Интенсивности деформации

При конкретном законе деформирования (2.45) из (2.49) определяется значение 8щР, т. е. величина интенсивности деформаций в момент р = ртах:

Для оценки квазихрупкого разрушения сварных соединений с концентратором при ненулевом радиусе вершины в работе Винокурова В.Н. предложен критический коэффициент! интенсивности деформаций Vc (аналог Кс). Этот параметр определяется в момент наступления разрушения и отражает пластические свойства и остроту в вершине концентратора:

По алгоритму (5.12) и (5.13) можно определять как силовые параметры циклической трещиностойкости Сст, п^, так и деформационные Се, Пе. При этом вся разница в том, что вместо К принимают в первом случае IQ - коэффициент интенсивности напряжений (КИН), во втором случае принимают К[е - коэффициент интенсивности деформаций (КИД).

Г. Разрушение обечайки корпуса аппарата с трещиной происходит при выполнении определенного условия по коэффициенту интенсивности деформаций К!е:

Основными характеристиками концентрации напряжений в окрестности трещиноподобных дефектов являются: KI - коэффициент интенсивности напряжений; К1е - коэффициент интенсивности деформаций, которые вычисляются по следующим формулам

где Кн = V/RT; V - мольный объем стали; R - универсальная газовая постоянная; ё - скорость интенсивности деформаций; ё0- скорость интенсивности деформаций при статическом нагружении; Кст- постоянная (Кст= 5...10); аср-

эффициента интенсивности деформаций.

Особенности и детали пластического течения у конца разреза определяют условия превращения его в трещину') и законы ее дальнейшего развития. Поэтому очень важно иметь правильное представление о форме и размерах пластической зоны, об интенсивности деформаций в ней и об эволюции этих величин в процессе роста внешней нагрузки и распространения трещины.

При исследовании сварных соединений необходимо ориентироваться на испытание образцов, в которых воспроизведены условия сварки и эксплуатации конструкций. Необходимо также учитывать особенности дефектов сварки, которые имеют остроту концентратов, существенно отличную от остроты трещины. Например, радиус в вершине непровара или несплавления может изменяться от 0,001 до 2 мм. Этот онцентратор может работать как трещина и в то же время иметь значительные отличия от нее с увеличением радиуса в вершине. Поэтому формальный подход при оценке трещиностойкости сварных конструкций может привести к серьезным ошибкам. В связи с этим представляется весьма важным моментом прежде всего определение влияния начального радиуса концентратора на его критическое раскрытие 5С. Для этой цели воспользуемся результатами работы /27/, где для оценки сопротивляемости сварных соединений квазихрупким разрушениям был предложен критерий Vc— критический коэффициент интенсивности деформаций, учитывающий изменение механических свойств металла в зоне концентратора в процессе термопластического цикла сварки и величину радиуса в его вершине рс. При этом

Осуществим переход к более известному деформационному критерию. В отличие от силового критерия К1с, описы-ва ющего разрушение в условиях наибольшего стеснения деформаций (при плоской деформации), 5С позволяет учесть вид напряженного состояния в окрестности концентратора, форму образцов и схему их нагружения. Воспользуемся соотношениями между критическим коэффициентом интенсивности деформаций /27/, К1си 6Г:

центрации напряжений в окрестности вершины дефекта пластическое течение наблюдается в мягком (М) и твердом (Т) металлах. При этом из-за различия механических характеристик имеет место сдерживание пластическихдеформа-ций мягкого металла более твердым металлом. В результате этого сдерживания появляются касательные напряжения т^. С ростом нагрузки величина касательных напряжений увеличивается и в пределе достигает некоторой величины т*у = т *у • При этом данное предельное значение не зависит от величины дефекта 1/В и определяется степенью механической неоднородности Кц. Предельные значения касатель-ныхнапряжений т^ достигались при значениях интенсивности деформаций в локальной пластической зоне е f порядка 6.. .8%. Пластические деформации в момент страгивания трещины от вершины дефекта примерно на порядок превышают указанные деформации. Это дало основание принять касательные напряжения в момент квазихрупкого разрушения независящие от величины внешней нагрузки и равные Т.

В области концентраторов напряжений и участках с разными механическими свойствами реализуется объемное напряженное состояние. Анализ литературных данных показывает, что долговечность при малоцикловой усталости существенно зависит от схемы напряженного состояния. При переходе от одноосного к двухосному напряженному состоянию долговечность снижается до 30%. Долговечность металла при тст = 1,0 (сферические сосуды) примерно в два раза меньше долговечности металла при ma = 0. Однако при использовании, вместо главных деформаций sa - 89 (89 - окружная деформация сосуда) интенсивности деформации EI (при расчете амплитуды деформаций) кривые долговечности практически совпадают.

Отметим, что для толстостенных оболочковых конструкций, ослабленных кольцевой мягкой прослойкой, в случае большой механической неоднородности соединений А'в (практически при А'в > 2) может быть реализован механизм потери пластической устойчивости в виде локального сужения кольцевого сечения, расположенного в мягкой прослойке. Используя основные результаты работы /82/, представленные в виде соотношений, связывающих значения критических величин интенсивности деформации со свойствами материала ?р

Отметим, что для толстостенных оболочковых конструкций, ослабленных кольцевой мягкой прослойкой, в случае большой механической неоднородности соединений Кв (практически при А'в > 2) может быть реализован механизм потери пластической устойчивости в виде лока!ь-ного сужения кольцевого сечения, расположенного в мягкой прослойке. Используя основные результаты работы /82/, представленные в виде соотношений, связывающих значения критических величин интенсивности деформации со свойствами материала Бр

В результате интенсивного скольжения по границам зерен наблюдается смещение зерен, которое проходит в тесной взаимосвязи с деформацией соседних зерен. Скольжение по границам зерен вызывает резкую локализацию деформации в соседних зернах, что может явиться причиной развития микротрещин (рис. 15). Процесс локализации деформации при повышении ее степени приводит, как правило, к лавинному скольжению. При растяжении направление лавинного скольжения совпадает с направлением действия максимальных касательных напряжений. Поэтому в общей картине распределения деформаций по микроучасткам с увеличением степени деформации не обязательно получают развитие максимальные пики деформации. С ростом деформации может происходить перераспределение интенсивности деформации в различных участках, приводящее к тому, что деформация на участках с малой высотой пиков начинает опережать деформацию на участках с большой высотой пиков (закон постоянства очагов деформации сохраняется). При небла-

интенсивности деформации между отдельными пиками. Об этом свидетельствует накопление деформаций в точке В^. При первом нагружении в этом районе был слабо выраженный пик деформации, в то время как к концу третьего н'агружения локальная деформация достигла более 20 % и стала превышать среднюю в 1,8 раза. Перераспределение интенсивности деформации между отдельными пиками и при статическом, и при циклическом нагружении связано, по-видимому, со свойствами и ориентировкой зерен, находящихся под микрообъемом, в котором прошла деформация, или окружающих данный объем.

Вместе с тем, в общем виде ситуация с развитием процесса усталостного разрушения в металлах при постоянной деформации характеризуется коэффициентом интенсивности деформации в виде [120]

Сравнение нагруженности дисков на стенде и в эксплуатации проводилось из условия равенства эквивалентных коэффициентов интенсивности напряжения при достижении одинакового шага усталостных бороздок независимо от предыстории нагружения и напряженности дисков. Рассматривались коэффициенты интенсивности напряжения и коэффициенты интенсивности деформации, через которые при сравнительном анализе можно прийти к относительной характеристике напряженности дисков на стенде и в эксплуатации. Указанное условие имеет вид:

Величину и характер распределения остаточных напряжений I рода в образцах, облученных лазерным излучением, определяли механическим путем по методу Давиденкова Н. Н. Для измерения интенсивности деформации образцов, наблюдающейся при непрерывном стравливании упрочненного слоя, использовался прибор «ПИОН-2» [40]. Запись кривой деформаций осуществлялась на самописце БВ-662 с использованием индуктивного дифференциального датчика БВ-884. Толщина образца контролировалась в процессе стравливания через каждые 5—10 мин.

либо v — N в большинстве случаев для скоростей, лежащих в интервале 10~5—10~"4 мм/цикл (для стали). Достижение величины АКа определяет резкое изменение ускорения роста трещины вследствие возрастания интенсивности деформации в пластической зоне у вершины трещины [6]. Это значение соответствует началу смены доминирующего механизма разрушения на другой конкурирующий механизм или изменение долей конкурирующих механизмов, чему соответствует иногда изменение па-Рис. 3. Полная кинетическая ди- раметров микрорельефа действую-аграмма усталостного разруше- щего механизма разрушения. Значения металлических ^материалов ние д^ лежит на участке Пэриса

При температурах, для которых на накопление деформаций и возникновение разрушения влияет время, т. е. когда проявляется ползучесть и длительное статическое повреждение, скорость развития трещин чувствительна к скорости деформирования, а в связи с этим и к частоте. Для описания процесса развития трещины привлекается условие циклического разрушения (5), отражающее частотный эффект, при этом для малоцикловой усталости второй член может быть опущен. Скорость распространения трещины предлагается [41] выразить, во-первых, в форме, напоминающей зависимость от интенсивности деформации

6. Интенсивность деформации сдвигов. Интенсивность деформации. Октаэдрические деформации. Выше нам встречалась величина 2]/"/2(De). Она носит название интенсивности деформации сдвига. Эта величина в некотором смысле характеризует деформированное состояние в окрестности точки тела и определяется следующей формулой: