Изотермических испытаниях

Расчеты сварочных деформаций и напряжений с использованием схематизированных диаграмм идеального упругопластиче-ского материала (см. рис. 11.4) или деформационных характеристик (см. рис. 11.2), полученных на основе изотермических испытаний образцов при постоянной скорости нагружения, следует рассматривать как приближенные. Для количественной оценки остаточных напряжений такие приближенные расчеты вполне достоверны и обеспечивают необходимую для практики точность.

В соответствии с экспериментальными данными по неизотермическому нагружению (см. рис. 2.5.1, а) деформации в циклах неизотермических нагружений могут быть рассчитаны с использованием величин параметров обобщенной диаграммы, полученных при изотермических испытаниях. На рис. 2.5.1, б дана зависимость ширины петель гистерезиса 6W в первом полуцикле при мягком изотермическом нагружений от степени исходного деформирования е(0) (заштрихованная область), а также приведены точки, полученные в испытаниях с переменными температурами 200 j± 600, 300 j± 600° С. Как видно из рисунка, параметр А, характеризующий связь 8W и ё(0), оказывается независимым от формы цикла нагрева. Аналогично и для циклических нагружений данные неизотермических и изотермических испытаний не различаются (рис. 2.5.2, а) и, следовательно, функция числа полуциклов и ее параметры оказываются неизменными.

Для проведения изотермических испытаний при активном нагружении с регистрацией диаграмм деформирования и основных механических характеристик статической прочности и пластичности материалов, а также осуществления циклических испытаний при мягком и жестком нагружении с получением диаграмм циклического деформирования и кривых усталости в Институте машиноведения используются установки собственной конструкции растяжения — сжатия механического типа с максимальной гру-зоспособностью ±10 тс. Они обладают широким диапазоном скоростей перемещения активного захвата (частота циклического

Для изучения закономерностей неизотермического деформирования используются установки циклического неизотермического кручения. Испытания в условиях сдвига имеют ряд методических преимуществ [236]. Установка циклического неизотермического кручения снабжена следящими системами с обратной связью по нагрузкам и температурам. Как нагружение, так и нагрев могут быть осуществлены по произвольным независимым программам. Система нагрева и нагружения включает аппаратуру и приборы задачи программы, приборы измерения программируемого параметра, снабженные реохордами обратной связи, а также усилительную аппаратуру с исполнительными элементами. Блок-схема установки приведена на рис. 5.4.1. Принцип работы и используемые элементы аналогичны описанным в этой главе на примере программных установок для изотермических испытаний.

В соответствии с экспериментальными данными по неизотермическому нагружению (см. рис. 6, 7) деформации в циклах неизотермических нагружений могут быть рассчитаны с использованием величин параметров обобщенной диаграммы, полученных при изотермических испытаниях. На рис. 8 дана зависимость ширины петель гистерезиса 6(1> в первом полуцикле при мягком изотермическом нагружений от степени исходного деформирования е^ (заштрихованная область), а также приведены точки, полученные в испытаниях с переменными температурами. Как видно из рисунка, параметр А, характеризующий связь 6W и е'0), оказывается независимым от формы цикла нагрева. Аналогично и для циклических нагружений данные неизотермических; и изотермических испытаний существенно не различаются (рис. 9) и, следовательно, функция числа полуциклов и ее параметры оказываются неизменными.

И НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Ниже рассматриваются особенности упругопластического деформирования неизотермических (термоусталостных) и изотермических испытаний с высокотемпературными выдержками, а также производится оценка таких испытаний с позиций деформационно-кинетического критерия длительной циклической прочности [12].

Ввиду небольшой величины односторонне накопленной деформации по сравнению с пластичностью, результаты изотермических испытаний с выдержками могут быть выражены в традиционной для усталостных испытаний форме зависимости пластической деформации от числа циклов до появления микротрещины. При этом в связи с выраженной кинетикой напряжений и деформаций необходимо рассмотреть, какие эффекты в определении долговечности может дать неучет указанной нестационарности процесса деформирования.

3) приближенная интерпретация данных по разрушению (появлению трещины) в форме уравнения (2) как с учетом фактического поциклового изменения деформаций, так и с использованием деформации в цикле, соответствующем 50 % долговечности образца, дает для рассматриваемых изотермических испытаний, когда доля длительного статического повреждения ds <^ 0,1, результаты, близкие к расчетным;

Поскольку деформации в циклах неизотермического малоциклового нагружения можно приближенно определить, используя результаты изотермических испытаний, предполагают, что существует поверхность термомеханического нагружения в координатах напряжение — деформация — температура.

В табл. 6.9 приведены максимальные температуры, при которых молибден сохраняет высокую коррозионную стойкость в различных жидких металлах в условиях длительных изотермических испытаний в ампулах. Коррозионная стойкость мало-

Учитывая отмеченную специфику деформирования при термоусталостном нагружении, в работе [103] предлагается метод оценки термической прочности с позиций деформационно-кинетического критерия малоциклового разрушения [129, 162], эксперт-ментально обоснованного в области повышенных и высоких температур при изотермических испытаниях материалов. Названный критерий, как отмечалось выше, описывает условия достижения предельного состояния по разрушению квазистатического и усталостного типов как для мягкого и жесткого, так и промежуточного между мягким и жестким характера нагружения, что охватывает особенности нестационарного циклического деформирования,, свойственные термоусталостным испытаниям.

В соответствии с экспериментальными данными по неизотермическому нагружению (см. рис. 2.5.1, а) деформации в циклах неизотермических нагружений могут быть рассчитаны с использованием величин параметров обобщенной диаграммы, полученных при изотермических испытаниях. На рис. 2.5.1, б дана зависимость ширины петель гистерезиса 6W в первом полуцикле при мягком изотермическом нагружений от степени исходного деформирования е(0) (заштрихованная область), а также приведены точки, полученные в испытаниях с переменными температурами 200 j± 600, 300 j± 600° С. Как видно из рисунка, параметр А, характеризующий связь 8W и ё(0), оказывается независимым от формы цикла нагрева. Аналогично и для циклических нагружений данные неизотермических и изотермических испытаний не различаются (рис. 2.5.2, а) и, следовательно, функция числа полуциклов и ее параметры оказываются неизменными.

Например, как видно из рис. 2.5.3, а, эквивалентной неизотермическому режиму (600 j± 125° С) температурой может быть принята в первом приближении температура порядка 525° С в изотермических испытаниях стали Х18Н10Т.

Другим примером рассматриваемого типа нагрева является нагрев изнутри трубчатых образцов специальным нагревателем. При изотермических испытаниях радиационный нагрев трубчатых образцов нагревателем, установленным во внутренней полости образца, сочетает в себе достоинства печного нагрева и нагрева пропусканием тока (индукционного) и представляется весьма рациональным [174, 286J.

В соответствии с экспериментальными данными по неизотермическому нагружению (см. рис. 6, 7) деформации в циклах неизотермических нагружений могут быть рассчитаны с использованием величин параметров обобщенной диаграммы, полученных при изотермических испытаниях. На рис. 8 дана зависимость ширины петель гистерезиса 6(1> в первом полуцикле при мягком изотермическом нагружений от степени исходного деформирования е^ (заштрихованная область), а также приведены точки, полученные в испытаниях с переменными температурами. Как видно из рисунка, параметр А, характеризующий связь 6W и е'0), оказывается независимым от формы цикла нагрева. Аналогично и для циклических нагружений данные неизотермических; и изотермических испытаний существенно не различаются (рис. 9) и, следовательно, функция числа полуциклов и ее параметры оказываются неизменными.

Например, как видно на рис. 11, эквивалентной неизотермическому режиму 600 j± 125° С температурой может быть принята температура порядка 525° С в изотермических испытаниях стали Х18Н10Т.

Анализ результатов испытаний жаропрочных сплавов с различными прочностными и деформативными свойствами показывает, что сопротивление малоцикловой усталости зависит прежде всего от режима неизотермического нагружения и длительности цикла нагружения. Кривые усталости, полученные при противофазном неизотермическом нагружении, достаточно систематически совпадают с кривыми усталости для максимальной температуры цикла, построенными при изотермических испытаниях.

кой разгрузки (рис. 5.2, а). Такая поверхность для данного полуцикла образуется семейством обобщенных диаграмм деформирования, полученных в изотермических испытаниях и совмещенных в точке разгрузки. В этом случае при отсутствии эффектов ползучести уравнение (2.5) приобретает вид

систем программирования нагрузок или деформаций при изотермических испытаниях (контактные группы при ступенчатых режимах, аналоговые программаторы формы цикла, включая амплитуды, частоты и выдержки, управляющие электронные цифровые вычислительные машины);

системы программирования нагрузок (деформаций) и температур при неизотермических испытаниях с применением указанных выше устройств.

Анализ результатов испытаний жаропрочных сплавов с различными прочностными и деформативными свойствами показывает, что сопротивление малоцикловой усталости зависит прежде всего от режима неизотермического нагружения и длительности цикла нагружения. Кривые усталости, полученные при противофазном неизотермическом нагружении, достаточно систематически совпадают с кривыми усталости для максимальной температуры цикла, построенными при изотермических испытаниях.