Нагружение производилось

При повторном приложении силы нагружение происходит по линии а'Ь', и система приобретает способность выдерживать без появления новых остаточных деформаций нагрузку до 6,5 тс. Однако вместе с этим уменьшается резерв пластической нагружаемое™ (разность силы, соответствующей пределу прочности, и силы, соответствующей пределу упругости). Если до приложения силы, вызвавшей остаточные деформации, резерв нагружаемости составлял 8 — 4,5 = 3,5 тс, то теперь он сокращается до 8 - 6,5 = 1Ь5 тс.

Если нагружение происходит медленно, то силами инерции, возникающими при упругих перемещениях точек тела, можно пре-

Асимметрия цикла. Во многих случаях, кроме циклической составляющей напряжения, имеется статическая (постоянная) составляющая, т.е. нагружение происходит асимметрично. При возрастании статической составляющей напряжений циклические напряжения, приводящие металл к разрушению, снижаются, так как фактически разрушение определяется суммированием статических и циклических напряжений. Наиболее простой случай одновременного статического и циклического нагружения — наложение статического растяжения (или сжатия) при циклическом одноосном растяжении—сжатии. В этом случае напряжения алгебраически складываются и металл подвергается асимметричному растяжению-сжатию, пульсирующему растяжению или пульсирующему сжатию. На рис. 104, 105 представлены так называемые полные диаграммы усталости сплавов ВТЗ-1 и Ti—6 % AI—4 % V (типа сплава ВТ6) при различных температурах и различной концентрации напряжений (круговой надрез) [95 и др.]. Эти диаграммы представляют зависимость разрушающих циклических напряжений, которые уменьшаются при наложении возрастающего статического напряжения растяжения. Предельной точкой этих диаграмм является величина статического напряжения, равная пределу текучести материала, когда практически нулевые циклические напряжения могут привести к разрушению. Циклическая состав-

Некоторым усложнением установки можно осуществлять непрерывную запись диаграммы усилие — деформация. Для этого микрометрический винт приложения усилия, действующий на силовой рычаг, вращают двигателем через понижающий редуктор. Сигнал с нуль-индикатора подается на усилитель, нагрузкой которого является исполнительный двигатель, через редуктор, вращающий микрометрический винт со шкалой деформации, и выводится с нуль-индикатора на нуль. Сигнал с датчика деформации (отдельный механотрон, связанный с площадкой микрометрического столика) подают на один из входов потенциометра ПДС-021, на другой вход этого потенциометра подаются сигналы временной развертки деформации. Таким образом можно записать диаграмму в координатах деформация — время и считать, что нагружение происходит равномерно во времени, т. е. фактически на ПДС-021 записывается диаграмма усилие — деформация, так как усилие равномерно нарастает по времени.

Для подтверждения справедливости данного выше подхода обсудим в оставшейся части этого раздела статистические вопросы разрушения при растяжении отдельного класса композитов, состоящих из параллельно расположенных линейных непрерывных жестких, прочных и хрупких упрочняющих элементов, разделенных материалом матрицы, упругая или пластическая податливость которой значительно выше податливости упрочняющих элементов. Кроме того, предположим, что композит состоит из листов, толщина которых много меньше других размеров, и нагружение происходит только в плоскости листа. Хотя этот вид слоистой микроструктуры является весьма частным среди большого многообразия присущих композитам видов микроструктуры, но он имеет широкое применение при конструировании легких тонкостенных оболочек и конструкций из тонких панелей. Эти материалы мы будем называть слоистыми композитами в отличие от композитов, под которыми мы будем подразумевать материалы со структурой более общего вида.

Термоциклическое нагружение происходит при специфических условиях, основными из которых являются неизотермиче> кое деформирование материала, обусловливающее различную интенсивность накопления повреждений в первой и второй частях цикла; одновременное накопление статического и циклического повреждений в течение каждого цикла; разнородный характер повреждений (при tmax материал подвергается более или менее длительному воздействию статической нагрузки с соответствующим повреждением границ зерен, а при ?тт — кратковременному упругопластическому деформированию, при котором деформации развиваются главным образом за счет сдвигов в теле зерен). Двойственный характер накапливаемого повреждения определяет и особый вид циклического упрочнения при термоусталости, выражающийся в чередовании процессов упрочнения и разупрочнения. Все эти обстоятельства проявляются и в характере разрушения при. термоциклическом нагружении, который, как упоминалось, является более сложным, чем при простых видах нагружения — механической усталости и длительном статическом нагружении.

На рис. 33 представлены схемы программного упрочнения. В первом случае (рис. 33, а) нагружение происходит со скоростью, соответствующей условию постоянства скорости деформирования образца в макроупругой области. При достижении о;м необходимо снизить скорость нагружения, что позволяет дополнительно повысить эффект программного упрочнения. Второй метод определения режима программного нагружения заключается в соблюдении соответствия скорости нагружения полному протеканию релаксации напряжений на каждом уровне нагрузки в макроупругой области деформаций (рис. 33, б). Для выбора оптимального режима программного нагружения целесообразно использовать зависимости от температуры и скорости нагружения таких физических характеристик, как электросопротивление и скрытая энергия [60J.

При повторном приложении силы нагружение происходит по линии а'Ь', и система приобретает способность выдерживать без появления новых остаточных деформаций нагрузку до 6,5 тс. Однако вместе с этим уменьшается резерв пластической нагружаемости (разность силы, соответствующей пределу прочности, и силы, соответствующей пределу упругости).' Если до приложения силы, вызвавшей остаточные деформации, резерв нагружаемости составлял 8 —. 4,5 = 3,5 тс, то теперь он сокращается до 8 — 6,5 = 1,5 тс.

Кроме этого, циклическое нагружение нестационарно — величины циклических нагрузок различны в пределах каждого блока, соответствующего одному полету. Особенностью нагружения деталей ГТД является то, что интенсивное малоцикловое и статическое нагружение происходит с одновременным действием вибрационных напряжений, вызывающих механическую усталость материала деталей. В тех случаях, когда нагружение или разгрузка деталей (рабочие лопатки турбин, диски, корпуса) сопровождается увеличением или уменьшением температуры, механическое циклическое нагружение дополняется термическим, и при этом сопротивление малоцикловой усталости должно быть определено с учетом фактора переменности температуры в течение цикла. Для ряда деталей (сопловые лопатки, форсунки, экраны камер сгорания, элементы форсажных камер) термические напряжения являются основными и необходима оценка сопротивления термической усталости.

приведены температурное поле и значения суммарных напряжений в различных точках сечения на этапе стационарной работы. Сжимающие напряжения во входной кромке в момент запуска равны —100 МПа, температура в этот момент составляет 820° С; при охлаждении температура уменьшается во входной кромке до 200° С, а напряжения меняют знак и составляют +140 МПа. Наиболее нагруженной для данной конструкции лопатки оказалась точка Г на корыте профиля — размах напряжений Дог составляет 640 МПа при коэффициенте асимметрии, равном —0,23. Температура в этой точке изменяется от 750 до 200° С. Напряжения в других характерных точках не изменяют знак (так, в точке А они изменяются в интервале от 0 до +200 МПа и нагружение происходит циклически с положительным коэффициентом асимметрии.)

В настоящее время для большинства циклически нагруженных строительных конструкций характер воздействия внешних нагрузок достаточно изучен. Исследования показывают, что типичными являются стационарный и нестационарный режимы переменных нагрузок. К стационарно нагруженным конструкциям относятся в первую очередь воздухонагреватели доменных печей, трубы большого диаметра магистральных газо- и нефтепроводов и др. На рис. 9.2 приведен пример записи изменения давления и деформации в стенке воздухонагревателя в процессе эксплуатации. Видно, что нагружение происходит с постоянной амплитудой номинальных напряжений и деформаций. При этом коэффициент асимметрии цикла г сохраняется постоянным (г ^ 0,2). Статическая составляющая цикла, связанная с распором футеровки, с течением времени может несколько изменяться, однако в первом приближении это изменение может не учитываться. В зависимости от технологии рабочего процесса число циклов нагружения воздухонагревателя в сутки может изменяться от 4 до 8, и тогда соответствующее число циклов за 20 лет эксплуатации при непрерывной работе составит 30—60 тыс. Для магистральных газо-и нефтепроводов повторность нагрузки связана с периодическими сбросами давления за счет различных технологических и эксплуатационных факторов (отключение насосно-перекачивающей станции из-за отказов электрооборудования, отказов механического оборудования, изменение режимов перекачки и т. п.) и составляет на отдельных участках в среднем до 300 циклов в год, при этом цикл изменения давления близок к пульсирующему.

В работе [137] приводятся результаты испытаний при малом числе циклов нагружения сварных газгольдеров диаметром 3000 мм с толщиной стенки 17 мм. Повторное нагружение производилось водой с частотой 3 цикла в минуту. При максимальном пульсирующем давлении мембранные кольцевые напряжения достигали 970 кгс/см2. Первая трещина в газгольдере появилась в продольном сварном шве обечайки после 37 000 циклов нагружения. После 38 250 циклов длина трещины достигла 130 мм. На внутренней поверхности были обнаружены также трещины в шпангоуте, т. е. в зоне больших изгибных напряжений.

Результаты испытаний сферических сосудов диаметром 500 мм с толщиной 5 мм приведены в работе [107]. Сосуды, изготовленные из стали марки 3, испытывались как при статическом, так и при повторно-статическом нагружении внутренним давлением. Повторное нагружение производилось ступенчато, через каждые 1000 циклов давление увеличивалось на 10 кгс/сма. Действие повторного

В работе [3] предложена модель физического предела усталости и сделан вывод о том, что природа предела усталости так же, как и природа площадки текучести, является особенностью микродеформации поверхностных слоев материала в квазиупругой области; в [4] приводятся данные, указывающие на взаимосвязь предела усталости и верхнего предела текучести для железа и стали. Поэтому представляет интерес исследование характера изменения таких параметров статической кривой нагружения, как верхний предел текучести тв.п.т и длина площадки текучести /п.т при циклическом нагружении. Установлено, что при циклическом знакопеременном закручивании образца из малоуглеродистой стали после некоторого числа циклов наблюдается понижение амплитуды напряжений [5]. Нагружение производилось при постоянной амплитуде суммарной деформации уа—<уупр+Упл = const. Первоначальная амплитуда напряжений т° была ниже верхнего предела текучести тв.п.т, но выше напряжения, соответствующего площадке текучести тп.т.

Нагружение производилось ступенчато: при 50 даН-м первые 104 циклов, 100 даН • м — последующие 2 • 104 циклов, 150 даН • м — после 3-Ю4 циклов до появления задиров на рабочей поверхности деталей шлицевого соединения или до 2-Ю5 циклов, что эквивалентно 150—200 тыс. км пробега автомобиля в условиях эксплуатации.

метрам 3-го разряда на нагрузки 5 МН каждый. Нагружение производилось на гидравлическом прессе. Накопленные погрешности не превышают ±0,5— 0.7 % для отдельного силового звена и ±0,7—0,9% — для двух и трех параллельно установленных под нагрузку силовых звеньев.

Исследуемая модель была «заморожена» при внутреннем давлении р. Так как нагружение производилось низким по величине давлением, при котором аг я» 0,00389 МПа, то считаем, что в модели однослойной оболочки вдали от сварного шва определяющими являются только окружные напряжения ое-

Внутреннее давление создавалось гидрокомпрессором ГКМ-7/60000. Нагружение производилось ступенями 100, 200, 300, 400, 500 кгс/см2. Эпюры продольных и кольцевых напряжений для головки типа 1 представлены на рис. 22, а, б, для головки типа 2 —• на рис. 23, а, б. Как видно из приведенных эпюр напряжений, максимальные напряжения головки типа 1 имеют место в центральной части трубной доски, а донышка — вблизи приварки штуцера 076X10.

На рис. 4, г изображены зависимости, характеризующие влияние веса подвижных частей привода на величину возможного подводимого давления р0 к системе. Вес подвижных частей Ркар в общем случае отрицательно сказывается на устойчивости копировальных систем, что и видно из графиков. Нагружение производилось до 240 кГ. Нагружение еще большими грузами вызывало резкое изменение сил трения в направляющих каретки, и верхний предел возможного подведенного давления значительно уменьшался, особенно при движении систем с малыми скоростями. Так, при нагружении каретки грузами до 260 кГ система I с / = 25 мм; 1тр = 100 см; й0 = 1 см; 60 = 0,03 мм становилась неустойчивой при давлении р„ = 20 кГ/см2, а системы II и III теряли устойчивость соответственно при р„ = = 24 кГ/см2 и 26 кГ/см2.

Демпфер испытывали на стенде (рис. 7), где нагружение производилось грузами 6. Скорость движения штока определяли по вре-мени^прохождения подвижного контакта 5 по пластине 3; время 368

Эффект Баушингера. Под эффектом Баушингера понимается изменение механических характеристик металла после нагружения за предел упругости. Если нагружение производилось в сторону растяжения, то предел упругости металла в эту сторону увеличивается до того максимального напряжения, которое было достигнуто под нагрузкой. В сторону сжатия предел упругости такого металла уменьшается против величины, которая характерна для недеформированного металла, т. е. для изгиба правленой детали в том же направлении, в котором происходила правка, нужно приложить большую нагрузку, чем для изгиба новой

Важно отметить, что разупрочнение является процессом, характеристики которого зависят от времени. На рис. 3.13 показана разница процессов разупрочнения монокристаллов цинка в случаях, когда после приложения нагрузки производилась полная разгрузка и через полминуты — очередное нагружение и когда очередное нагружение производилось через 24 ч. Зависимость от времени характеризуется тем, что при 24-часовом отдыхе кривая деформирования практически не меняется, а при полминутном отдыхе деформационное упрочнение проявляется в виде сдвига кривой деформирования вверх, причем влияние разупрочнения практически отсутствует.