Деформация. Определение ползучести

ДЕФОРМАЦИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ - [c.9]

Существуют различные методы определения ползучести, предусматривающие испытания на кручение, изгиб, сжатие или растяжение. Последний вид испытаний является наиболее распространенным. Испытания на ползучесть отличаются от обычных испытаний на растяжение тем, что они предполагают длительное воздействие нагрузки при постоянной температуре и измерение в процессе испытания очень малых деформаций в зависимости от времени. Часто встречается также и другая характеристика оценки жаропрочности материала предел длительной прочности, представляющий собой напряжение, вызывающее разрушение образца при определенной температуре за соответствующий интервал времени. [c.227]

Устанавливая предельно допустимую величину пластической деформации, пределом ползучести называют напряжение, которое при данной температуре за известный промежуток времени вызывает определенную величину деформации. Так, например, для заданных условий предел ползучести можно определить как напряжение, которое при постоянной температуре 600° С за 100 000 ч вызывает деформацию 1%. [c.102]

Если повторные неупругие деформации возникают при повышенных и высоких температурах, то к пластическим деформациям добавляются деформации циклической ползучести и малоцикловые повреждения суммируются с длительными. В этом случае определение прочности и ресурса проводится по критериям длительной циклической прочности [2, 10, 11]. Напряженно-деформированные состояния и условия разрушения по критериям длительной циклической прочности формулируются и записываются в кинетической постановке. Эти вопросы также отражены в настоящей монографии. [c.12]

При определении механических характеристик вязко-упругих материалов проводят опыт, суть которого показана на рис. 22.21. Образец, находящийся в условиях ползучести, в момент времени t мгновенно разгружают. Упругие деформации Бе исчезают, а составляющая полных деформаций, обусловленная ползучестью, начинает со временем убывать. Такой процесс называется релаксацией деформаций или последействием. При этом в зависимости от свойств материала и условий проведения опыта диаграмма, соответствующая участку релаксации деформаций, может стремиться к нулю (кривая 1), что соответствует [c.520]

Описанный выше способ определения внутренних напряжений при ползучести позволяет эффективно исследовать механизм деформации при ползучести. Кроме того, он дает возможность рассмотреть деформационное поведение материала при ползун чести при переменном напряжении или переменной температуре. Также можно ожидать, что этот способ окажется эффективным средством исследования и анализа проблем деформации и разрушения при наложении ползучести и усталости, а также проблемы сопротивления термической усталости. [c.73]

Рассмотрим кинетику напряжений и деформаций в этом диске, определенных при учете деформаций ползучести при той же программе нагружения. На рис. 3.21, <3 показано развитие пластической деформации в диске. Из сравнения с предыдущими результатами следует, что ползучесть заметно влияет на накопление пластической деформации. По всему полотну диска пластическая деформация меньше, чем деформация, определенная без учета ползучести, и к четвертому циклу ее накопление прекращается. В области шейки происходит более интенсивное накопление пластической деформации, вызванное перераспределением напряжений по полотну диска из-за ползучести, [c.110]

На рис. 1.2 схематически показаны различные методы определения ползучести полимеров и материалов на их основе. В этих методах строят кривые ползучести, т. е. определяют деформацию как функцию времени или отношение деформации к действующему напряжению так называемую податливость при ползучести (величину, обратную модулю), как функцию времени. Податливость при ползучести будет обозначаться J (1). (Некоторые авторы символом J обозначают податливость при сдвиге, а В — при растяжении, однако в настоящей книге это различие проводиться не будет.) После снятия нагрузки наблюдается возврат к первоначальной длине или форме образца кривая в координатах деформация — время после снятия нагрузки называется кривой возврата (упругого восстановления). [c.16]

Здесь X — часть общей остаточной неупругой деформации 8а — общая неупругая деформация при ползучести. Величина Та может быть найдена из определения при ползучести или х при упругом последействии. Хотя уравнения (3) и (4) справедливы для любого напряженного состояния, большинство опытов было проведено при кручении с использованием крутильного маятника с подвесной катушкой гальванометра на проволочных образцах. Проволочные образцы упрощают опыты по закалке, так как они легко могут быть нагреты электрическим током. [c.359]

В введении уже упоминалось о том, что в деформацию при ползучести вносят вклад межкристаллитные повреждения, такие, как возникновение межкристаллитных пор и трещин на границах зерен. Рост межкристаллитных почти сферических пор при определенных внешних условиях может происходить только путем диффузии. В таком случае речь идет о диффузионной кавитационной ползучести. [c.190]

Релаксационный метод определения ползучести предусматривает наличие постоянной температуры образца при постоянном его суммарном удлинении, которое состоит из упругого и пластического удлинения. При сохранении постоянства длины напряженного до известной степени образца величина пластических деформаций увеличивается за счет соответственного уменьшения упругой деформации. С уменьшением упругой деформации понижается напряжение в образце и уменьшается сила его сопротивления деформированию. Следовательно, процесс характерен тем, что напряжение и нагрузка с течением времени снижаются самопроизвольно, без участия экспериментатора. В результате испытания получают кривую в координатах напряжение—время . [c.351]

При определении по величине деформации предел ползучести обозначают буквой ст с тремя числовыми индексами двумя нижними и одним верхним. Первый нижний индекс обозначает заданное удлинение (суммарное или остаточное) в % второй нижний индекс — заданную продолжительность испытания в часах верхний индекс — температуру в ° С. Так, например, °о°2/юо — напряжение, вызывающее деформацию ползучести 0,2% за 100 ч при температуре 800° С. В большинстве случаев предел ползучести определяют по остаточной деформации. [c.126]

Неоднократные попытки разработать ускоренные методы определения ползучести не привели к положительным результатам, так как наиболее показательны длительные испытания в области установившейся ползучести, требующей длительных выдержек под нагрузкой. Это связано с тем, что в условиях высоких температур физико-химические свойства материалов под нагрузкой зависят от продолжительности воздействия. Приближенная оценка сопротивления пластическим деформациям при повышен- [c.146]

Зависимость упругости и температурного расширения от температуры. В литературе имеются скудные сведения об экспериментальном определении модулей упругости и сдвига при сравнительна высоких температурах, приближающихся к температуре плавления 0 тела. Значения этих модулей, определенные из статических испытаний при повышенной температуре, могут оказаться заниженными из-за неизбежной пластической деформации и ползучести, которые становятся существенными при высоких температурах, в особенности для ковких металлов. Более достоверные результаты получаются при динамических испытаниях, когда образец заставляют совершать упругие колебания. [c.40]

Определение ползучести может производиться при растяжении, кручении, изгибе и других более сложных деформациях. Однако основным видом испытания является определение ползучести при растяжении. [c.24]

В статье И. А. Биргера [И] изложен метод определения напряжений и деформаций в элементах конструкций с учетом пластических деформаций и ползучести в общем случае неизотермического нагружения. Для описания пластических деформаций использована как теория упругопластических деформаций, так и теория течения. Для отражения ползучести применены теории течения и упрочнения. Полученные системы уравнений решены разработанным автором методом переменных параметров упругости [8] и методом дополнительных деформаций. [c.222]

Приведенные выше методы расчета прочности лопаток позволяют определить распределение напряжений по сечению лопатки и по ее длине с учетом распределения температур для любого режима работы двигателя. Расчеты с учетом пластических деформаций и ползучести дают значения остаточных деформаций во всех точках лопатки по истечении определенного времени работы на режиме. Эти данные являются исходными для оценки малоцикловой термоусталости лопатки турбины и определения ее наиболее опасной зоны. [c.259]

Это уравнение применимо как при постоянных нагрузках, так и при переменных. Скорость ползучести в общем случае зависит ие только от напряжения, но й от температуры. Уравнение (194.1) можно применять тогда, когда нас интересует определение деформации при ползучести, притом деформации значительной, во много раз превосходящей начальную деформацию. [c.436]

Так, стационарная турбина работает несколько лет естественно, что жаропрочность материала должна быть такова, что за это время деформация под действием ползучести не превзойдет определенной расчетной величины, например 1% за десять лет. [c.457]

К разрушениям второго типа, которые могут происходить также при различных схемах нагружения, следует отнести разрушения, для которых критические параметры существенно зависят от времени нагружения в том или ином виде. Типичным примером является разрушение, получившее в литературе название разрушение при взаимодействии ползучести и усталости [240, 341] при циклическом нагружении в определенном температурном интервале долговечность при одной и той же амплитуде деформации зависит от скорости деформирования, значительно уменьшаясь при малых эффективных скоростях деформирования, в частности при циклировании с выдержками. На стадии развития усталостного повреждения также известны многочисленные экспериментальные данные о влиянии частоты нагружения в определенных условиях, особенно в коррозионной среде, на скорость роста усталостных трещин [199, 240, 310, [c.150]

Другой наглядный пример разрушений второго типа дают испытания в условиях ползучести в определенных условиях нагружения критическая деформация в момент разрушения оказывается существенно зависящей от скорости ползучести [256, 342]. [c.151]

Повреждение, обусловленное интенсивным порообразованием по границам зерен в материале, может приводить к значительному его разрыхлению. В этом случае проведение независимого (несвязного) анализа НДС и развития повреждений в материале дает значительные погрешности. Например, отсутствие учета разрыхления в определенных случаях приводит к существенному занижению скорости деформации ползучести и к снижению скорости накопления собственно кавитационных повреждений. В настоящее время связный анализ НДС и повреждаемости базируется в основном на феноменологических подходах, когда в реологические уравнения среды вводится параметр D, а в качестве разрушения принимается условие D = 1 [47, 50, 95, 194, 258, 259]. Дать физическую интерпретацию параметру D достаточно трудно, так как его чувствительность к факторам, определяющим развитие межзеренного повреждения, априорно предопределена той или иной феноменологической схемой. Так, во многих моделях предполагается, что D зависит только от второго инварианта тензора напряжений и деформаций и тем самым исключаются ситуации, когда повреждаемость и, как следствие, кинетика деформаций (при наличии связного анализа НДС и повреждения) являются функциями жесткости напряженного состояния. [c.168]

В некоторых работах установлено положительное влияние-предварительной деформации определенной величины на сопротивляемость ползучести [46—50 и др.]. Так, исследованиями М. В. Приданцева и К. А. Ланской [47] на хромомолибдено-ванадиевой стали установлено, что после предварительной деформации растяжением на 10% происходит существенное повышение сопротивляемости ползучести стали. По данным Г. Я. Козырского [49], срок службы образцов никеля существенно повышается, если их предварительно деформировать на [c.28]

Когда в уравнении (1.30) превалирует т. е. когда весь процесс контролируется решеточной диффузией, выражение (1.29) соответствует деформации, которая известна как ползучесть Набарро — Херинга. Она характерна для высоких температур. При низких же температурах лимитирующим фактором служит зернограничная диффузия и соответствующая ей деформация называется ползучестью по Коблу. Кроме того, Эшби [31, 32] отмечает, что в определенных условиях заметную роль также могут играть и другие механизмы, например, механическое [c.26]

Погрешность определения деформации радиационной ползучести обусловлена неоднородностью материала по прочности, степени совершенства кристаллической структуры, текстуры. Наряду с этим имет место некоторая неточность в определении величины передаваемой на каждый образец нагрузки, темпе-оатуры и флюенса нейтронов при работе реактора на разных [c.144]

Пластическая деформация и ползучесть могут заметно уменьшить измеренные значения статических модулей упругости, поэтому динамический модуль упругости оказывается больше статического (модуль упругости при статическом растяжении жестких асбопластмасс составляет 1-—13 ГПа, модуль, определенный ультразвуковым методом, 20—25 ГПа). Модуль упругости является характеристикой, необходимой при оценке прочности материала. При упругом контактировании трущихся поверхно- [c.161]

В случае малоцикловой усталости деформационная анизотропия играет определяющую роль, поэтому от соотношений (2.31) приходится отказываться. Для циклического нагружения при линейном напряженном состоянии кривые деформирования в конкретных циклах могут быть исследованы экспериментально, причем рекомендуется [18, 41, 79 J отсчитывать деформации обратного хода каждый раз от того состояния, в котором путь нагружения меняет свое направление. Применительно к ряду исследованных материалов подобные кривые, представленные схематически на рис. 2.5, оказываются общими для всех уровней напряжений [18, 42, 65], хотя могут зависеть при этом от коэффициента асимметрии цикла нагружения. Располагая наборомтаких кривых, можно определять в соответствующих циклах ширину петель гистерезиса. Для определения деформации циклической ползучести необходимо располагать еще и набором кривых деформирования в каждом цикле при прямом ходе нагружения, причем и здесь деформация отсчитывается от состояния, в котором путь нагружения изменяет свое направление (ср. рис. 1.10). Как при прямом ходе нагружения, так и при обратном (рис. 2.5, 2.6) односторонне накопленная пластическая деформация в N-u цикле равна сумме деформаций +. .. + [c.54]

Таким образом, необходимо отметить, что явление холодной ползучести, отя и требует определенного внимания, но не может рассматриваться в качестве отрицательной характеристики конструкционных титановых сплавов по ряду причин. Действительно, при коэффициенте запаса 1,5 (минимальный для машиностроения) рабочие напряжения составляют 0,7 ia, т. е. близки к условному пределу ползучести и деформация ползучести ничтожно мала (--1% за 100 000 ч). При коэффициенте запаса 2 СТрад = 0,5(1 и, в частности, на сплаве Ti—6А1—2Nb—ITa—0,8Мо накопленная деформация не достигает 0,3% за 30 лет [9]. Следовательно, даже при минимальных запасах прочности явление ползучести в конструкциях не реализуется. Следует учитывать, что в плоском напряженном состоянии, а также в результате наклепа или поверхностной пластической деформации сопротивление ползучести увеличивается. Наконец,, важным обстоятельством является то, что титан, а-сплавы, отожженные а + р-сплавы не охрупчи-ваются под напряжением. При ползучести образец разрушается после накопления такой деформации, при которой он разрушается при испытании на разрыв. Поэтому на основании известных значений б. If, 6 , и т. п. долговечность элементов конструкций надежно прогнозируется путем несложных расчетов. [c.129]

Регистрируемое на различных этапах термоцикла изменение размеров образцов является суммарным и состоит из деформации нормальной ползучести (внешние напряжения не превышают предел текучести ни одной из фаз), объемного эффекта фазового превращения и трансформационной деформации. Поэтому величина деформации за цикл должна зависеть от темпа смены температур и величины температурных градиентов. Авторы работы [294] такой зависимости не обнаружили. Однако в железе высокой чистоты, например при термоциклировании с перепадом температур, появляются деформации, которые не являются следствием внешней нагрузки [331]. В связи с этим авторы работ [287, 348] при изучении эффекта внешней нагрузки предприняли меры с целью устранения влияния продольных температурных градиентов. В отличие от работы [294], на железе и стали обнаружена зависимость остаточной деформации от скорости фазового превращения. Клинард и Шерби [287] дифференцировали размерные изменения, обусловленные трансформационной деформацией, нормальной ползучестью и различием удельных объемов феррита и аустенита как и авторы [294], они пришли к выводу, что трансформационная деформация при нагреве образца значительно больше, чем. при охлаждении. Петче и Штанглер [348] варьировали в широком диапазоне длительность термоцикла, интервал температурных колебаний и скорость изменения температуры. Ими показано, что при широком температурном интервале (примерно 200° С), в котором полиморфные превращения железа происходят полностью, деформация за определенное время пропорциональна числу циклов и трансформационная пластичность почти не зависит от скорости изменения температуры и длительности цикла. При узком интервале температурных колебаний (примерно 60° С) деформация за одно и то же время испытания почти одинакова и не зависит от числа циклов и скорости изменения тем- [c.69]

Ползучесть при продольном сдвиге. Продольный сдвиг моносяоя - это вид нагружения, при котором наиболее сильно проявляются вязкоупругие свойства полимерного связующего. Для определения ползучести монослоя по де-формативным свойствам компонентов воспользуемся расчетной моделью (см. рис. 5.1.2). Согласно этой модели материал состоит из неограниченного числа слоев бесконечно малой толщины, параллельных плоскости нагружения. Полагается, что каждый слой находится в однородном напряженном состоянии и средние деформации всех слоев в любой момент нагружения одинаковы. Деформация сдвига слоя складывается из деформаций полимерного связующего и волокон. В процессе ползучести напряжения в компонентах монослоя меняются, т.е. происходит их перераспределение во времени. Таким образом, эпюры распределения напряжений сдвига в момент нагружения и при любом фиксированном значении времени нагружения различны. В результате решения системы уравнений равновесия с учетом закона деформирования компонентов (5.1.39) получается закон деформирования моносяоя при продольном сдвиге [c.290]

В разделе 3.2.2 рассмотрено изменение внутренних напряжений при высокотемпературной деформации известны [39] способы определения внутренних напряжений с использованием явления релаксации. Например, если осуществить испытания на релаксацию при длительном времени, то напряжения, падая до некоторой величлны, затем становятся постоянными. Можно считать, что это постоянное напряжение соответствует величине внутреннего напряжения. Кроме того, если резко уменьшить напряжение в процессе испытаний на ползучесть, а затем поддерживать его постоянным в состоянии, когда не происходит ползучести в течение некоторого (продолжительного) времени, то это напряжение можно рассматривать как величину внутреннего напряжения, соответствующего приложенному напряжению и деформации непосредственно перед уменьшением напряжения. При таком подходе можно отметить, что деформация ползучести с учетом релаксации при постоянной общей деформации соответствует промежуточной деформации между ползучестью при постоянном внешнем напряжении и ползучестью в том случае, когда приложено напряжение, равное по величине внутреннему напряжению (релаксация с постоянной вс после некоторого момента времени). [c.89]

Исследование вязкоупругих свойств. При проектировании конструкций из термопластиков необходимо учитывать ползучесть этих материалов, заключающуюся в постепенном нарастании деформаций при действии постоянно приложенной нагрузки. В связи с этим деформации не могут быть представлены однозначно в виде функции напряжения, за исключением ограниченного по времени периода нагружения, для которого возможно приближенное описание реального поведения материала. Однако при малых деформациях определенные пластики можно рассматривать как обладающие линейной вязкоупругостью. Например, можно принять, что прогиб при изгибе невесомой балки длиной L под действием нагрузки W, приложенной в середине пролета балки, равен WL I48E,L, где Et — модуль упругости при ползучести, который зависит от длительности нагружения. Модуль Et можно подобрать для каждого вида деформации методом последовательных приближений. Из рис. 6.21 видно, что такой подход правомерен и для трехслойной балки при длительности действия нагрузки до 350 ч, когда имеется точное совпадение расчетных и экспериментальных данных. [c.157]

При продольно-поперечном изгибе двутавровой модели стержня в одной из полок с некоторого момента времени начинается разгрузка. Определение критического времени с учетом разных скоростей ползучести в полках при а > О и d < О провел Хофф [235]. Вёбеке [301], анализируя решения [274, 235], обнаружил, что используемые соотношения учитывают как мгновенную упругопластическую деформацию, так и деформацию установившейся ползучести. Учет мгновенной пластической деформации при росте напряжения в одной из полок в процессе выпучивания приводит к уменьшеникх [c.265]

Метод с использованием точки перегиба невыгоден тем, что для получения всех величин т необходимо иметь почти полные кривые ползучести или упругого последействия. Вероятно, более правильные значения т можно получить из анализа, который предполагает определенную форму спектра времен релаксации. Так называемая логарифмически нормальная форма распределения, предложенная Новиком и Берри [6, 7], обладает важным достоинством в том отношении, что она выбрана на основании приемлемой физической модели. При логарифмически нормальном распределении предполагается, что интенсивность релаксации имеет гауссовское распределение в зависимости от логарифма времени около наиболее вероятного времени релаксации Тт. Новик и Берри показали, что эта форма распределения точно соответствует данным по зинеровской релаксации для сплавов Ag—Zn. Так как для исследованных сплавов ширина релаксационного спектра относительно узка, то в пределах точности эксперимента опытным данным соответствуют и другие спектры времен релаксации. Единственным дополнительным параметром, введенным в логарифмически нормальное распределение времен релаксации, является величина р — полуширина спектра в точке, соответствующей 1/е максимальной его величины. Для данной величины р неупругая деформация при ползучести зависит только от tfxrn> Эта функциональная зависимость была табулирована [G] так, что если известно то Тт может быть легко получена из опытов по релаксации. Этот метод анализа был успешно использован для нахождения временной зависимости Тт [8], Для справедливости этого метода необходимо, чтобы форма спектра времен релаксации оставалась постоянной при изменении Тт со временем. Таким образом, этот метод применим только тогда, когда отклонение от равновесия невелико так, что в металле имеется небольшой градиент концентрации вакансий. [c.360]

В общей картине деформирования полимерных материалов, как уже отмечалось в гл. 1, важное место занимают деформации наследственной ползучести. Самой общей формой записи физически нелинейных деформаций является кратноинтегральный ряд Вольтерры [212] — см. уравнение (1.33). При использовании этой зависимости возникают значительные трудности как при обращении нелинейных операторов, так и при определении характеристик материала, количество которых быстро возрастает с ростом степени нелинейности. [c.154]

Рассмотрим результаты экспериментов, характеризующие влияние скорости деформирования на критические параметры, контролирующие предельное состояние материала, и сопоставим их с механизмами накопления повреждений и разрушения. Основная закономерность, которая наблюдается при различных схемах деформирования в условиях, когда скоростные параметры нагружения влияют на характеристики разрушения, состоит в уменьшении критических значений этих характеристик при снижении эффективной скорости деформирования. Так, при испытании на ползучесть в определенном температурном интервале снижение скорости установившейся ползучести, вызванное уменьшением приложенных напряжений, может приводить к уменьшению деформации ef, соответствующей разрушению образца. В качествее примера на рис. 3.1, а приведены результаты опытов на ползучесть для ферритной стали, содержащей 0,5% Сг, 0,25% Мо, 0,25% V, при 7 = 550°С и напряжении а =150- 350 МПа [342]. При скорости установившейся ползучести порядка 10 3 с деформация до разрушения образца составляет всего несколько процентов. [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...