Нагружаемых конструкций

{112} должно превысить величину v/б1, где "р—энергия дефекта упаковки. Если, в соответствии с имеющимися оценками [125, 126], принять для металлов VIA группы значение у ^ 0,3—0,5 Дж/м2, то критическое напряжение двойникования должно составлять 3—5. ГПа. Столь высокие напряжения сдвига от внешней нагрузки металлы VIA группы не могут выдержать даже при абсолютном нуле, а между тем двойникование наблюдается для металлов этой группы при напряжениях, почти на порядок меньше указанных. Этот оценочный расчет также свидетельствует о необходимости создания в деформируемом материале нагромождения дислокаций, способного при сравнительно низком уровне напряжения сдвига от внешней нагрузки обеспечить необходимую для начала работы двойникового источника концентрацию напряжений. Роль препятствия в поликристалле может сыграть граница зерна, а в пределах одного зерна (в монокристалле) — различные барьеры типа малоподвижных дислокаций Коттрелла с вектором Бюргерса а (100) и т. д.

Сопоставим данные оценочного расчета с экспериментальными для максимальной величины эффекта Аг = 255 мкА/см2 (рабочая поверхность 0,314 см2) при Ат == 190 МН/М2 (19 кгс/мм2) (см. рис. 8). Принимая [29] для железа значения а= 1011см~г и Afmax = 1012 см"2, по кривой растяжения (см. рис. 8), используя формулы (71) и (79), находим оценку п *=* 10, что не противоречит результатам электронномикроскопических наблюдений. Действительно, прямое электронномикроскопическое наблюдение [51 ] дислокационной структуры деформированных в различной степени железных фолы показало, что при 8 = 5% образуются скопления и нагромождения дислокаций, переходящие затем при е> 8-4-10% в развитую ячеистую структуру, причем .для е = 10% плотность дислокаций N = 5-Ю10 см"2. Установлено большое сходство дислокационных структур деформирован-,ных до больших степеней деформации железных фольг со струк-.турами, образующимися в г. ц. к. металлах с низкой энергией {дефектов упаковки. Этим объясняется отсутствие в дислокацион-1ных структурах армко-железа копланарных скоплений дисло- каций значительного размера: в пластичных материалах пласти-• ческая релаксация скоплений препятствует образованию плоских скоплений с n^s 5 на стадии деформационного упрочнения [52]. В условиях динамического нагружения процессы отдыха не успевают следовать за упрочнением и короткое время могут существовать скопления с п >• 5 (например, наблюдается выход линий скольжения в течение времени старения после прекра-, щения деформации [53]).

(рабочая поверхность 0,314 см2) при AT = ISO ЛШа (см. рис. 14). Принимая [33] для железа значения а= 1011 см""2 и Nmax = = 101а^см~2, по кривой растяжения (см. рис. 14) и используя формулы (83) и (91), находим оценку п = 10, что не противоречит результатам злектронномикроскопических наблюдений. Действительно, прямое электронномикроскопическое наблюдение [57 ] дислокационной структуры деформированных в различной степени железных фолы показало, что при е = 5% образуются скопления и^нагромождения дислокаций, переходящие затем при е > 8-^-10% в развитую ячеистую структуру, причем для е = 10% плотность дислокаций N = §•1010 см~2. Установлено большое сходство дислокационных структур деформированных до больших степеней деформации железных фолы со структурами, образующимися в г. ц. к. металлах с высокой энергией дефектов упаковки. Этим объясняется отсутствие в дислокационных структурах армко-железа копланарных скоплений дислокаций значительного размера: в пластичных материалах пластическая релаксация скоплений препятствует образованию плоских скоплений с п >• Ь на стадии деформационного упрочнения [58]. В условиях динамического нагружения процессы отдыха не успевают следовать за упрочнением и короткое время могут существовать скопления с п > 5 (например, наблюдается выход линий скольжения в течение времени старения после прекращения деформации [59]).

При хрупком разрушении трещины образуются в результате нагромождения дислокаций и их взаимодействий (в том числе в пересекающихся системах скольжения) и при отсутствии нагромождений — в результате объединения цепочек вакансий ?.

По Фриделю [95] стадия линейного упрочнения обусловливается катастрофическим лавинообразным процессом генерирования дислокаций источниками Франка—Рида во вторичной системе плоскостей скольжения, способствуя этим возникновению большого количества сидячих дислокаций Ломера—Котрелла; последние являются эффективными барьерами, у которых возникают нагромождения дислокаций [41 ].

Нагромождения дислокаций в отдельных плоскостях скольжения возникают из-за препятствий на пути движения дислокаций (границы двойников и зерен с большими углами разориен-тации, прочные чужеродные включения и др.).

скольжения концентрации нормальных, напряжений до уровня когезионной прочности [129]. Позже им предложена модель зарождения трещин вследствие нагромождения дислокаций в полосе скольжения, заблокированной границей зерна (незавершенный сдвиг). Под действием касательного напряжения дислокации могут слиться и образовать трещину (рис. 1.12, а).

Н. Петч полагает, что трещина возникает в момент, когда в результате нагромождения дислокаций превышается теоретическая когезионная прочность [115].

Модели образования трещин при отсутствии нагромождения дислокаций у препятствий условно относят к безбарьерным. Известно несколько таких моделей.

Мотт считает, что вязкие трещины могут зарождаться подобно хрупким трещинам в результате нагромождения дислокаций перед препятствием [111].

На первой стадии образуются пакеты дислокационных диполей (например, устойчивых петель в результате скольжения винтовой дислокации) длиной ~ 1 мкм и шириной — 10 нм (100 А) (электронная микроскопия). Средняя плотность дислокаций на этой стадии составляет ~108 см~2, почти не изменяется. При быстром росте плотности диполей скорость упрочнения возрастает, что, очевидно, обусловливает переход от первой стадии ко второй. По Хиршу переход ко // наступает тогда, когда расстояния между скоплениями дислокаций столь малы, 'что внутренние напряжения из-за нагромождения дислокаций становятся достаточными для активации источников дислокаций во вторичной системе плоскостей. На стадии // линии скольжения короче и менее правильны (это указывает на то, что они принадлежат нескольким системам), возникает нерегулярная сетка дислокаций. Средняя плотность дислокаций в начале второй стадии ~109 см , в конце ~ 1010 см-2. Локальная плотность дислокаций в сетке достигает 10й см-2.

Концентрация напряжений в элементах конструкции может быть обусловлена не только наличием отверстий, трещин и других нарушений сплошности материала, но и переходом к другому материалу с повышенной жесткостью. В большинстве нагружаемых конструкций рост трещин происходит в направлении, перпендикулярном направлению действия максимальных главных растягивающих напряжений (в механике разрушения такой тип нагружения трещин обозначают типом I).

Концетрапия напряжений в элементах конструкции может быть обусловлена не только наличием отверстий, трещин и других нарушений сплошности материала, но и переходом к другому материалу с повышенной жесткостью. В большинстве нагружаемых конструкций рост трещин происходит в направлении, перпендикулярном направлению действия максимальных главных растягивающих напряжений (в механике разрушения такой тип нагружения трещин обозначают типом I).

Основные механические закономерности сопротивления материалов малоцикловому и длительному циклическому нагружению, а также деформационно-кинетический критерий малоциклового и длительного циклического разрушения необходимы для решения соответствующих задач определения кинетики деформированных состояний в зонах концентрации и оценки долговечности на стадии образования трещины. Полученные данные о сопротивлении циклическому деформированию и разрушению использованы для расчета малоцикловой усталости циклически нагружаемых конструкций. Применительно к сварным трубам большого диаметра магистральных газо- и нефтепроводов, волнистым компенсаторам и металлорукавам на основе их испытаний разработаны и экспериментально обоснованы методы расчета малоцикловой усталости при нормальных и высоких температурах.

Сплав АМгбП. Заклепки, применяемые для клепки средненагружаемых конструкций из алюминиевых сплавов с повышенной коррозионной стойкостью и конструкций из магниевых сплавов.

Сплав Д18П. Один из основных заклепочных материалов для клепки нагружаемых конструкций из алюминиевых сплавов, работающих при температуре не выше 100° С.

Сплав АВ. Детали и элементы средненагружаемых конструкций, изготовление которых требует высокой пластичности в холодном и горячем состоянии.

Сплав В65. Заклепки для клепки нагружаемых конструкций из алюминиевых сплавов, работающих при температуре не выше 100° С. Заклепки в конструкции можно ставить в любое время после закалки и старения. Эта особенность составляет преимущество сплава В65 перед сплавами Д1 и Д16, которые он заменяет.

Сплав В94. Заклепки для сильнонагружаемых конструкций, работающих при температуре до 125° С.

Сплав Д19П. Заклепки для нагружаемых конструкций, работающих при температуре от 125 до 250° С.

Сплав Д23. Листы, плиты, поковки, штамповки, прессованные изделия, проволока. Заклепки ставятся в конструкцию в закаленном состоянии с последующим искусственным старением. Заклепки для сильнонагружаемых конструкций, работающих длительное время при температурах до 180° С. Применяется для сильно нагружаемых деталей, кратковременно и длительно работающих при температурах 160—180° С.

В65 Заклепки из алюминиевых сплавов для нагружаемых конструкций, работающих при температуре не свыше 100° С. Заклепки можно ставить в любое время после закалки и старения, что выгодно отличает сплав В65 от сплавов Д1 и Д16, которые он заменяет