Изменений напряжений

На первых двух стадиях периода зарождения усталостных трещин, хотя и происходят изменения в структурном состоянии материалов, однако механические свойства при этом практически не изменяются. На стадии же циклического упрочнения (разупрочнения) происходит интенсивное изменение механических свойств до определенного числа циклов, которое зависит от амплитуды приложенной нагрузки, после чего достигается стабилизация этих свойств или их значения изменяются мало. Для исследований изменений механических свойств в процессе циклического деформирования используют петлю механического гистерезиса, форма и площадь которой меняются в процессе нагружения. Характерные параметры петли гистерезиса изображены на рис. 5,а, наиболее важные методики испытаний на усталость схематически показаны на рис. 12. Наиболее часто применяемый в настоящее время метод испытания с контролируемым напряжением, при котором в образце всего испытания поддерживается постоянство двух граничных напряжений цикла, показан на рис. 12,а. Две приведенные на этом рисунке петли гистерезиса отражают реакцию материала на внешнюю нагрузку в два различных момента времени. При этом методе испытания достаточно определять лишь изменение ширины петли гистерезиса, которая, например, уменьшается для циклически упрочняемых материалов и растет для циклически разупрочняющихся. При испытаниях на усталость с предварительно заданными границами суммарной деформации, помимо измерения амплитуды пластической деформации, следует также определять изменение амплитуды напряжения цикла (рис. 12,6). В фундаментальных металловедческих исследованиях предпочитают применять испытания с постоянной амплитудой пластической деформации за цикл (рис. 12, в). Изменение механических свойств при этом проявляется в изменении

Кроме рассмотренных закономерностей изменения механических свойств мягких прослоек в виде симметричной параболы и симметричной линейной неоднородности (соответственно кривые 2.3, см. рис 2.6,я) на практике также встречаются распределения свойств поперек сварного шва, представляющие собой комбинацию данных изменений с несимметричной неоднородностью сварного стыка (на рис. 2.6,6 кривые 5. 6). Нетрудно заметить, что разработанные в настоящей работе расчетные методики, позволяющие по отдельности оценить влияние как несимметричной неоднородности сварного стыка, так и неоднородность свойств мягких прослоек, моглт быть использованы и при анашизе несущей способности соединений с рассматриваемой комбинацией изменений механических свойств. Так, например, для соединений, изменение механических свойств в которых описывается кривой 5, на первом этапе необходимо определить в соответствии с рекомендациями (3 76) эквивалентное значение степени механической неоднородности соединения Кв^. а затем, принимая А'В1 = А'", в соответствии с процедурой расчета оценить прочность рассматриваемого соединения по (3.74) с учетом коррекции по к в виде кпр = к/пр при определении Кк. Аналогичным образом расчет ведется и для случая, когда изменение свойств поперек сварного соединения, описывается кривой 6 (см. рис. 2.6,6).

стали Х18Н9ТЛ при давлении 70—100 МН/мй достигнуто плотное строение отливки по всему объему со структурой из равноосных кристаллов. Микроструктура стали состоит из раздробленного первичного аустенита, а карбиды измельчены и равномерно распределены по всему полю аустенитных зерен [15]. Поэтому закаленная с температуры 1050° С сталь, хотя и отличается большим растворением карбидов, не имеет заметных изменений механических и других свойств.

Кроме рассмотренных закономерностей изменения механических свойств мягких прослоек в виде симметричной параболы и симметричной линейной неоднородности (соответственно кривые 2,3, см. рис. 2.6,а) на практике также встречаются распределения свойств поперек сварного шва, представляющие собой комбинацию данных изменений с несимметричной неоднородностью сварного стыка (на рис. 2.6,6 кривые 5, 6). Нетрудно заметить, что разработанные в настоящей работе расчетные методики, позволяющие по отдельности оценить влияние как несимметричной неоднородности сварного стыка, так и неоднородность свойств мягких прослоек, могут быть использованы и при анализе несущей способности соединений с рассматриваемой комбинацией изменений механических свойств. Так, например, для соединений, изменение механических свойств в которых описывается кривой 5, на первом этапе необходимо определить в соответствии с рекомендациями (3 76) эквивалентное значение степени механической неоднородности соединения ^вэ, а затем, принимая Квэ = К™, в соответствии с процедурой расчета оценить прочность рассматриваемого соединения по (3.74) с учетом коррекции по к в виде кпр = к/^р при определении ^к. Аналогичным образом расчет ведется и для случая, когда изменение свойств поперек сварного соединения, описывается кривой 6 (см. рис. 2.6,6).

Медь широко используют для изучения механизма влияния излучения, но как технический материал она имеет ограниченное применение в реакторах. Изучение влияния радиации на медь основано на экспериментальном определении изменений механических свойств, внутреннего трения, электросопротивления и магнитных свойств.

В предыдущих разделах этой главы кратко обсуждался механизм изменения свойств металлов и сплавов в результате облучения. Помимо-весьма значительных изменений механических свойств наблюдаются, правда в меньшей степени, изменения некоторых физических свойств металлов. В данном разделе обсуждается влияние радиации на электросопротивление, коэффициент термического расширения, коэффициент диффузии и плотность.

Результаты исследований показали, что длительное влияние статических напряжений и среды не вызывает существенных изменений механических свойств и коррозионного растрескивания. В то же время циклическими испытаниями установлено, что у образцов сварных соединений значение условного предела выносливости значительно меньше, а интенсивность снижения коррозионно-усталостной прочности больше, чем у основного металла. Металлографические исследования свидетельствовали о том, что разрыхления и трещины возникают главным образом по границам зон термического влияния. Это обусловлено тем, что циклическая нагрузка интенсифицирует коррозию под напряжением по сравнению со статической, в большей степени приводя к неоднородности физико-механических и электрохимических свойств в металле сварного соединения. Трещины распространяются преимущественно внутрикристаллитно, что говорит , о коррозионно-усталостном характере их происхождения. Аналогичный характер разрушения имеют и натурные образцы сварных соединений трубопровода, разрушившихся при эксплуатации.

Била проведена серия опытов, в которых тренировка металла осуществлялась при звуковых (I кГц) я ультразвуковых (20 кГц) частотах при симметричном растяжении - сжатия на специальных стендах /16, 257. Напряженна вц , при котором осуществлялось циклическое аагруженяе образцов, варьировалось от 0,1 до 0,3 предела текучести. Образцы в процессе тренировки охлаждались дистиллированной водой. Испытаниям подвергали стал» 16ГНМА в XI8HIOT. Данные исследований показали, что влияние частоты на-гружения и уровня циклических напряжении на механические свойства при долоне в условиях статического растяжения проявляются по-разному у различных материалов. Вели влияние указанных параметров на предел прочности (рис.32,а) тренированных материалов вв существенно, во всякой случав до ICr циклов, то предел текучести (рис.32,б) стеля П8ШОТ по мера увеличения наработки в условиях высокочастотного погружения ювотовно растет, а предал текучести ехали 16ПШ эаметно падает. Кроме того, предел текучести материала ва заданной базе циклов с ростом циклических напряжений в частот может как увеличиваться (сталь П8Н10Т), так х уменьшаться (сталь 16ГНМА). Характеристики пластичности (рис.33) исследованных сталей начинают заметно снижаться только после определенной наработки ( If * 10 * ICr циклов). Таким образом, изменения механических свойств натаяла в связи с тренировкой при частотах звукового к ультразвукового диапазонов отличаются от соответствующих изменений механических свойств при тренировке в условиях повторно-статического яагружвния.

сложной истории нагружения и нагрева, взаимодействии накопления усталостного и длительного статического повреждения с оценкой влияния активных сред и медленно протекающих изменений Механических свойств металла при его длительной работе в изделиях.

5. Разработка механических моделей циклически деформируемых сред облегчает построение уравнений состояния при термоциклическом деформировании, в которые вводятся факторы медленно протекающих изменений механических свойств и факторы повреждения.

Данные о влиянии экспозиции на механические свойства сплавов Ni—Си 400 и К-500 приведены в табл. 107. Значительных изменений механических свойств, вызванных коррозией, как несварных, так и сварных сплавов не наблюдалось.

Под обобщенными возможными перемещениями понимаются не только вариации линейных би и угловых 6Ф перемещений, но и вариации внутренних сил и моментов 6AQ и 6ДМ. В строительной механике при приближенных решениях задач статики используются два принципа: принцип возможных перемещений и принцип возможных изменений напряжений. Изложенный в данном параграфе метод использует оба эти принципа, поэтому его можно назвать обобщенным принципом возможных перемещений. В механике сплошной среды этот принцип (использующий вариации перемещений и напряжений) называется принципом Рейсснера.

Предел выносливости определяют опытным путем. Наиболее распространены испытания на изгиб при симметричном цикле изменений напряжений. Для этого изготовляют серию одинаковых образцов, каждый из которых подвергают действию переменных напряжений. Задавая образцам различные величины напряжений сттах цикла, определяют число циклов N, необходимое для доведения образца до разрушения. Затем по полученным данным строят кривую в координатах (crmax, N), называемую кривой выносливости (рис. 158).

Полученные результаты коррелируют с данными экспериментального изучелия распределения искажений в зерне феррита путем измерения микротвердоети в окрестности линий скольжения [128]: с увеличением расстояния точки накола пирамидой от линии скольжения по нормали к ней величина микротвердости уменьшается по экспоненциальному закону (рис. 77). Это соответствует теоретическому предсказанию [6] характера изменений напряжений в направлении, нормальном к расположению плоских скоплений дислокаций.

с увеличением расстояния точки накола пирамидой от линии скольжения по нормали к ней величина микротвердости уменьшается по экспоненциальному закону (рис. 82). Это соответствует теоретическому предсказанию [145] характера изменений напряжений в направлении, нормальном к расположению плоских скоплений дислокаций.

Обычно для сталей кривая усталости после 2—5 млн. циклов изменений напряжений становится почти горизонтальной и то напряжение, при котором это происходит, называют пределом выносливости.

§ 15.12. Принцип возможных изменений напряжений........... 488

§ 15.12. Принцип возможных изменений напряжений

1. Общая формулировка. Принцип возможных изменений напряжений формулируется так: если деформация системы согласована со всеми имеющимися внутренними и внешними связями, т. е. если соблюдена совместность деформаций системы, то сумма работ, производимых бесконечно малыми возможными изменениями всех внешних и внутренних сил на действительных перемещениях системы (вызванных самими статически действующими силами), равна нулю.

Принцип возможных изменений напряжений, если поменять местами исходные условия и следствия, можно сформулировать

возможных изменений напряжений

§ 15.12] ПРИНЦИП ВОЗМОЖНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ 491