Нарастания напряжения

Повышение прочности при динамических нагрузках обусловлено отставанием внутри-кристаллитных пластических деформаций, происходящих с относительно небольшой скоростью, от нарастания напряжений. Так как скорость перемещения дислокаций не может рревышать местной скорости звука, то напряжение .распространяется через ударную волну.

Площадки, взятые в окрестности точки М среды, для которых процесс нарастания напряжений соответствует выполнению условия (2.4.43) раньше, чем по другим площадкам, называются площадками скольжения.

Известно, что при увеличении интенсивности наводороживания (скорости накопления водорода) быстрее происходит разрушение стали и при меньших концентрациях водорода. Это связано с изменениями условий релаксаций внутренних напряжений. При низких внешних нагрузках либо при незначительной агрессивности коррозионной среды, когда обеспечивается слабый диффузионный поток водорода, возникшие напряжения успевают частично релаксироваться за счет локальной пластической деформации у краев образовавшейся трещины, поэтому последняя не растет. В этом случае время релаксации значительно меньше времени нарастания напряжений. При интенсивном наводороживании внутренние напряжения быстро нарастают, и процессы релаксации не успевают происходить даже в начальный период наводороживания. В результате блокирования водородом дислокаций подвижность их постепенно уменьшается, что приводит к локальному упрочнению металла. При достижении критических концентраций водорода, когда у краев трещины полностью теряется подвижность дислокаций, происходит хрупкое разрушение металла без следов пластической деформации.

В этом разделе рассмотрены особенности распространения волн в анизотропных материалах, присущие композиционным материалам. Если геометрические параметры, которые характеризуют напряженное состояние (участок нарастания напряжений, длина волны и т. д.), значительно превышают структурные геометрические параметры (диаметр волокон или частиц, расстояние между волокнами и слоями и т. д.), то композиционный материал в первом приближении может быть представлен как эквивалентный однородный упругий материал *. В изотропной среде

По мере нарастания напряжений непосредственно в вершине трещины с ее углублением возрастает и интенсивность наводо-роживания. Следовательно, при некоторой критической глубине трещины непосредственно перед ее вершиной рано или поздно должна сложиться критическая комбинация содержания водорода и механических напряжений. При таких условиях в момент наибольшего деформирования, вследствие надрыва металла, произойдет первый чисто механический скачок трещины на величинуД/м с образованием по месту скачка коррозионно-ак-тивной, уже не „частичной" а полной СОП.

Мгновенное приложение постоянной скорости перемещения к подвижной головке образца возбуждает распространение по образцу со скоростью CQ упругой волны с крутым передним фронтом с амплитудой Аст=рСоУб- Отражение прямой волны от закрепленного конца образца (предполагается жесткая заделка) возбуждает упругую волну с противоположным направлением распространения, которая совместно с действием прямой волны приводит к удвоению напряжения (рис. 24, а). Процесс нарастания напряжений в образце является ступенчатым, как показано на рис. 23, а и б для концевых сечений образца (сплошные линии). В промежуточных сечениях образца напряжение в момент прохождения прямой и отраженной волн изменяется скачкообразно на величину До.

Однако принятие даже такого критерия требует осторожности, поскольку разрушающий импульс растягивающей нагрузки в материале не всегда характеризуется только физической природой данного материала и может зависеть от конкретной геометрии экспериментально нагруженных тел. Действительно, в процессе нарастания растягивающих напряжений в материале скорость их изменения определяется суммарным действием двух взаимодействующих волн разгрузки, если повреждение материала не оказывает заметного влияния на это взаимодействие. Такое положение можно принять сохраняющимся до достижения максимума растягивающих напряжений в плоскости откола. Величина этого максимума характеризует материал при заданном законе нарастания напряжений (законе нагружения). При линейном росте нагрузки скорость нагружения является единственной и достаточной характеристикой закона нагружения.

1-я группа. Изменение механич. свойств при скоростях нагружения, для к-рых можно пренебречь влиянием инерционной составляющей и особенностями прохождения ударных волн. Механич. св-ва материалов зависят от скорости пагружения (нарастания напряжения): а =-^г кг/мм^/сек, гдо а — напряжение (условное или истинное); т—время. При заданных размерах, конструкции и материале образца скорости нарастания напряжений отвечает скорость нарастания деформации — скорость деформации: е=-^г 1/сев или %/сек,

условиях длительно действующих нагрузок обычно составляет 1—2%, т. е. в данном случае пластичность графита не была исчерпана, следовательно, разрушение блоков произошло из-за превышения напряжениями предела прочности графита. Иными словами, скорость нарастания напряжений в результате взаимодействия с трубой вплоть до разрушения блока была выше скорости релаксации в результате радиационной ползучести.

Повышение прочности при динамических нагрузках обусловлено отставанием внутри-кристаллитных. пластических деформаций, происходящих с относительно небольшой скоростью, от нарастания напряжений. Так как скорость перемещения1' дислокаций не может превышать местной скорости звука, то напряжение распространяется через ударную волну.

Если работа деформирования входит в уравнение повреждений как аргумент некоторой функции, определяемой по опытным данным, то с целью расчета площадей петель гистерезиса можно исходить из достаточно схематизированных представлений о механических свойствах материала. Указанные опытные данные должны в определенной степени корректировать отклонения расчетных значений работы от ее действительных величин. Однако модель упругопластического материала должна обязательно отражать эффект Баушингера, так как иначе согласно вышеизложенному материал либо приспособится к циклическому нагружению, либо циклическое деформирование потребует непрерывного нарастания напряжений.

Сопротивление при качении возникает вследствие того, что поверхности соприкасающихся тел деформируются различно, реакция N (рис. 10.7) в силу переменного напряжения в поле касания двух тел смещается на величину коэффициента трения качения k в сторону нарастания напряжения, т. е. в сторону качения2.

более эффективным может оказаться анализ, основанный на теории излучения, которая была использована в работах Ахенбаха и др. [6 — 8], а также Тинга и Ли [177]. Следует иметь в виду, что время нарастания напряжения от нуля до заданного значения при смещении импульса на расстояние, равное диаметру волокна (<0,1 мм), составляет примерно 10~7 — 10~8 с. Такая картина имеет место лишь при ударных волнах или ультразвуковых импульсах.

Эксперименты различаются по типу возбуждаемого импульса напряжений. При этом могут быть использованы монотонные импульсы сжатия в форме полуволны синусоиды с пологим участком нарастания напряжения, образующиеся в результате соударения с частицей, или импульсы с резким нарастанием напряжения, вызываемые воздействием взрывчатого вещества и ударных плит. Разложение Фурье для этих импульсов содержит значительную по величине составляющую с нулевой частотой. Ультразвуковые или синусоидальные импульсы характеризуются узким спектром, концентрирующимся в окрестности некоторой определенной частоты или длины волны. Волны этого типа идеальны для непосредственного определения соотношения дисперсии путем измерения групповых скоростей импульсов, в то время как при монотонном импульсе дисперсия определяется косвенным образом по изменению формы импульса при его прохождении через материал.

Эбботт и Браутман [1] продемонстрировали использование монотонного импульса для определения эквивалентных упругих постоянных композиций сталь — стекло и ^-стекло — эпоксидное связующее. Этот метод применим, если длина участка нарастания напряжения и общая длина импульса велики по сравнению с размерами волокон, расстояниями между ними и поперечными

Анализируя этот эксперимент, можно заключить, что геометрия структуры оказывает тем большее влияние на разрушение материала при импульсном нагружении, чем больше длина участка нарастания напряжения или длина импульса приближаются к размерам волокон. В экспериментах Шастера и Рида диаметр волокон и расстояния между ними были порядка 0,1 мм, а длина импульса в алюминии составляла примерно 1,0 мм.

С увеличением частоты нагружения (скорости деформирования) время нарастания напряжения сокращается. Так, при изменении частоты нагружения от 100 до 10 000 Гц продолжительность цикла уменьшается в 100 раз и составляет 0,00005 с. При высокой частоте скорость нагружения превышает скорость распространения пластической деформации. С увеличением частоты нагружения напряжение, соответствующее определенной пластической деформации, увеличивается. За каждый цикл нагружения металл теряет меньшую долю запаса пластичности. Общее число циклов до разрушения увеличивается по сравнению с более низкой частотой повторения нагрузки.

1-я группа. Изменение механич. свойств при скоростях нагружения, для к-рых можно пренебречь влиянием инерционной составляющей и особенностями прохождения ударных волн. Механич. св-ва материалов зависят от скорости пагружения (нарастания напряжения): а =-^г кг/мм^/сек, гдо а — напряжение (условное или истинное); т—время. При заданных размерах, конструкции и материале образца скорости нарастания напряжений отвечает скорость нарастания деформации — скорость деформации: е=-^г 1/сев или %/сек,

Основным условием электрического импульсного пробоя твердого тела, помещенного в жидкую или газообразную среду под давлением, является превышение электрической прочности среды над электрической прочностью твердого тела. По соотношению в.с.х. твердых тел и жидкостей (раздел 1.1) определяют требуемые амплитуду и скорость нарастания напряжения на объекте, при которых может быть выполнено условие электрического пробоя твердого тела.

Значения коэффициентов А, В, определяемых скоростью нарастания напряжения, можно извлечь из данных работы /4/. На логарифмический характер зависимости пробивного напряжения от концентрации ионов в водных растворах электролитов указывают также работы /5,36/. Таким образом, при минимальном количестве экспериментов и использовании выше предложенных выражений могут быть определены в.с.х. горных пород и технической воды, соответствующие 50%-й вероятности пробоя.

разброса электрической прочности в сечении в.с.х. твердого тела; ta.n -кэффициент Стьюдента при уровне значимости а = 0.05; п - число экспериментов. Вероятность внедрения канала в твердое тело обращается в ноль при условии Unp < Um ± S. Приведенные выражения позволяют оценить вероятность внедрения канала разряда в твердое тело с учетом электрической прочности материала, заданной скорости нарастания напряжения, длины рабочего промежутка.

женного напряжения над электрической прочностью материала при постоянной скорости нарастания напряжения на промежутке; вторая -резким уменьшением вероятности внедрения канала разряда в твердую фазу. Это указывает, что электрическая прочность материала выше