Особенности напряженных состояний при пластичности и ползучести

ОСОБЕННОСТИ НАПРЯЖЕННЫХ СОСТОЯНИЙ ПРИ ПЛАСТИЧНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ [c.140]

Для многих отраслей техники характерны конструкции, работающие в условиях интенсивных тепловых и силовых воздействий. Работоспособность и долговечность таких теплонапряженных конструкций зависят от взаимосвязанных факторов, которые являются предметом изучения различных разделов механики теорий теплопроводности, термоупругости, пластичности и ползучести, механики разрушения и др. Однако особенности работы теплонапряженных конструкций требуют, как правило, совместного рассмотрения упомянутых разделов механики и их изложения с единых позиций. Такой путь позволяет инженеру-расчетчику ориентироваться во взаимосвязанных вопросах и квалифицированно подойти к решению достаточно сложных прикладных задач термопрочности. К таким вопросам прежде всего следует отнести постановку, методы и алгоритмы решения задач по определению температурного и напряженно-деформированного состояний элементов конструкций с учетом неупругого поведения материалов при переменных режимах тепловых й силовых воздействий с целью оценки работоспособности и долговечности теплонапряженных конструкций. [c.5]

В связи с этим максимальные упругие напряжения, очевидно, не определяют несущей способности корпуса и при пластичном материале й статической нагрузке могут быть достаточно высокими, но не превосходящими предел текучести и предел длительной прочности. Однако более подробный анализ прочности корпуса с учетом влияния упомянутых выше факторов, позволяющий детально проследить изменение напряженного состояния конструкции во времени, весьма важен. Поэтому особенно большое значение имеет разработанная в последнее время в ЦКТИ [68] программа расчета корпуса турбины для состояния не-установившейся ползучести. Программа предусматривает изменение температуры по толщине стенки и вдоль образующей корпуса и позволяет рассчитывать оболочку с произвольным очертанием меридионального сечения. Методика дает возможность определять напряжения и деформации конструкции за весь срок службы конструкции. [c.401]

Остаточные растягивающие напряжения создают в металле запас энергии, который может способствовать разрушению металла. Они также способствуют ускорению коррозионных процессов. Связанные с ними пластические деформации приводят к уменьшению пластичности соединения. Складываясь с рабочими напряжениями, остаточные напряжения ухудшают работоспособность конструкции сжатые элементы могут потерять устойчивость в элементах, работающих при переменных нагрузках, снижается предел выносливости в элементах, работающих на изгиб, уменьшается жесткость сечения за счет перехода части сечения в пластическое состояние. Остаточные напряжения существенно влияют на точность и стабильность размеров сварных деталей. При механической обработке за счет перераспределения остаточных напряжений происходит изменение формы и размеров детали. Под действием остаточных напряжений возникают деформации ползучести, особенно при повышенных температурах. При первом приложении рабочей нагрузки рабочие напряжения, складываясь с остаточными, могут в отдельных местах превысить предел текучести и вы-. звать пластические деформации. Происходящие под действием остаточных напряжений деформации обычно не превышают долей процента. [c.83]

Прогресс в теории неупругого деформирования, отмечаемый в последние два-три десятилетия, в существенной мере связан с актуальностью проблемы малоциклового разрушения для многих теплонапряженных и высоконагруженных конструкций современной техники. Необходимость расчета полей напряжений и деформаций при изменяющихся нагрузках и температурах потребовала переоценки простейших классических теорий пластичности и ползучести с точки зрения возможности отражения ими множества деформационных эффектов, которые при однократном нагружении не проявляются или признаются малосущественными. Оказалось, что разработка теории неупругого деформирования, удовлетворяющей новым требованиям, связана с немалыми принципиальными трудностями значительные затруднения возникали также при реализации поцикловых расчетов кинетики деформирования в связи с исключительно большой их трудоемкостью. На определенном этапе это предопределило преимущества приближенного подхода к оценке несущей способности конструкций, опирающегося на представления и методы предельного упругопластического анализа. Развитие, которое получил этот подход за последние десятилетия [16, 20], обеспечило ему довольно высокую эффективность при решении прикладных задач. С другой стороны, полученные в рамках теории приспособляемости (и ее дальнейшего обобщения — теории стационарных циклических состояний) четкие представления о различных типах поведения конструкции способствовали более глубокому пониманию многих характерных особенностей повторно-переменного деформирования. [c.7]

Для повышения адекватности описания знакопеременной пластичности и ползучести феноменологические модели приходится усложнять. Увеличивают число скрытых параметров состояния, используют многоповерхностные модели (предельную поверхность в пространстве напряжений, поверхность памяти в пространстве неупругих деформаций) [125] и т. д. Описание процессов деформирования еще более усложняется при попытках отражения влияния истории изменения температуры, взаимного влияния процессов быстрого неупругого деформирования (пластичности) и ползучести, эффектов непропорционального (в особенности циклического непропорционального) нагружения. Аналитические выражения становятся все более громоздки 0 тем самым все менее связаны с действительными закономерностями поведения материалов увеличение числа степеней свободы позволяет описывать разнообразные реальные и нереальные реологические свойства. Это стремление к описанию всех наблЮ [c.138]

Иными словами, твердые тела одновременно обладают некоторым сопротивлением начальной пластической деформации или пределом текучести (в этом их отличие от собственно жидкостей) и существенной зависимостью этого сопротивления от скорости (т. е. вязким поведением, подобно поведению вязких жидкостей). Явление по,тзучести, т. е. постепенного нарастания остаточной деформации во времени при достаточной температуре, есть важнейшее проявление вязко-пластических особенностей материалов. Подобно теориям пластичности (см. п. 5) на основе механики сплошных однородных сред, развиты математические теории ползучести, на основе которых проведены многочисленные расчеты [15]. Они позволили определить кривые релаксации по кривым ползучести (и наоборот), рассчитать ползучесть при сложных напряженных состояниях для труб под внутренним давлением, пластин, оболочек, вращающихся дисков и т. п. Далее, по кривым ползучести при простом напряженном состоянии (обычно при растяжении) и постоянной температуре рассчитана [c.138]

И. А. Одинг и 3. Г. Фридман [331] исследовали масштабный эффект при сложном напряженном состоянии на мягкой углеродистой стали в условиях ползучести. Они показали, что масштабный фактор независимо от вида напряженного состояния в значительной мере влияет на пластичность и срок службы изделий, причем это влияние при различных уровнях напряжения имеет одинаковый характер. ]У1асштабный эффект особенно существенно проявляется при малых толщинах (диаметрах) изделий — менее [c.200]

Характерные релаксационные свойства металлов, их ползучесть, своеобразное влияние температуры на механизмы пластичности и упрочнения лежат в основе как процессов механической и термической обработки металлов, так и их эксплуатации в изделиях и деталях машин, особенно в условиях новой техники, предъявляющей исключительно высокие требования к материалам, например, при высоких температурах. Этим объясняется особое внимание в наших работах к адсорбционным эффектам на металлах — адсорбционному пластифицированию, т. е. облегчению пластических деформаций, адсорбционному понижению прочности — возникновению хрупкого разрушения при весьма малых интенсивностях напряженного состояния, вплоть до самопроизвольного диспергирования вместе с тем в последнее время нами были обнаружены новые важные особенности адсорбционных эффектов на металлах под влиянием малых примесей или в присутствии тончайших покрытий легкоплавкого поверхностно-активного металла в условиях легкоподвижности его атомов в процессе двумерной миграции. Эти новые проблемы, связанные с возможностью [c.15]

Всестороннее изучение влияния легкоплавких металлических расплавов на прочность и деформируемость различных твердых металлов показывает, что это влияние ярко специфично. Эффект резкого понижения прочности и пластичности под действием расплавленного покрытия проявляется далеко не во всех случаях наличие или отсутствие этого эффекта и степень его проявления существенно зависят от ряда физикохимических факторов и, прежде всего, от физических и химических свойств данного металлического покрытия и данного твердого металла (расположения в периодической системе элементов Менделеева, валентности, кристаллографической структуры, способности к пластическому течению или склонности к хрупкому разрушению в отсутствие покрытия и др.). Чрезвычайно важную роль играют также условия деформирования образцов — температура, при которой проводятся испытания, скорость деформирования (в опытах с постоянной скоростью растяжения) или нагрузка (при испытаниях на ползучесть), характер напряженного состояния образцов. В ряде случаев,— например для галлированных образцов цинка и особенно олова, [c.198]

При растяжении в условиях ползучести цилиндрических образцов с кольцевыми надрезами из аустенитной и перлитной стали при различной степени концентрации напряжений, различной длительности и температуре испытания и пластичности стали сохраняется, хотя и в видоизмененной форме, ряд основных особенностей процесса пластической диформации и разрушения, установленных при обычном испытании на растяжение надрезанных образцов стали при комнатной температуре. Так, в условиях ползучести даже при длительности испытания свыше 3000 часов сохраняется резко выраженная неравномерность распределения напряжений и пластической деформации в объеме металла под надрезом и объемный характер напряженного состояния. [c.131]

Расчет с учетом истории нагружения обычно дает большее значение запаса местной статической прочности по сравнению с расчетом по деформационной теории для конечного состояния. Такое увеличение запаса связано с существенной релаксацией и перераспределением напряжений при циклическом нагружении. При оценке запаса шаговым методом определяющими являются напряжения установившегося цикла, которые существенно перераспределяются по сравнению с максимальными напряжениями первого цикла, близкими к напряжениям, получаемым с использованием деформационных теорий пластичности и ползучестн. Рднако условия разрушения, которые приняты при оценке прочности дисков, изучены недостаточно, особенно в связи с неоднородностью напряженного состояния и неизотермическим нагружением. При оценке запаса не учитывается влияние малоцикловой усталости, перерывов в работе. Расчет долговечности дисков с учетом повреждаемости из-за ползучести и малоцикловой усталости может быть проведен по формулам главы 2. При этом амплитуды деформаций в каждой точке диска (или напряжений) легко рассчитать по формулам этого раздела. [c.396]

Теория упругости даёт неизменный ответ 1 мм и 1000 кг1см . Однако уже из простых рассуждений станет ясным, что п15Ъгиб по прошествии ряда лет будет в несколько раз большим начального, а максимальное напряжение на десятки процентов меньшим. Расхождение теории и опыта происходит здесь оттого, что весьма малая пластическая деформация, не учитываемая законом Гука, непрерывно возрастает со временем и совершенно изменяет как первоначальный вид изогнутой оси балки, так и распределение напряжений по поперечному сечению. С точки зрения теории пластичности такое перераспределение напряжений и деформаций с течением времени есть результат црхледействия и релаксации. Эти свойства особенно сильно сказываются в материалах"-при высоких температурах они носят общее название ползучесть. Первоначальное упругое состояние тела, описываемое термо-упругими уравнениями Дюгамеля-Неймана, вследствие ползучести существенно изменяется уже за очень короткие интервалы времени и потому практически мало интересно для инженеров. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...