Локализации деформаций

В соответствии с кинетической концепцией С.Н. Журкова [21], процессом, ответственным за временную зависимость прочности, является разрушение, связанное с термофлуктуационным разрывом межатомных связей. Это означает, что ведущим процессом является разрушение межатомных связей. В противоположность этому, в ряде работ высказана точка зрения, в соответствии с которой пластической деформации принадлежит ведущая роль как в случае вязкого, так и в случае хрупкого разрушения, так как оба вида разрушения различаются только по степени локализации пластической деформации: вязкое после значительной равномерной деформации, а хрупкое - локализацией деформации на ранней стадии деформирования или в пределах деформации Лю-дерса.

Основные результаты, полученные при исследовании указанных свойств В. Д. Садовским, Е. Н. Соколковым и другими исследователями, представлены в табл. 6. Там же указаны технологические режимы ВТМО и для сравнения приведены свойства исследованных сталей в неупрочненном состоянии (после закалки по стандартному режиму). ВТМО, особенно с подсту-живанием после начального нагрева до 950—900°, чтобы предотвратить развитие рекристаллизации, может привести к увеличению более чем в 2 раза ударной вязкости легированной стали [77, 92], а в некоторых случаях (сталь 20ХНЗ) — повысить ее почти в 10 раз [90]. При этом степень обжатия упрочняемого металла на первой стадии ВТМО не превышает 20— 30%. Изменение характера разрушения упрочненных сталей, повышение их вязкости и снижение чувствительности к обратимой отпускной хрупкости связываются [77, 91] с локализацией деформации по границам аустенитного зерна исходного нагрева и с искажением кристаллической решетки межзеренных переходных зон, сохраняемых после закалки, что изменяет условия выпадения и коагуляции фаз, способствующих развитию отпускной хрупкости, а также ослабляющих связь между соседними зернами [16, 13].

На участке непрерывного нагружения замкнутой системы машина — образец влияние жесткости машины существенно не сказывается на механических свойствах образца. В случае же разгрузки, возникающей, например, после зуба текучести или при образовании шейки на образце, упруго растянутые элементы машины сжимаются, что приводит к дополнительному, поскольку машина продолжает тянуть, увеличению действующего на образец усилия, следовательно, к завышенным значениям напряжения. Такие искажения диаграммы нагружения могут иметь и принципиальное значение. Например, при недостаточной жесткости машины на диаграмме в области предела текучести зуб и площадка текучести часто вообще не выявляются. Аналогично при разгрузке, связанной с локализацией деформации в шейке, недостаточно жесткая машина будет разрушать образец при нагрузках, значительно превышающих те, которые определяются структурной подготовкой материала к разрушению и условиями его испытания. Повышая жесткость машины [ 1,45,49], можно постепенно приближаться к наиболее физически обоснованным значениям напряжения и деформации разрушения.

разрушения модели и прототипа. Это, однако, не означает, что вязкое разрушение не включает статистические процессы» Поскольку возможный разрыв в определенном месте сопровождается локализацией деформации порообразования в данном месте по сравнению со всем остальным объемом, то можно ожидать, как отмечено выше, что изменения в среднем локальном расположении пор или включений в материале существенны.

определяется кривыми / и 2 (рис. 19, б). Сопоставляя указанные закономерности с режимом нагружения, можно отметить следующее: в период выхода температуры на fmax материал активно деформируется примерно за время Дт=1,5 мин (после начала нагрева), затем деформирование осуществляется за счет прогрева прилегающих частей образца. Однако по истечении периода Дт=1,5 мин наряду с локализацией деформации сжатия параллельно осуществляется процесс релаксации напряжений, дающий дополнительный вклад в величину упругопластиче-ской деформации цикла. Следует заметить, что стабилизация температурного поля вдоль оси образца сплошного сечения завершается примерно к 8—10 мин, и за это время воспроизводится основная часть упругопластической деформации сжатия в цикле; за счет релаксации на этапе выдержки вносится меньшая, но существенная доля деформации ползучести.

деформирования путем соответствующего выбора времени нарастания скорости на нагружаемом конце образца ограничивает допустимую длину образца условием (2.8). Кроме того, как показано в предыдущем параграфе, кривая деформирования укороченного образца больше соответствует механическому поведению материала при постоянной скорости деформации вследствие понижения влияния эффектов, связанных с локализацией деформации. Таким образом, уменьшение относительной длины образца обеспечивает болеее равномерное распределение напряжений и деформаций по его длине.

стом скорости ударного растяжения (е>102 С"1) при нормальной температуре. Снижение относительного удлинения в области высоких скоростей деформации обусловлено локализацией деформации вблизи нагружаемого конца (вследствие неравномерности деформирования по длине образца при распространении упруго-пластической волны), а не понижением пластичности материала.

устойчивым упрочнением тела зерна (по отношению к его границе) и, следовательно, локализацией деформации в приграничных областях;

Трубы поверхностей нагрева из углеродистых сталей с остаточной деформацией 3,5 % и более и тру-<»ы из легированной стали с остаточной деформацией 2,5 % и более подлежат вырезке и замене новыми. При этом остаточная деформация настенных экранных труб в связи с локализацией деформации (из-за более высоких температур на огневой поверхности труб по сравнению с тыловой) не должна превышать 2 %. Указанные предельные значения увеличения наружного диаметра допускаются к концу срока службы между капитальными ремонтами котла.

Составляющая isa связана с сопротивлением сдвигу при негомогенном скольжении, обусловленным локализацией деформации в полосах скольжения, в то время как основной объем деформируется упруго (при гомогенной деформации весь образец деформируется пластически). Такое

С увеличением уровня нагрузки или количества циклов нагружения интенсифицируется процесс перераспределения деформации по базе, и к моменту разрушения в зоне развития магистральной трещины наблюдаются наибольшие значения деформаций и количество микротрещин (рис. 4.34). При статическом и квазистатическом разрушении идет перераспределение и выравнивание деформаций между соседними зернами с локализацией деформации в шейке Кцв -*- (еш/еср), где еш — истинная деформация в развивающейся шейке; еср — средняя деформация на базе без учета ее локализации в шейке.

Повторно-статическое нагружение характеризуется локализацией деформации в опасном сечении: только там происходит разрушение и деформация, тогда как весь остальной материал не затрагивается деформациями.

б) равномерное неустойчивое деформирование (т.е. деформирование с неконтролируемой скоростью при постоянном уровне нагрузки), завершающееся началом процесса локализации деформаций (dPI d?H ~ 0);

Для практических расчетов необходимо в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе 4.1. вместо значений 2kM в формулы (4.36) и (4.37) подставлять значения интенсивности напряжений О; = 2Л'М = р1 „,CJg - отвечающие стадии предельного состояния оболочек. При этом параметр р1^ может быть определен по соотношениям (4.1), (4.2), (4.8) в зависимости от реализации того или иного механизма потери устойчивости пластического течения металла мягкой прослойки (т.е. по механизму локализации деформаций вдоль образующей оболочки или в виде местного сужения по кольцевому сечению прослойки).

б) равномерное неустойчивое деформирование (т.е. деформирование с неконтролируемой скоростью при постоянном уровне нагрузки), завершающееся началом процесса локализации деформаций (dP I dfeH = 0);

Для практических расчетов необходимо в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе 4.1, вместо значений 2/гм в формулы (4.36) и (4.37) подставлять значения интенсивности напряжений О,- = 2?м = pyCTg , отвечающие стадии предельного состояния оболочек. При этом параметр Р^ может быть определен по соотношениям (4.1), (4.2), (4.8) в зависимости от реализации того или иного механизма потери устойчивости пластического течения металла мягкой прослойки (т.е. по механизму локализации деформаций вдоль образующей оболочки или в виде местного сужения по кольцевому сечению прослойки).

При статическом и квазистатическом малоцикловом разрушениях определенный вклад в общее удлинение образца (особенно если материал имеет большой коэффициент -ф) вносит участок окончательного долома, связанный с локализацией пластической деформации в шейке. Измерение поперечным деформометром не позволяет зафиксировать процесс на предельной стадии, что приводит к получению значений пластичности &/, меньших вф, так как последняя характеристика определяется для окончательного разрушения. В то же время при небольших значениях г), когда осуществляется менее вязкое разрушение, процесс локализации деформаций и долома выражен слабее, так что е,, и е/ оказываются практически равными. Таким образом, использование зависимости вида (1.1.2) позволяет уменьшить превышение расчетных данных в области высоких значений пластичности и сблизить расчет с экспериментом при малых if.

При осесимметричной деформации в стержне с кольцевой выточкой в объемах материала, расположенных непосредственно у вершины выточки и далее в точках характерного сечения, также возникает трехосное напряженное состояние с различными соотношениями главных напряжений одного знака, но степень локализации местных деформаций отличается от степени локализации деформаций в подобной зоне аналогичного по форме и геометрическим параметрам концентратора напряжений в пластине при плоской деформации.

Наличие расточки труб при стыковке ухудшает условия работы трубопроводов, так как является причиной местного ослабления сечения в районе сварного стыка. Подобные ослабления наиболее опасны при воздействии напряжений изгиба, приводящих, как показано рядом работ, к локализации деформаций в районе сварного стыка. При этом чем больше глубина расточки и меньше отношение ее суммарной длины к диаметру трубы, тем величина локальных деформаций больше. Для сварных соединений, обладающих малым запасом деформационной способности в условиях изгиба, и, в первую очередь, для сварных соединений аустенитных сталей наличие локальных деформаций значительной величины может привести к преждевременным разрушениям в районе сварного стыка. Поэтому для аустенитных паропроводов необходимым условием, повышающим их работоспособность, является подбор близких по размеру труб при стыковке с целью уменьшения размеров расточки. Для уменьшения величины локальных деформаций в районе сварного стыка может быть предусмотрена также калибровка концов труб. При проектировании трубопроводов должна быть учтена возможность их изготовления при использовании рационального технологического процесса. Последний должен предусматривать разделение трубопровода на отдельные участки (плети), свариваемые в свободном состоянии, а также минимальное количество замыкающих стыков, свариваемых в условиях «большой жесткости.

Максимально возможную несущую способность определим для таких элементов конструкций, как стержень круглого сечения, нагруженный растягивающим усилием X и тонкая стенка цилиндрического сосуда, нагруженная внутренним давлением Р. При этом будем считать, что эти элементы имеют идеальные геометрические формы, а их сварные стыковые соединения однородны по свойствам с основным металлом, не имеют дефектов и в процессе нагружения локализации деформаций не вызывают,

При осесимметричной деформации в стержне с кольцевой выточкой в объемах материала, расположенных непосредственно у вершины выточки и далее в точках характерного сечения, также возникает трехосное напряженное состояние с различными соотношениями главных напряжений одного знака, но степень локализации местных деформаций отличается от степени локализации деформаций в подобной зоне аналогичного по форме и геометрическим параметрам концентратора напряжений в пластине при плоской деформации.

Характерным для рассматриваемых методов является зависимость точности измерений от параметров сетки и степени локализации деформаций. Точность измерения при деформациях до 1 % составляет 40 ... 50%, при деформациях до 5%—5 ... 10%, при деформациях до 50%—1% [85]. Повышение точности измерений в зонах концентрации с большими градиентами деформаций за счет применения мелких сеток (100 мкм и менее) ограничено трудоемкостью нанесения таких сеток, а также появлением интерференционных эффектов на этапе регистрации муаровых картин [118]. Определенные перспективы в снижении трудоемкости связываются с

Рассмотрены методы расчета процессов горячей обработки металлов на основе теорий ползучести. Изложены современные теории ползучести и прочности при высоких температурах и проанализировано их соответствие эксперименту. Описаны исследования кратковременной ползучести при больших деформациях. Сформулированы условия локализации деформаций. Приведены решения задач осадки, прессования и прокатки полосы в условиях плоской деформации, осадки и прессования круглого прутка и др.

Рекомендуем ознакомиться:

Легкоплавкой эвтектики

Легководных реакторов

Ленинградским институтом

Ленинградского кировского

Ленинградском металлическом

Ленточный транспортер

Ленточных конвейерах

Ленточным электродом

Лабораторные испытания

Лентопротяжного механизма

Лезвийной обработке

Ликвидационной стоимости

Меню:

Главная страница Термины