надежности деталей машин и элементов конструкций при кратковременном, длительном и циклическом эксплуатационном нагружении остается трудно решаемой в теоретическом и экспериментальном плане задачей. Это в значительной степени связано со сложностью детерминированного и стохастического анализа напряженного состояния в элементах конструкций при возникновении упругих и упругопластических деформаций и ограниченностью критериев разрушения в указанных условиях при использовании конструкционных материалов с различными механическими свойствами. Трудности, возникающие при исследовании напряжений и деформаций в наиболее нагруженных зонах в упругой и неупругой области объясняются отсутствием аналитического решения соответствующих задач в теориях упругости, пластичности, ползучести и, тем более, в теории длительной циютической пластичности. К числу решенных таким способо.м задач мог т бьггь отнесены те, в которых определяются номинальные напряжения и деформации при растяжении-сжатии, изгибе и кручении стержней симметричного профиля, нагружении осевыми уси- [c.68]

Статическая усталость (долговечность). Большинство материалов при длительном действии нагрузки способно разрушаться при эчительно меньшем напряжении, чем разрушающее напряжение, еделенное при кратковременных ис-чиях с увеличением нагрузки до тушения. В пластичных материалах разрушение наступает как конечная стадия их ползучести и часто называется разрушением при ползучести. В хрупких [c.81]

В общем случае кривая (I) имеет три характерных участка, соответствующих стадиям неустановившейся /, установившейся II и ускоряющейся III ползучести. Сравнительно кратковременная III стадия предшествует разрушению образца, причем сочетание значений Т, о v дает исходную информацию для получения характеристик длительной прочности материала. При достаточно высоком уровне напряжений II стадия может отсутствовать и, наоборот, при умеренных напряжениях и температурах на эту стадию приходится основная доля общего времени до момента разрушения i . JXля ряда материалов при высоких температурах отсутствует / стадия, а составляет лишь десятки секунд или минут (кратковременная ползучесть) [41 ]. [c.51]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...