Нагружения растяжением

вид нагружения (растяжение-сжатие, изгиб, кручение);

Испытания проводят при различных способах нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др.). Величиной сил инерции при этих испытаниях пренебрегают, определяя усилия методом статического равновесия. Пластичность оценивают по разности размеров образцов до и после испытания. Машины для испытания на растяжение должны соответствовать ГОСТ 7855-74. По методу нагружения машины разделяют на два основных типа:

Испытания проводят при различных способах нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др.). Величиной сил инерции при этих испытаниях пренебрегают, определяя усилия методом статического равновесия. Пластичность оценивают по разности размеров образцов до и после испытания. Машины для испытания на растяжение должны соответствовать ГОСТ 7855-74. По методу нагружения машины разделяют на два основных типа:

В настоящей монографии основное внимание уделено описанию методов испытания материалов при высоких скоростях деформирования и получению данных о характеристиках прочности и пластичности конструкционных материалов с учетом скорости деформации, уровня средних (гидродинамических) напряжений, температуры и других параметров нагружения. Сложное реологическое поведение материала под нагрузкой, нестационарное поле напряжений и деформаций в материале при импульсном нагружении затрудняют получение данных для составления определяющих уравнений состояния. Поэтому в представленных исследованиях использованы наиболее простые схемы нагружения (растяжение образцов при одноосном напряженном состоянии и одноосная деформация материала в плоских волнах нагрузки), обеспечивающих вследствие простоты анализа получение наиболее точных данных о напряжениях и деформациях в материале. В монографии впервые обобщены результаты квазистатических испытаний и анализа закономерностей деформирования материала в упруго-пластических волнах нагрузки.

суммы упругой и остаточной деформации, необходимое по условию для осуществления Р., достигается автоматич. или, реже, путем ручной регулировки. Широко распространено испытание методом И. А. Одинга. При этом в разрезанное кольцо равного сопротивления изгибу вгоняют клин, к-рый и задает общую деформацию. После вдвигания клина в прорезь кольца последнее выдерживают при определенной темп-ре, затем разгружают и измеряют пластич. деформацию по меткам, нанесенным на боковой поверхности кольца. Испытания на Р. проводятся также при кручении. В зависимости от задач испытания выбирают интервалы темп-ры; начального напряжения; продолжительность испытания; размеры и форму образцов; их исходные состав, обработку, структуру; способ нагружения (растяжение, изгиб, кручение или сложное напряженное состояние). Количественную оценку степени Р. (снижения напряжений) проводят или прямо по диаграмме, или путем расчета напряжений из величины измеряемой упругой деформации, или расчетом по измеряемой частоте затухающих колебаний (динамич. способ). В последнем случае продольные или поперечные колебания создаются путем ме-ханич. или электромагнитного возбуждения в прутках или струнах. Учитывая необходимость испытаний при варьируемых темп-pax и напряжениях, оценку проводят б. ч. на серии в 10—20 образцов. В автоматич. установках для испытаний на Р. измеритель деформации (тензометр) через фотоэлемент, электрич. контакты или иным способом во время испытания управляет снижением напряжения до величины, обеспечивающей постоянство общей деформации.

метр) и при скомпенсированных реактивных составляющих выходного напряжения моста датчиков осциллограмма на экране трубки 4 получается в виде прямой горизонтальной линии. При статическом нагружении изображение повернется на некоторый угол по отношению к горизонтали. Направление поворота определяет знак нагружения — растяжение или сжатие.

При выборе полуфабрикатов из деформируемых сплавов для определенного назначения следует иметь в виду, что высокопрочные сплавы для деталей, несущих большие механические нагрузки, прежде всего оцениваются, очевидно, по механическим свойствам, с учетом характера нагружения (растяжение, сжатие, кручение и т. д., либо их комбинация). Сплавы этого типа обладают пониженной техноло-гической пластичностью, которая будет определять не только возможность изготовления необходимого полуфабриката, но и равномерность механических свойств этого полуфабриката в различных направлениях, если изготовленная из него деталь будет работать в конструкции под действием усилий различного направления. Как правило, чем больше размеры полуфабриката и сложнее его форма, тем больше разница в свойствах в различных направлениях. Анизотропию свойств в данной детали в общем можно оценить по свойствам других аналогичных деталей; точное же количественное распределение свойств по объему детали можно получить только специальным выборочным их исследованием

вид нагружения (растяжение-сжатие, изгиб, кручение);

Серый чугун с пластинчатым графитом обнаруживает заметные пластические деформации только в условиях «мягкого» нагружения, например, осадка при сжатии достигает 20—40%. При «жестких» способах нагружения (растяжение) максимальные пластические деформации в момент разрушения серого чугуна не превышают 1—2% и составляют 10—50% от общих деформаций [3]. Сравнение кривой растяжения чугуна и стали (рис. 11) обнаруживает у серого чугуна наличие изгиба уже в самом начале кривой, начиная с небольших напряжений, а также меньший угол наклона. Серый чугун не подчиняется закону Гука и ведет себя как неупругий материал.

Анализ экспериментальных исследований закономерностей повторного и циклического деформирования [8—14] при лучевых путях нагружения (растяжение—сжатие, знакопеременное нагру-жение) позволяет сделать следующие выводы.

Подавляющее большинство элементов энергооборудования работает в условиях сложнонапряженного состояния (объемного для толстостенных и плоского для тонкостенных конструкций), обусловленного в основном внутренним давлением рабочей среды. Напряженное состояние конструктивных элементов сложной конфигурации при теплосменах также в общем случае имеет неодноосный характер. При этом в отличие от напряженного состояния, вызванного внутренним давлением среды с постоянным соотношением главных напряжений, при теплосменах имеет место широкое варьирование соотношения компонент напряжений в зависимости от преобладающего для данного элемента вида термоциклического нагружения (растяжение, сжатие, кручение, изгиб). Для деталей стационарного теплоэнергетического оборудования расчетные условия выбирают на основании длительной их работы в области повышенных температур при ползучести, обусловленной статическими напряжениями от внутреннего давления. Эксплуатация стационарных теплосиловых установок характеризуется относительно невысокими абсолютными рабочими температурами (Гр < 650° С) с небольшим располагаемым градиентом ДТ и высокими статическими напряжениями растяжения от внутреннего давления, особенно в зонах концентрации напряжений. Следовательно, термическая усталость металла вместе с ползучестью при-

Во всех случаях, когда допускает конструкция, изгиб следует заменять более выгодными видами нагружения — растяжением, сжатием или срезом. Целесообразно применение стержневых или близких к ним систем, элементы которых работают преимущественно на растяжение — сжатие. Если изгибное нагружение неизбежно, то следует уменьшать плечо изгибающих сил и увеличивать моменты сопротивления на опасных участках. Особенно это важно при консольном нагружении, наиболее невыгодном по прочности и жесткости.

В табл. 37 приведены также результаты определения предельной пластичности в надрезе образцов сплава ВТ6, которые после удаления поверхностного слоя на глубину 1 мм через каждые 0,8Л/р подвергали повторному циклическому деформированию при жестком симметричном нагружении растяжением-сжатием с амплитудой пластической деформации 0,5 % суммарной длительности [п- (1,0-М,6)Л/„]. Надрез выполняли после указанного циклического нагружения. Статический разрыв надрезанных образцов показал, что предельная пластичность не изменилась и после повторного циклического деформирования. Не изменилась

Существенное возрастание долговечности в области малоцикловой усталости наблюдается и при достаточно больших пластических деформациях при жестком симметричном виде нагружения растяжением-сжатием. На рис. 127 и 128 показана зависимость долговечности образцов сплава ВТ5-1 от амплитуды суммарной деформации (е) и размаха пластической деформации (Де) до и после ППД обкаткой. Как видно, поло-

Исследования роли несинфазного нагружения в кинетике усталостных трещин были выполнены на трубчатых образцах из монокристаллов никелевого сплава MAR-M200 при соотношении А^ — О и 0,5 [81]. Частота нагружения путем скручивания была в два раза меньше частоты нагружения растяжением. Тем не менее, при использовании критерия эквивалентности развития трещин (6.32) все кинетические кривые были сведены к одной, хотя исследованы были различные кристаллографические ориентировки монокристаллов по отношению к оси образцов.

Микромеханика нагружения растяжением 233, 234

Предложенные различными авторами формулы для расчета накопления повреждений преимущественно основаны на теоретических предпосылках и на увязаны о механическими свойствами материалов. Поэтому результаты расчетов, основанные на эти формулах, часто существенно отличаются от экспериментальных. Данные работы /4l7, полученные более 40 дет назад, по-првж-нему остаются предметом многочисленных ссылок. В этой работе исследовались изменения пределов прочности и текучести, относительного удлинения и сужения на образцах из мягкого железа (0,05% С) после относительно высокого уровня предварительного нагружения растяжением - ожатием.По мере увеличения числа циклов предел прочности повышается незначительно ( до 10^),предел текучести возрастает более существенно (до 50$).Относительное удлинение о имеется, а сужение практически не изменяется. В работе /5§7, где исследовалась легированная хромом сталь (0,27$ С и 1,20% fr), установлено, что после предварительного нагружения циклическим растяжением до напряжения, составляющего 0,6 <7Г , предел прочности возрастает до 9?; с увеличением напряжения циклирования до 0,8 <3Т он снижается до исходного значения, в то время как предел текучести увеличивается. В работе /!27/ для изучения влияния предварительного циклического нагружения растяжением - сжатием на механические свойства использовалась проволока из сплава на основе меди и никеля диаметром от 0,03 до 0,08 мм. В преобладающем числе испытаний не удавалось установить изменения предела прочности даже у проволочек, которые вследствие циклического воздействия имели большое количество оуомикротрешин. Наблюдаемое в отдельных случаях уменьшение предела прочности на было связано с влиянием амплитуды, числа циклов, а являлось, очевидно, результатом макроскопического повреждения.

Скорость роста трещины усталости. Все испытания с определением скорости роста трещин усталости (СРТУ) проводили на универсальной гидравлической усталостной машине в режиме синусоидального нагружения растяжением [13]. Максимальная нагрузка АР была постоянной во всех испытаниях. Коэффициент асимметрии цикла R=

Масса динамометров с приспособлениями, рассчитанных на усилия до 20 МЫ, составляет до 2000 кг. Машина снабжена манипулятором для их установки в соответствующее рабочее пространство: для нагружения растяжением или сжатием. Навинчивание хвостовиков динамометров и приспособлений в захваты машины осуществляется устройствами с электроприводом. Пульт управления машиной расположен в лифте на стене здания, и высота подъема лифта задается оператором.

Во всех случаях, когда допускает конструкция, изгиб следует заменять более выгодными видами нагружения — растяжением, сжатием или срезом. Целесообразно применение стержневых или близких к ним систем, элементы которых работают преимущественно на растяжение — сжатие. Если изгибное нагружение неизбежно, то следует уменьшать плечо изгибающих сил и увеличивать моменты сопротивления на опасных участках. Особенно это важно при консольном нагружении. наиболее невыгодном по прочности и жесткости.

Определение несущей способности для сложного нагружения растяжением — сжатием, изгибом или кручением, т. е. при произвольном возрастании статических и переменных напряжений в детали.

Масса динамометров с приспособлениями, рассчитанных на усилия до 20 МН, составляет до 2000 кг. Машина снабжена манипулятором для их установки в соответствующее рабочее пространство: для нагружения растяжением или сжатием. Навинчивание хвостовиков динамометров и приспособлений в захваты машины осуществляется устройствами с электроприводом. Пульт управления машиной расположен в лифте на стене здания, и высота подъема лифта задается оператором.