Нагружения изменение

Если режим нагружения изменяется пг линейному закону от Рт\п до Ртах, приведенная эквивалентная нагрузка определится

Выше был рассмотрен вопрос о неизотермическом деформировании, когда температура в процессе нагружения изменяется пропорционально напряжению, и предложен способ описания такого нагружения в форме уравнений теории старения. Для произвольных путей изменения напряжений и температур требуются более сложные зависимости, в частности зависимости, устанавливающие связь не только между самими величинами напряжений, деформаций и температур, но и между их приращением (дифференциальные теории).

Субмияроскопическов повреждение, вызываемое циклический нагруженном и сказывавшееся отрицательно на долговечность нагруженных элементов, очевидно, не влияет на макроскопическую прочность при растяжения /3§/. Это подтверждает и выводе, сделанные в работе /ST/, о незначительном влиянии циклического натру же ния на предел прочности. Предел текучести по меря увеличения числа циклов нагружения изменяется аналогично, однако о увеличением напряжения, пр котором осуществляется циклическое натру женив, возрастает более значительно.

В предыдущем разделе был рассмотрен вопрос о неизотермическом деформировании, когда температура в процессе нагружения изменяется пропорционально напряжению, и предложен способ описания такого нагружения в форме уравнений теории старения. Для произвольных путей изменения напряжений и температур требуются более сложные зависимости, в частности зависимости, устанавливающие связь не только между самими величинами напряжений, деформаций и температур, но и между их приращением (дифференциальные теории).

В зависимости от способа нагружения изменяется соотношение между максимальными касательными и растягивающими напряжениями аг = тшах/ошах, первые из которых способствуют развитию пластических, а вторые — хрупких явлений. С увеличением аг напряженное состояние характеризуется «мягкостью» нагружения, сопровождаемого глубокими пластическими деформациями. При уменьшении а,- увеличивается «жесткость» схем напряженного состояния. Так, некоторые литые алюминиевые сплавы и чугуны, весьма хрупкие при растяжении (а;- = 0,5), становятся достаточно пластичными при сжатии (а,- =2).

Граница S области Q называется поверхностью течения или нагружения. В случае идеально пластического тела эта поверхность фиксирована. Для упрочняющегося тела поверхность нагружения изменяется по мере накопления пластической деформации. В пространстве напряжений в каждый данный момент нагружения она отделяет область упругого деформирования от области деформирования пластического (рис. 10.11). При трансляционном упрочнении поверхность нагружения смещается поступательно как жесткое целое. Возможны и другие виды упрочнения, при которых меняется не только положение поверхности нагружения в, пространстве напряжений, но и ее форма и размеры.

нагрузок соответствуют увеличению пластических деформаций. Поверхность неизотермического нагружения изменяется при изменении числа циклов нагружения в соответствии с закономерностями поцикло-вого изменения обобщенной диаграммы деформирования.

Поверхность нагружения по параметру числа полуциклов образуется семейством диаграмм деформирования, полученных при постоянной температуре. В данный момент времени для заданного напряжения и температуры деформация определяется соответствующей кривой изотермического нагружения. При этом предполагают, что режимы нагружения и нагрева, а также форма диаграмм деформирования при различных температурах в процессе увеличения нагрузок соответствуют увеличению пластических деформаций. Поверхность неизотермического нагружения изменяется с числом циклов нагружения в соответствии с закономерностями поциклового изменения обобщенной диаграммы деформирования.

Анализ зависимостей К = f(a*, ~д т) на рис. 2.53 и 2.54 показывает, что параметр К как характеристика жесткости нагружения изменяется в широких пределах и существенно зависит от уровня нагрузки для большинства исследуемых элементов конструкций. При этом всегда К > 0, т. е. во всех случаях происходит локализация упру-гопластической деформации, и ~ё > ? .

Наряду с изменением ширины петли гистерезиса и циклических пределов пропорциональности с ростом числа циклов нагружения изменяется также и модуль упругости в полуциклах растяжения Ер и сжатия Ер (рис. 2.8). При этом чем выше уровень деформации в полуцикле, тем большее изменение (уменьшение) модуля упругости. Уменьшение последнего связано также и с накоплением повреждений по мере увеличения количества циклов нагружения.

нагрузок соответствуют увеличению пластических деформаций. Поверхность неизотермического нагружения изменяется при изменении числа циклов нагружения в соответствии с закономерностями поцикло-вого изменения обобщенной диаграммы деформирования.

пластической деформации перед вершиной трещины. С возрастанием этой зоны переход к сжатию не обеспечивает достаточного усилия для преодоления в сформированной зоне остаточных напряжений в полной мере в сжимающей части цикла напряжения. Фактически ситуация у вершины трещины близка к той, что характеризует постепенное возрастание размаха напряжений за счет снижения минимального напряжения цикла при положительной асимметрии. После достижения определенной величины зоны пластической деформации в предыдущем цикле нагружения изменение шага усталостных бороздок в последующем цикле становится столь незначительным, что им можно пренебречь. Наибольшее снижение эффекта влияния отрицательной асимметрии цикла на шаг бороздок соответствует максимальной из исследованных отрицательных

Практическое использование соотношений (8.32) и (8.33) правомерно в случае создания зоны пластической деформации в момент перегрузки при монотонном изменении параметров цикла нагружения. Изменение размера зоны за счет добавления второй компоненты нагружения к одноосному растяжению учитывается только безразмерными поправочными функциями в расчете эквивалентного коэффициента интенсивности напряжений.

При усталостных испытаниях основными характеристиками являются: предел выносливости, усталостная долговечность, чувствительность к концентрации напряжений, степень поврежденности циклическими нагрузками, скорость роста трещины, число циклов до появления трещины, длительность периода живучести, характеристики петли гистерезиса, изменение деформации образца в процессе циклического нагружения, изменение величины раскрытия трещины,

Испытания проводили при постоянном температурном режиме (t= 100^800° С) и постоянной жесткости нагружения. Изменение характера циклов нагружения показано на рис. 92. Длительность цикла без выдержки гщ='1,3 мин, с выдержкой ТЦ2=12 мин. Длительность выдержки тВ2='10,7 мин. Долговечность при стационарном нагружении циклами длительностью Тщ составила Л^=2380 циклов, циклами т.Д2—Д^=30 циклов. В испытаниях варьировали: размер повреждающего блока «2 (я2 = 8, 15 и 20 циклов, т. е. п2/#2=0,26; 0,5; 0,66); расположение повреждающего блока (в начале нагружения, через п\ = = 500 и 1000 циклов длительностью тщ, что составляло ni'/'Ni = =0; 0,21 и 0,42).

На рис.23 представлены зависимости относительного удлинения и относительного сужения от числа циклов предварительного нагружения при комнатной температуре. Относительное удлинение существенно свивается на начальном этапе тренировки (до 2-Ю3 циклов}, а затем степень снижения уменьшается, относительное сужение снижается более монотонно по мере роста числа циклов нагружения. Изменение указанных характеристик ара высоких температурах происходит аналогично. Следует отметить, что если циклическое нагруженив образцов осуществляется при высокой температуре, в окончательное статическое разрушение - при комнатной, то относительное удлинение по своим абсолютным значениям ниже, чем в случае, когда циклическое наг руление и окончательное, статическое разрушение образцов происходят при комнатной температуре.

На рис. 10 дан пример нагружения со ступенчатым изменением скорости деформации от 200 до 0,01с""1 при испытаниях на сжатие сплава САВ6 (ГИСп = = 350°С). По результатам испытаний видно, что при незначительной предварительной деформации (при g=200 c~') металл довольно быстро «забывает» ис-

зана с тем, что на характер и уровень кривых а — 8 дробного нагружения оказывает влияние целый ряд взаимосвязанных условий и параметров: величина скорости деформации в каждом цикле нагружения; изменение температуры металла в процессе всего цикла деформации; распределение деформации по проходам и величина суммарной (накопленной деформации); величина пауз между нагружениями; интенсивность процессов динамического и статического разупрочнения (рекристаллизации) при горячей деформации данного металла.

Анизотропное упрочнение первоначально изотропного материала отличается зависимостью сопротивления деформированию от ориентации тензора скорости деформации по отношению к тензору упрочнения в процессе предшествующего деформирования, и кривая интенсивность напряжений — интенсивность деформаций зависит от пути нагружения. В статических испытаниях анизотропное упрочнение наиболее рельефно проявляется в возникновении «следа запаздывания» за угловой точкой билинейного пути нагружения. Изменение сопротивления в зависимости от пути импульсного нагружения является основой импульсной обработки материала с целью направленного формирования его характеристик прочности и пластичности. Представление анизотропного упрочнения как результата суммирования изотропного упрочнения и кинематического (связанного с изменением пути предшествующего нагружения) [430] позволяет описать поведение материала при сложном нагружении.

Зависимость ядра ползучести Q от величины нагрузки обеспечивает нелинейное суммирование деформаций. Следует отметить, что уравнение наследственного типа учитывает влияние истории нагружения на процесс деформации, не связанное с изменением реологических параметров материала.

Следует отметить, что использование наследственных уравнений для описания процессов пластического течения ограничено, поскольку пластическое течение характеризуется изменением в процессе нагружения реологических параметров материала в зависимости от пути нагружения; не исчезающих с течением времени.

Как указывалось выше, сопротивление трения определяется структурным состоянием материала, сформированным в процессе предшествующего нагружения. Изменение структуры во времени (процессы релаксации) вызывает изменение сопротивления трения, которое представляется как зависимость сопротивления от скорости деформации.