Монотонном возрастании

Рис. 2.6. Рельеф излома (я) в виде пересекающихся ступенек скольжения, образованный при монотонном растяжении образца из сплава ЭИ437БУВД при температуре 650 °С с низкой скоростью деформации ё = 1 мм/мин; (б) аналогичные ступеньки в изломе диска турбины из того же сплава в зоне повторно-статического разрушения при общем малоцикловом разрушении детали в эксплуатации

Рис. 2.15. Зависимость вязкости разрушения различных материалов при монотонном растяжении образца с трещиной от (а) толщины пластины [29] и (б) диаметра круглого образца (экспериментальные данные [59]) с указанием профиля плоского образца и соотношения ширины скоса от пластической деформации с толщиной пластины

ние полосовой дислокационной структуры отмечается при монотонном растяжении металлов с различной кристаллической решеткой также к моменту начала разрушения образца [14-18]. Очевидно, что единственный тип дислокационных структур при разных способах внешнего воздействия характеризует начало формирования свободной поверхности после реализованной последовательности процессов пластической деформации в металле на разных масштабных уровнях. Это также означает, что последовательность переходов от одних ведущих механизмов накопления повреждений к другим на разных масштабных уровнях в процессе пластической деформации при монотонном нагружении можно наблюдать при эволюции поведения материала в условиях циклического нагружения.

На восходящей ветви полуцикла нагрузки происходит прямое течение материала, которое можно рассматривать по аналогии с деформацией образца при его монотонном растяжении с переходом через предел текучести [29, 31, 33-35]. При высокой концентрации нагрузки в вершине трещины создается значительного размера область перед вершиной трещины, в которой протекает пластическая деформация. Ее размер при достижении максимального напряжения в цикле определяется по расстоянию от вершины трещины, где достигается предел текучести материала (см. главу 2). Эта зона получила название статической или периферической. Переход к нисходящей ветви нагружения сопровождается сжатием материала вплоть до достижения напряжения течения, что приводит к созданию зоны пластической деформации меньшего размера внутри зоны растяжения. Эту зону принято называть зоной сжатия или циклической зоной.

Рис. 3.12. Схема (а) последовательности возникновения дислокационных структур в металлах при монотонном растяжении; (б) диаграмма областей по уровню деформации, где могут возникать указанные структуры [62, 63]

Рассмотрение зоны пластической деформации как открытой системы, в пределах которой реализуется вся иерархия процессов деформации, присущих материалу при распространении усталостной трещины, дозволяет применить к ней представления о ма: штабных уровнях и последовательности самоорганизованных переходов от одного процесса к другому, которые выявлены при монотонном растяжении или сжатии кристаллов [25, 68, 75, 76]. Следует только еще раз подчеркнуть, что в зоне пластической деформации все процессы реализуются как на восходящей, так и на нисходящей ветви нагрузки.

Переход к ротационным эффектам у вершины трещины на мезоскопическом масштабном уровне при образовании свободной поверхности подтверждается результатами исследования in situ [99]. Исследования процесса деформации материала у кончика усталостной трещины выполнены при монотонном растяжении пластины толщиной в несколько десятых долей миллиметра. Полученная серия фотографий в последовательно осуществлявшемся растяжении пластины указывает, что в момент страгивания трещины образуются две системы скольжения по границам растянутого элемента материала в вершине трещины (рис. 3.24). Одновременно с этим имеет место небольшое пластическое затупление вершины трещины. Образование трещины по одной из наметившихся к разрушению полос скольжения происходит в результате потери устойчивости растягиваемого элемента внутри образованных полос скольжения за счет вращения его объема. Выполненные измерения углов по фотографиям, представленным в работе [99], свидетельствуют о вращения объема металла

Рис. 3.24. Последовательность (я)—(г) состояний материала в вершине усталостной трещины при монотонном растяжении пластины в колонне растрового электронного микроскопа, и схема (д), (е) образования трещины по одной из полос скольжения в результате вращения объема металла перед вершиной трещины

Масштабная иерархия процессов пластической деформации внутри зоны перед вершиной трещины, которая подобна масштабной иерархии процессов при монотонном растяжении, определяет масштабную иерархию механизмов разрушения материала при перемещении фронта трещины. Поэтому она может быть представлена в табличной форме по аналогии с процессами деформации (табл. 3.3).

Подтверждением физического смысла точки пересечения кинетических кривых служит продемонстрированная зависимость показателя степени в уравнении Париса от удельной работы разрушения образцов при монотонном растяжении Wc [57]. В интервале изменения 1,5 < тр < 11 и асимметрии цикла 0 < R < 0,5 по 200 экспериментальным данным было получено уравнение типа (4.8) для мартенсито стареющих сталей, нержавеющей стали Х18Н9Т, жаропрочных, строительных и рельсовых сталей. Связь между показателем степени и плотностью (удельная) энергии в интервале 1,5 < тр < 5,11 имела вид

Развивая свой подход к единому описанию роста трещин в рамках использования зоны пластической деформации как характеристики прироста трещины в цикле нагружения Лю с соавт. конкретизировал структуру коэффициента пропорциональности уравнения (5.18) и заменил предел текучести при монотонном растяжении на циклический Gyc предел текучести [62, 63]. Он исходил из условия пропорциональности скорости роста усталостной трещины раскрытию в ее вершине. Дополнение к модели получил принцип дискретного продвижения трещины, учитывающий факт дискретного подрастания трещины за счет

Высокочастотное нагружение сталей не изменяет выявленной закономерности возрастания скорости роста трещин с возрастанием температуры испытания [35]. Испытания двух марок сталей 0,07 %С-0,07 %Сг-0,27Мп и 0,14 %С-2,26 %Сг-0,58 %Мп-0,93 %Мо при частоте 22 кГц в диапазоне температур от 20 до 500 °С показали следующее. В интервале скоростей от 3-10~10 до 3-10~8 м/цикл кинетические кривые смещаются практически эквидистантно, что выражено в монотонном возрастании коэффициента пропорциональности Ср при возрастании температуры, а показатель степени в формуле Париса пгр либо слабо изменялся, либо изменялся немонотонно, оставаясь в среднем равным около 4 (рис. 7.10).

где т]Е1 и т)Е2 — относительные опорные длины профиля (в долях от длины участка /) на уровнях соответственно ег и е2 (в долях R max), откладываемых от линии выступов в металл, причем формула (173) считается справедливой не более чем в пределах О < е < 0,5. Поэтому значения ех и е2 должны выбираться внутри этих пределов и несколько отступя от них внутрь данного интервала. Кроме того, формула (173) является приближенной, и для улучшения приближения целесообразно использовать т пар уровней е, а за результат считать среднее арифметическое значение из т полученных результатов. Имеются рекомендации [71] принимать т = 3 и при монотонном возрастании т)е использовать пары уровней е, равные 0,1 и 0,2; 0,1 и 0,3; 0,2 и 0,3, а в-случае близости т)е к 0,5 при уровне е = 0,3 использовать пары уровней е следующие 0,05 и 0,1; 0,05 и 0,2; 0,1 и 0,2.

Деформация, происходящая при монотонном возрастании нагрузки (напряжений), называется активной, при разгрузке — пассивной. Затрачиваемая на деформацию образца механическая энергия (ее эквивалент — работа внешних сил) в процессе деформации переходит в другие виды энергии. Пока напряжение не превосходит предела упругости, вся энергия, затраченная на деформацию, накапливается в теле в виде потенциальной энергии деформации, которая при разгрузке тела полностью переходит в механическую. То есть в пределах упругости всякое деформируемое тело можно уподобить идеальной пружине, накапливающей в себе энергию в случае ее .загружения и возвращающей эту энергию при разгрузке.

Как уже отмечалось (см. § 3), силы сопротивления на исполнительных органах многих машин являются функциями перемещения исполнительного органа. Для упрощения можно принять, что при резком монотонном возрастании сил сопротивления эти силы изменяются пропорционально перемещению заклинившегося сечения. В общем случае, при произвольно изменяющихся силах сопротивления, линейный закон может быть принят на любом достаточно малом перемещении исполнительного органа.

Распределение нагрузки между приводами при ее монотонном возрастании

Экспериментальные исследования показали, что основные зависимости деформационной теории пластичности справедливы при монотонном возрастании нагрузок и для случая простого нагружения.

Интересно отметить, что данные Лева {Л. 988] о монотонном возрастании г с числом псевдоожижения противоречат данным О. М. Тодеса и А. К- Бондаревой [Л. 662] о наличии максимума в зависимости скорости частиц от числа псевдоожижения.

Можно отметить, что паровой пузырь помимо общего движения с пленкой пара имеет еще относительное движение, которое приводит как бы к перетеканию парового пузыря. При этом грушевидная форма (утолщение внизу) постепенно выравнивается в цилиндрическую, после чего процесс снова повторяется. В момент перемещения парового пузыря в нижней части его замечается вскипание жидкости, контактирующей с поверхностью нагрева. Наличие подобной периодичности позволяет сделать заключение об автомодельности процесса относительно линейного размера поверхности нагрева. Этот размер значительно больше минимального размера свободно образующейся дисперсной фазы, определяемого в первую очередь физическими свойствами рабочей среды. Изложенное показывает, что предположение о монотонном возрастании толщины паровой пленки по высоте поверхности, по-видимому, является первым приближением и для достаточно протяженных по вертикали поверхностей нагрева подлежит уточнению.

ное течение, которое приводит к увеличению теплообмена между теплоотдающей поверхностью и газовым потоком. При повышении напряжения число направлений, в которых течет ток, увеличивается (фиг. 8, б) и, следовательно, пространство для радиальной конвекции уменьшается. В пределе в ходе этого процесса число направлений становится столь большим, что течение тока будет практически осесимметричным, и электростатические объемные силы не будут более вызывать радиальной конвекции (фиг. 8, в). Этот последний эффект и является причиной снижения интенсивности теплообмена при высокой подводимой электрической мощности. Модель электрического ветра учитывает повышение и последующее понижение теплоотдачи при монотонном возрастании напряжения.

Если устройства имеют различную производительность, то производительность всей системы равна производительности самого медленно действующего устройства. В отсутствие общего резерва времени все устройства системы должны функционировать так, чтобы обеспечить бесперебойную работу медленного устройства в течение заданного времени. Отказ последнего или простой в работоспособном состоянии в ожидании загрузки означает срыв функционирования. Совершенно очевидно, что устройства, расположенные после самого медленного, будут простаивать часть времени в работоспособном состоянии и не будут использовать полностью свою производительность. При монотонном возрастании производительности от устройства к устройству нормальной является ситуация, когда накопители пусты. Это не означает, что быстродействующие устройства не имеют раздельного резерва времени. Они также могут простаивать некоторое время. Оно должно быть таким^ чтобы весь запас, образовавшийся к моменту восстановления отказавшего устройства в его входном накопителе, можно было устранить к контрольному сроку за счет запаса производительности.

(при монотонном возрастании функции влияния).