Локальной деформации

В горизонтальных трубах направление подъемных сил и вынужденного движения взаимно перпендикулярно, поэтому развитие свободного движения происходит здесь при более благоприятных условиях и приводит к появлению поперечной циркуляции жидкости, как это показано на рис. 3-22. При нагревании жидкости более теплые слои поднимаются вверх, при охлаждении в нижней части трубы накапливается более холодная жидкость. В итоге локальная теплоотдача существенно изменяется По периметру трубы, причем на верхней ^образующей при нагревании и на нижней при охлаждении теплоотдача наименьшая. Однако в пп

В горизонтальных трубах направление подъемных сил и вынужденного движения взаимно перпендикулярно, поэтому развитие свободного движения происходит здесь при более благоприятных условиях и приводит к появлению поперечной циркуляции жидкости, как это показано на рис. 3-22. При нагревании жидкости более теплые слои поднимаются вверх, при охлаждении в нижней части трубы накапливается более холодная жидкость. В итоге локальная теплоотдача существенно изменяется по периметру трубы, причем на верхней образующей при нагревании и.на нижней при охлаждении теплоотдача наименьшая. Однако в среднем по сечению в этих условиях интенсивность теплообмена увеличивается. Следовательно, и в этом случае при влиянии свободного движения средняя теплоотдача увеличивается, что объясняется поперечной циркуляцией жидкости.

Локальная теплоотдача в начальном участке трубы может быть определена, если стабилизированное значение теплоотдачи, вычислен-

Рис. 5.28. Локальная теплоотдача на входномг

Рис. 5.29. Локальная теплоотдача на входном

Рис. 5.30. Локальная теплоотдача на входном

Рис. 5.33. Локальная теплоотдача на входном участке трубы [28].

Рис. 5.37. Локальная теплоотдача при течении ртути

Рис. 5.52. Локальная теплоотдача при течении эвтектики Pb—Bi на входном участке трубы [28]:

2 — локальная теплоотдача (d =4,35 мм, — =48).

В работе [81] исследовалась локальная теплоотдача к ртути в круглой трубе при синусоидальном распределении тепловой нагрузки вдоль стенки. Результаты этих экспериментов пред-

Значит, сверхпластичность может наблюдаться тогда, когда в процессе деформации пластичность металла не уменьшается2 и не образуется локальной деформации (шейки).

Сверхпластичпость может иметь место лишь при условии, когда в процессе деформации (растяжения образца) пластичность металла не уменьшается (отсутствует наклеп) н не образуется локальной деформации.

Примеси и легирование повышают прочность свинца, но мало влияют на относительное удлинение. С понижением температуры характеристики прочности свинца и его сплавов увеличиваются: Удлинение повышается вследствие уменьшения локальной деформации (равномерное удлинение).

Помимо общего разогрева металла происходит местный разогрев по плоскостям сдвига, "приводящий к уменьшению прочности в данном участке и дальнейшей локальной деформации, что нежелательно. Хорошая теплопроводность металла способствует выравниванию температуры и уменьшению локальной деформации. При горячей деформации местный разогрев ускоряет рекристаллизацию в данном участке, и зарождение трещины не происходит. При холодной деформации это может произойти. :

Данные, приведенные на рис. 10, свидетельствуют о том, что начавшийся неоднородный процесс деформирования по микрообластям закрепляется и в ходе дальнейшей пластической деформации практически не происходит перераспределения очагов повышенной и пониженной деформации или снижения микронеоднородности деформации. Величина микронеоднородности деформации в значительной степени зависит от легированности титановых сплавов и вида структуры. Относительная локальная неоднородность деформации, оцениваемая параметром (г? — = е,-/еср —1 (где е/ —относительная деформация /-того участка; еср — средняя относительная деформация образца), для чистого титана изменяется от —1 до +1. Таким образом, в локальных объемах относительная деформация может превышать среднюю в 2 раза. Повышение содержания легирующих элементов (At, V, Cr, Zr и др.), а также элементов внедрения приводит к увеличению относительной неоднородности деформации до 3—4, т.е. величина локальной деформации может превышать среднюю деформацию в 3—5 раз.

Выполненные на поликристаллических сплавах исследования при пульсирующем цикле нагружёния (/?= 0) в области малоцикловой усталости показали достаточно устойчивое закрепление очагов локальной деформации и накопление односторонней деформации с увеличением числа циклов. Распределение локальных деформаций при повторно-переменных нагружениях прослежено нами на сплаве ПТ-ЗВ, микронеоднородность деформации которого при статическом нагружений ранее была подробно исследована. Образцы испытывали при жестком симметричном цикле деформирования с .амплитудой деформации ±1 %. Как и при статическом нагружений, поверхность образцов перед нагружением подвергали многократной электрополировке, после чего на нее вдоль оси образца наносился ряд реперных точек уколами алмазной пирамиды с расстоянием между ними 10 мкм. Величина фрагментов составляла 130 — 180 мкм. Расстояния между реперными точками измерялись до нагружений, после нагружений и разгрузок.

Изучение закономерностей развития поверхностной локальной деформации имеет важное значение, так как при циклических испытаниях разрушение начинается с поверхности. На рис. 19 показано распределение деформаций по микроучасткам вдоль реперной линии после сжатия на 1 % (кривая 7) и'после растяжения на 1 % (кривая2), Т.е. после приобретения" образцом исходных размеров. Первое сжатие сопровождается появлением существенной микронеоднородной деформации. В некоторых локальных объемах образование сдвигов проходит настолько интенсивно, что деформация их в 3—5 раз превышает среднюю (кривая 7). Обратное деформирование также сопровождается локальной неоднородностью по отдельным микрообъемам. Из рис. 19 следует, что микрообласти, повышенно деформирующиеся в полуцикле сжатия, также энергично деформируются и в полуцикле растяжения. Это указы-

Рис. 20. Накопление локальной деформации по микроучасткам в ходе циклического нагружения

лия (рис. 87). Выше было указано, что титановым сплавам,- как и другим поликристаллическим металлам, свбйствен микронеоднородный характер распределения деформаций по микрообластям. Величина микронеоднородной деформации надежно определяется по результатам измерения расстояний между отпечатками алмазной пирамиды, нанесенными на приборе ПМТ-3. Коэффициент концентрации локальной деформации вычисляли по формуле Ке = е//ес^, где е/—деформация на /-том участке на базе 20 мкм; еср-< средняя деформация образца.

слоем, а на рис. 88, б схематично показаны трещины, образовавшиеся на поверхности образца [26, с. 136; 89]. Сопоставление данных рис. 88, а и рис. 88, б показывает, что можно проследить определенную взаимосвязь между картиной микронеоднородной деформации и местом появления трещины: чем больше локальная деформация, тем раньше появляется трещина на этом участке. Первая наиболее развитая трещина появилась в месте наибольшей локальной деформации. При дальнейшем росте нагрузки одна или несколько трещин начинают интенсивно развиваться, перерастая в магистральную трещину. Вместе с тем наблюдения за ростом поверхностных трещин показали, что на воздухе они не определяют характер разрушения: не перерастают в магистральную трещину и разрушение происходит от несплошностей в зоне "шейки".

Рис. 88. Изменение коэффициента концентрации локальной деформации Я"? вдоль реперной линии образца сплава ВТ5-1 с поверхностным газонасыщенным слоем (а) и схема появления трещин при деформации (б)