Квазистатическое разрушение

Наиболее часто встречающийся комплекс свойств изображается с помощью квазистатической градуировочной характеристики. Для этого предлагается снова сопоставлять по определенному способу отдельные погрешности, рассмотренные ранее.

Наилучшее описание получается тогда, когда вообще не требуется заранее применять сложные методы анализа и синтеза. Это бывает тогда, когда принимают во внимание непосредственно график-погрешности квазистатической градуировочной характеристики [уравнение (2.19)]

Рис. 2.49. График погрешности квазистатической градуировочной характеристики (по результатам измерения).

Свойства пластичности материала являются существенной причиной погрешностей квазистатической градуировочной характеристики (гистерезис и невоспроизводимость), возникающих в датчиках, и ослабления напряжений. Они описаны в разд. 2.2.2.3. Особо можно добавить следующее [24, 65, 66]:

Эквивалентная схема и специфичная электрическая схема. Квазистатической градуировочной характеристике датчика соответствует эквивалентная схема, обозначенная К. А на рис. 3.36. Механическая часть характеризуется податливостью ПР упругого элемента, а электрическая часть сопротивлениями /?i(l) — Rn(fy> зависящими от положения контактов, каждое из которых может принимать соответственно два значения (рис. 8.33). Механическая и электрическая части полностью развязаны.

Эквивалентная схема и специфичная электрическая схема. Квазистатической градуировочной характеристике датчика соответствует эквивалентная схема, обозначенная К. А на рис. 3.40. Механическая часть характеризуется податливостью ПР упругого элемента, а также преобразователя перемещения и, а электрическая часть — сопротивлением Rfe'), зависящим от перемещения контакта, а также общим сопротивлением ^0. Связи между обеими частями отсутствуют.

Эквивалентная схема и специфичная схема. Для квазистатической градуировочной характеристики действительны эквивалентные схемы, приведенные на рис. 3.49. Механическая часть характеризуется податливостью упругого элемента пр и практически не зависит от электрических процессов. В электрической части, наряду с зависимостью индуктивных сопротивлений от перемещения, необходимо учитывать также аналогичную зависимость омических сопротивлений.

Эквивалентная схема и специфичные схемы. Квазистатической градуировочной характеристике соответствует эквивалентная схема на рис. 3.60. Струнные датчики имеют 3 практически развязанные цепи; входную механическую цепь, которая характеризуется податливостью ПР упругого элемента; питающую цепь, которая по-

Линеаризация квазистатической градуировочной характеристики может быть осуществлена также методом сравнения с мерой. Для этого в качестве меры используется частота другого датчика с одинаковой виброструной, которая может изменяться регулировочным винтом (рис. 3.61). Винт перемещается при измерении так, чтобы установить равенство частот на приборе, предназначенном для сравнения частот (например, на осциллографе); в этом случае угол перемещения а пропорционален силе. Недостатком этого способа является очень плохая динамическая характеристика, и он едва ли еще применяется.\

ческих параметров при включении датчика в схему, а также изменение двух параметров квазистатической градуировочной зависимости. Резисторы, включаемые дополнительно к тензорезисторам R1— /?4, имеют следующие назначения:

Датчики с продольными упругими элементами. При соответствующих деформациях (&i= е3= е, е2= е4= — ve) здесь получается сложное выражение для квазистатической градуировочной характеристики. Погрешность линейности из этого выражения при проведении теоретической прямой через опорные точки имеет вид

Накопление деформаций при том или ином виде нагружения зависит от степени жесткости нагружения. При жестком цикле нагружения накопление регистрируемых пластических деформаций ограничено самими условиями проведения испытаний. Различные виды нагружения определяют и отличающиеся типы разрушений, возникающие при знакопеременном упругопластическом деформировании. При мягком нагружении с высоким уровнем напряжений возникает квазистатическое разрушение, близкое по характеру к статическому. При жестком нагружении независимо от уровня амплитуды, деформаций разрушение начинается с образования поверхностных трещин при последующем их подрастании до критической длины. В реальных условиях накопление деформаций и изменение напряжений могут занимать промежуточное положение между мягким и жестким видами нагружении, а разрушение может носить смешанный характер. Анализ условий эксплуатации и случаев разрушения различных конструкций показывает, что основной причиной, вызывающей возникновение трещины, является циклическое изменение напряже-

' При скоростях установившейся ползучести более 5 • 1СГ6 цикл"1 наступает квазистатическое разрушение, при, меньших скоростях - усталостное. Напряжения ап и соответствующие им долговечности Л/п являются характеристиками материала, определяющими его работоспособность и склонность к хрупким разрушениям при циклическом нагружении. В табл. 12 приведены ап и Л/п для некоторых сплавов.

Рис. 64. Кривые малоцикловой прочности отах, относительного удлинения 6 и относительного сужения ф титана при различных числе циклов Л/р и температуре: 1— — 269°С; 2-----196°С; 3—20°С; / — усталостное разрушение; //—квазистатическое разрушение; а —сплав ВТ1-0; б—сплав ВТ5-1; в —сплав ВТ6С

Кривые малоцикловой усталости сплавов при 20°С имеют развитые участки квазистатического разрушения, сохраняющие свой характер и при понижении температуры до — 196°С. Однако со снижением температуры уменьшается протяженность зоны долговечностей, при которой происходит квазистатическое разрушение. Изменение величины напряжений ап, при которых наблюдается переход от квазистатического разру-

Существование "физического" предела усталости. Принципиальные особенности усталости металлов обычно выявляют по характеру кривой усталостных испытаний в координатах: амплитуда напряжений а—логарифм числа циклов до разрушения Ig/V (кривая Веллера). По современным представлениям, в общем случае для металлов в зависимости от уровня амплитуды напряжений можно выделить два главных участка на кривой усталости (не считая переходной области и области отсутствия разрушений): область малоцикловой усталости (квазистатическое разрушение) и область чистой или многоцикловой усталости. Резкий пере-

пием усталостной трещины. Квазистатическое разрушение по числу циклов предшествует усталостному; по внешним признакам оно аналогично статическому.

Явление циклической ползучести и квазистатического разрушения чаще всего связано с условиями асимметричного мягкого нагружения циклически стабильных и разупрочняющихся материалов. В условиях жесткого нагружения односторонняя деформация не накапливается и процессы циклической ползучести не реализуются. Квазистатическое разрушение всегда связано с направленным пластическим деформированием, по не всегда накопление односторонних деформаций сопровождается квазистатическим разрушением [11. Разрушение при циклической ползучести в малоцикловой области в общем случае может иметь и усталостный характер. При этом накопленная деформация достигает значительной величины, а разрушение происходит в результате образования и развития до критической величины усталостной трещины.

ieii!!!i ямек, , 1,<сЧочько раз превышающих среднюю плотность зерна, свттд; ie IM iB\tn о том, что разрушение стали происходит по. телу зерен li'ii зш 'атическое разрушение, как и статическое, имеет вязкий \ajjabiep (рас. о, б). Однако такой характер разрушения при циклической ползучести усложняется наличием на поверхности излома следов от микронадрывов и гребней отрыва, а чередование мелких ямок с гладкими межзерепными фасетками показывает, что квазистатическое разрушение может быть охарактеризовано как смешанное.

Механическая нагрузка (внутреннее давление). Влияние этого фактора исследовано при давлении 6,7 и 8 МПа, длине мембранной зоны / > 8 г, температуре 700 °С, времени выдержки при постоянной нагрузке 15 с (рис. 2.69, б, табл. 2.8). Характер и место разрушения в рассматриваемом случае определяются временными эффектами. Так, при давлении 8 МПа в безмоментной зоне происходят процессы ползучести и имеются условия для накопления деформаций. В итоге в мембранной зоне происходит квазистатическое разрушение. При уменьшении давления до 7 и 6 МПа накопления деформаций в безмоментной зоне не происходит и предельное состояние быстрее достигается в зоне концентрации.

мерностей, позволяющих экстраполировать эти данные на область малых чисел циклов нагружения. На рис. 9.18 представлены результаты испытаний основных типов сварных соединений (см. рис. 9.16) из строительных сталей при малоцикловом нагружении. Как и для гладких образцов, в зависимости от базы испытания сварные соединения разрушались усталостно или квазистатически. Квазистатическое разрушение, а также разрушение образцов при однократном разрыве для всех типов происходили по основному металлу с характерным развитием значительных пластических деформаций в зоне разрушения. Это объясняется более низкими, как правило, механическими характеристиками основного металла по сравнению с металлом шва, а также стеснением развития пластических деформаций в зоне усиления сечения, вызванного наличием шва. При усталостном разрушении возникновение трещины и дальнейшее ее развитие до критического размера наблюдались в сечении с максимальным уровнем концентрации напряжений. Для стыкового, нахлесточного соединения с лобовым швом и таврового соединения с разделкой кромок образование трещин происходило на поверхности в зоне перехода от сварного шва к основному металлу. На рис. 9.16 сечение, в котором происходило образование усталостной трещины, обозначено буквами а — а для каждого типа сварного соединения. Для таврового сое-

В расчете амплитуд разрушающих условных упругих напряжений в зависимости от числа циклов по критерию разрушения при мягком нагружении (квазистатическое разрушение) используется коэффициент асимметрии г.

Эфирные ароматические масла купить товаромания.рф.