Мгновенного деформирования

При знакопеременной нагрузке разрушение может происходить постепенно при напряжениях меньших, чем предел прочности. Этот процесс постепенного разрушения (усталость) заключается в том, что поверхность, как наиболее нагруженная часть сечения (при изгибе, кручении), претерпевает микродеформацию, а затем в наклепанной (упрочненной деформацией) зоне возникает трещина, которая постепенно развивается. Пораженная трещинами часть сечения не несет нагрузки,, а оставшаяся часть сечения непрерывно уменьшается, пока не выдержит нагрузки и произойдет мгновенное разрушение.

Коррозионное растрескивание напряженного металла развивается последовательно в несколько стадий: начальная — от момента действия агрессивной среды до возникновения разрушений в виде первичных трещин, н последующие стадии, при которых трещины развиваются так интенсивно, что наступает мгновенное разрушение металла. На рис. 78 показана в качестве примера одна из последних стадий развития поверхностных трещин в околошовной сварной зоне, у которой остаточные напряжения не оыли сняты.

После разрушения на поверхности излома детали обнаруживаются обычно две ярко выраженные зоны (рис. 2.107). В зоне / кристаллы не различаются невооруженным глазом, поверхность сглажена. В зоне 2 явно выступают признаки хрупкого разрушения. Кристаллы имеют острую огранку и блестящую поверхность. Причину такого разрушения, которое принято называть усталостным, объясняют следующим. При работе детали в условиях переменных напряжений в материале возникают микротрещины, которые постепенно проникают вглубь. По мере развития трещины поперечное сечение ослабляется и в некоторый момент происходит мгновенное разрушение детали.

неречное сечение детали ослабляется и в некоторый момент происходит мгновенное разрушение.

Композиционные материалы 3D с углеродной матрицей имеют некоторые различия и в разрушении образцов. При всех видах нагружения (исключение составляет изгиб) имеет место мгновенное разрушение образцов. Характер их разрушения хрупкий. При испытании на растяжение и сжатие до разрушения не отмечалось локального разрушений связующего.

мгновенное разрушение детали. Подтверждением такого истолкования усталостного разрушения является характерная картина в месте излома (рис. 156). Сечение в изломе имеет две зоны: зону постепенного разрушения от развития трещин (с гладкой поверхностью) и зону внезапного разрушения (имеющую вид крупнозернистого хрупкого излома).

Ранее к третьему классу были отнесены системы, в которых реакция между упрочнителем и матрицей приводит к образованию слоя продуктов химического взаимодействия. Для композитов, изготовляемых диффузионной сваркой, реакция характеризуется коротким инкубационным периодом, в течение которого происходит-разрушение окисных пленок на поверхности каждого компонента. Напротив, в системах псевдопервого 'класса окисные пленки, по-видимому, достаточно стабильны, и их разрушение, делающее возможной реакцию, происходит лишь после продолжительной выдержки при повышенных температурах. Почти мгновенное разрушение пленок в системах третьего класса обеспечивает высокую однородность толщины зон взаимодействия, а спорадическое раз-рушение пленок в системах псевдопервого класса ведет к крайней неравномерности реакции вдоль волокна и толщины зоны-взаимодействия. Это различие в форме реакционной зоны влияет на закономерности обусловленного реакцией понижения прочности при продольном растяжении.

на оставшиеся эффективные волокна в слое, не достигнет уровня, достаточно высокого, чтобы вызвать мгновенное разрушение. Временное разрушение образуется в рамках модели, имеющей дело с постоянной неэффективной длиной б (0). Увеличение неэффективных длин учитывается увеличением числа волокон, которые считаются разрушенными. Относительное число этих дополнительных «разрывов» волокон в слое обозначается величиной R (t), зависящей от времени.

до деформации ев, выше которой разрыв первого волокна инициирует мгновенное разрушение всей композиции (рис. 3, а). Ниспадающая ветвь диаграммы соответствует процессу вытягивания концов разорвавшихся волокон из матрицы.

Композиционные материалы 3D с углеродной матрицей имеют некоторые различия и в разрушении образцов. При всех видах нагружения (исключение составляет изгиб) имеет место мгновенное разрушение образцов. Характер их разрушения хрупкий. При испытании на растяжение и сжатие до разрушения не отмечалось локального разрушений связующего.

разрушения осталось мало времени. На ранних стадиях их можно обнаружить магнитной и ультразвуковой дефектоскопией. Появление трещин каустической хрупкости опасно тем, что они ослабляют постепенно мостики между заклепками или трубными отверстиями, подготавливая мгновенное разрушение барабана. Поэтому тщательный дефектоскопический контроль вальцовочных и заклепочных соединений барабанов необходимо проводить систематически, особенно при агрессивной котловой воде. Снижения агрессивности котловой воды добиваются добавкой в нее нитрата натрия или других веществ, препятствующих образованию трещин.

Функция <р(е), характеризующая кривую мгновенного деформирования, определяется соотношением:

где (jpi(e) —кривая так называемого мгновенного деформирования, соответствующая, процессу деформирования с предельно высокой скоростью.

Анализируя различные подходы к решению геометрически и физически нелинейных задач теории оболочек, выбираем вариационный подход. При построении вариационного уравнения термоползучести используем допущения технической теории гибких оболочек, успешно применяемой в расчетах упругих пологих оболочек, и физические соотношения в форме связи тензоров скоростей изменения деформаций и напряжений с учетом ползучести материала. Вариационное уравнение смешанного типа, в котором независимому варьированию подвергаются скорости изменения прогиба и функции усилий в срединной поверхности, позволяет использовать для описания реологических свойств материала хорошо обоснованные теории ползучести типа течения и упрочнения. Задачи мгновенного деформирования решаем методом последовательных нагружений, а задачи ползучести — методом шагов по времени.

При использовании бифуркационного критерия потери устойчивости (в условиях мгновенного деформирования или ползучести) на каждом шаге по ведущему параметру решения (прогибу, нагрузке или времени) после определения параметров, описывающих основное состояние оболочки, проверяем возможность перехода оболочки от основной осесимметричной к бесконечно близкой циклически симметричной форме, которой соответствует наличие ненулевых вещественных решений однородного вариационного уравнения (11.58) или системы Ритца (11.38) с коэффициентами (11.63), что имеет место при обращении в нуль определителя системы. Возможность бифуркации и форму потери устойчивости (/) численно фиксируем по перемене знака определителя системы (11.38) на некотором шаге по ведущему параметру для некоторого номера гармоники /, который последовательно выбирается из заранее обусловленного диапазона целых чисел, начиная с нуля.

При решении задач мгновенного деформирования открытых в вершине оболочек вращения сходимость метода по числу координатных функций можно проверять по степени удовлетворения однородных краевых условий для радиальных усилий в срединной поверхности и изгибающих моментов на внутреннем контуре (если он не подкреплен), так как они естественным образом вытекают из исходного вариационного уравнения. На рис. 38 приведены результаты численного решения задачи изгиба и устойчивости жестко защемленной по внешнему контуру сферической оболочки с центральным отверстием (а=125 мм, гк=62,5 мм, Н =

которая при заданных значениях т и А; обращается в изохронную кривую, а при т = О для нормальных и умеренно повышенных температур вырождается в изоциклическую кривую мгновенного деформирования с известным уравнением

Проведенный дополнительный анализ диаграмм деформирования, полученных в условиях жесткого нагружения с выдержками при а = const, показал, что более точное описание кривых «мгновенного» деформирования может быть осуществлено с учетом поцикловой кинетики необратимых деформаций.

Было отмечено, что ход кривых «мгновенного» деформирования в данном полуцикле k мало зависит от достигнутого в предшествующем полуцикле уровня напряжений ст и в основном определяется амплитудой необратимой деформации в (k — 1)-м полуцикле. Это следует из сравнения «мгновенных» диаграмм деформирования стали ЭИ-654, полученных при Т = 700° С (время активного нагружения t = 5 с) в полуциклах 5, 8, 11 (рис. 5.9), которым соответствовала выдержка порядка 40 мин в полуциклах 4, 7, 10, с кривыми, полученными при непрерывном «мгновенном» нагру-жении и той же амплитуде деформаций. Подобные свойства обнаружены и у стали Х18Н9. В этом случае температура испытаний равна 650° С, время выдержки составляет около 300 мин.

Таким обраом, из приведенных результатов следует, что при равных амплитудах необратимых деформаций кривые «мгновенного» деформирования при рассмотрении их в координатах а — 8 не отличаются независимо от уровня напряжений в предшествующем полуцикле.

Расчет деформаций ползучести при постоянной температуре и монотонном нагружении согласно уравнению (5.3) можно производить с помощью изохронных кривых циклической ползучести. При этом из уравнения (5.3) следует, что величина деформаций ползучести в каждом полуцикле однозначно определяется уровнем напряжений, отсчитываемых от момента перехода через нуль, и не зависит от хода кривой «мгновенного» деформирования, обусловливаемого, как указано выше, иеобратимьми деформациями в предшествующих циклах.

Таким образом, «мгновенная» пластическая деформация влияет на ползучесть постольку, поскольку точка состояния при этом; удаляется от линии стационарных состояний АВ. Отметим и общую тенденцию, характеризующую влияние ползучести на диаграммы «мгновенного» деформирования. Быстрое пластическое деформирование создает систему напряжений в стержнях, «приспосабливающую» материал М к данному нагружению. Например, после предварительного растяжения и разгрузки OKLU создается анизотропия, при которой предел упругости при растяжении, UL ^> ОК, а при сжатии UM < ОК (эффект Баушингера). Последующая ползучесть при выдержке изменяет распределение напряжений в модели. Так, обратное последействие после разгрузки OKLU смещает точку состояния к центру и снимает анизотропию. Ползучесть при ненулевом напряжении RT, наоборот, действует в том же направлении, что и пластическое деформирование, усиливая анизотропию.