Напряжений температур

тической деформации Б [р = (р(е)]; 2) сопротивление деформации (а) увеличивается с ростом плотности дислокаций [а = v/(p)]. Линейное упрочнение реализуется в случае, когда p(s) и ст(р) являются линейными функциями, то есть р = РО + к'- Б и ст = Сто + к"р, где кл и к" - постоянные; РО и Сто - плотность дислокаций и напряжений текучести при 8 = 0. Рассматривая эти уравнения совместно, получаем ст = ст0+к-е, где ст0=ст0+к"р; к = к'-к" Очевидно, что при е = 0, ст0 = ст0. По физическому смыслу Сто должно быть равно пределу текучести стт, а коэффициент к равен модулю упрочнения Е, следовательно, о = а-, + Ел?. Такая аппроксимация ст(е) нередко используется при решении задач теории обработки металлов давлением и механики разрушения. Если значение Е заменить приращением деформации ДБ (As = s - sr), то получим функцию упрочнения, включая стадию упругой деформации: ст = стт + Е' (в - sT), БТ - деформация текучести.

последовательности: 5(дс)< 5<д'< ^ис\ Отличительной особенностью условной диаграммы растяжения (рис. 1.10,а, б, в) деформационно-состаренных металлов является увеличение или появление на ней площадки текучести (^(дс)>//(ио)_ Отметим, что на диаграмме растяжения деформационно-состаренных сталей появляется зуб текучести, обусловленный различием "стартовых" напряжений и напряжений текучести. Различие параметров исходных диаграмм растяжения упрочнения состаренного и исходного металла показано на рис. 1.10,г. В зависимости от структуры металла возможны три вида а(е) для состаренного металла: 1) модули упрочнения для состаренного Е(дс) и исходного Е<ис> металлов равны Е<дс^= Е<ис>; 2) Е<дс)< Е(ис> и 3) Е<дс» Е<ис). Аналогично можно записать для степенного упрочнения. По-видимому наиболее вероятный случай, когда Е<дс» Е<ис>, поскольку, деформационное старение в большей степени повышает предел текучести. Это отмечается при испытаниях искусственно и естественно состаренных углеродистых и низколегированных сталей, проведенных нами и другими исследованиями. На рис. 1.11,а, б представлены зависимости предела текучести и временного сопротивления от степени предварительной деформации (СПД) ед, искусственно состаренных (при температуре Т = 250°С и времени выдержки тс=1ч.) сталей. Как и следовало ожидать увеличение СПД приводит к возрастанию прочностных характеристик сталей (рис. 1.11). Причем, более интенсивно возрастает предел текучести особенно для СтЗ. Отметим, что после искусственного старения на диаграмме растяжения (а - Е) наблюдается четко выраженная площадка текучести. Таким образом, с точки зрения прочностных показателей предварительное деформирование и старение металла не ухудшает эксплуатационные свойства сталей.

Отличительной особенностью диаграммы растяжения деформационно-состаренных металлов является увеличение или появление на ней площадки текучести (1ДС>1 ). Отметим, что иногда на диаграмме растяжения деформационно-состаренных сталей появляется зуб текучести, обусловленный различием "стартовых" напряжений и напряжений текучести. В зависимости от структуры металла возможны три вида a(s) для состаренного металла: 1) модули упрочнения для состаренного Ед и исходного Е'и

значения, когда происходит разрушение материала. При этом условно можно считать, что после возникновения в арматуре текучести нет факторов, препятствующих росту деформаций до критического значения при неизменном предельном моменте текучести в шарнире. При возникновении напряжений текучести в арматуре распорных конструкций диски поворачиваться не могут без изменения размеров дисков в направлении действия внутрен-

Возвращаясь к напряженному состоянию металла, превращаемого в стружку, определим величину гидростатического давления и напряжений текучести, обусловливающих пластическую деформацию.

Иными словами, деформация стружки по ширине будет пропорциональна напряжению ae сжатия, действующего на плоскости максимального касательного напряжения (максимального сдвига). Если т = 0 (сдвиг), то joi = a3. В этом случае ae = 0 и б2 = 0. При т i= 0 ав ф 0 и 62 > 0. Важно отметить, что полученная система напряжений такова, что в общем случае кроме напряжений текучести имеет место гидростатическое давление. Величина гидростатического давления, равная нулю при сжатии и достигающая наибольшего значения при сдвиге, существенно влияет на разрушение металла, превращаемого в стружку. При сдвиге (тонкие срезы и большая ширина резания) деформация разрушения получается большей, чем при сжатии (работа с большими подачами и малой шириной). Иными словами, возникающее в процессе резания гидростатическое давление, способствуя увеличению деформации разрушения, сказывается на интенсивности напряженно-деформированного состояния.

При резании помимо напряжений текучести, обусловливающих пластическую деформацию, возникает гидростатическое давление, влияющее на разрушение металла.

т. е. мощность действительных поверхностных сил на заданных скоростях больше мощности, развиваемой поверхностными силами, соответствующими любой другой статически возможной системе напряжений текучести.

При расчете по допускаемым напряжениям за предельное состояние конструкции принимается такое, при котором максимальные напряжения достигают величины допускаемых напряжений [а] или [т]. Однако в случае неоднородного напряженного состояния возникновение пластических деформаций в одной наиболее напряженной точке еще не приводит к разрушению конструкции. При достижении напряжений текучести в местной зоне деталь еще может сопротивляться увеличению внешних сил до тех пор, пока пластические деформации не охватят значительный объем детали. Предельное состояние конструкции соответствует величинам таких перемещений, превышение которых обращает ее в геометрически изменяемую систему или нарушает условия нормальной эксплуатации. Нагрузки, соответствующие предельному состоянию, называются предельными.

Расчет слоистых панелей. Прочность боковых панелей кузова автофургона определяется главным образом их сопротивлением выпучиванию. Поэтому считается, что наиболее эффективной конструкцией панели является такая, у которой критическое напряжение достигает предела текучести материала обшивки при сжатии. Типовая сборная панель каркаса кузова, когда шаг стоек равен 610 мм и шаг лонжеронов 914 мм, теряет устойчивость при напряжении, составляющем всего 15 % значения напряжений текучести материала обшивки при сжатии. Даже в очень усложненных подкрепленных стрингерами тонкостенных конструкциях, применяемых в изделиях авиационной промышленности, эффективность панельных конструкций едва превышает 50 %. Однако эффективность трехслойной панели согласно расчетам может достигать 100 % при определенных размерах и характеристиках материалов обшивки и заполнителя.

мических напряжений, механических циклических напряжений, температур и др.) позволяет выявить их влияние на процесс накопления повреждений в материале и его разрушения.

Сначала строилась предельная поверхность t — } (оа, ат, Т), где аа — амплитуда переменных механических напряжений; от — статические растягивающие напряжения; Т — температура, при которой ведутся изотермические испытания.

Температурно-временная зависимость прочности проверена в широком интервале напряжений, температур и времени при различных видах напряженного состояния (растяжении, изгибе, кручении), при статических и циклических нагрузках. Справедливость уравнения (4) показана для величин, определяющих долговечность т = 10~^3Ч- 107 с; дальнейшее увеличение т = = 107 -г- 108с означает увеличение длительности испытания с нескольких месяцев до нескольких лет.

Технический прогресс машиностроения, особенно новых его отраслей, немыслим без параллельного или опережающего прогресса в создании новых конструкционных материалов. Этим в значительной мере объясняется то повышенное внимание, которое проявляют в последние годы машиностроители к вопросам создания и изучения новых материалов, пригодных для использования в условиях совместного действия высоких механических напряжений, температур, агрессивных сред и других физических и химических воздействий.

Необходимо теоретическое описание поведения ансамблей дефектов различного рода при действии полей напряжений, температур, при изменении градиентов химического потенциала с учетом механизмов накопления повреждаемости, зарождения и распространения очагов разрушения в приповерхностных и поверхностных слоях материалов при трении. В связи с этим должны быть усовершенствованы методологические принципы исследований, основанные на комплексном анализе физических, химических и механических процессов контактного взаимодействия. На базе комплексного исследования, моделирования процессов и свойств поверхности должны быть получены критериальные связи, позволяющие конструкторам, технологам и эксплуатационщикам иметь характеристики обобщенных оценок качества поверхности в целях применения их при выборе пар трения.

Проблема обеспечения длительного ресурса и надежности узлов трения авиационно-космической техники весьма важна в связи со спецификой условий работы - глубокий вакуум, отсутствие кислородной среды, повышенный нагрев, большие градиенты полей напряжений, температур, значительные вибрации, облучение, сложность или невозможность применения традиционных смазочных материалов, осложненность проведения ремонта и другие утяжеляющие обстоятельства. Указанная проблема требует особого внимания.

Обеспечение работоспособности и надежности уплотнительных устройств имеет часто решающее значение в проблеме ресурса и безотказности машин и механизмов. Комплексная проблема совершенствования угоютнительной техники (герметология) включает создание новых материалов, покрытий, отделочно-упрочняющих технологий, выбор оптимальных конструкций, усилий герметизации в условиях уплотнения различных сред в широком спектре нагружений, вибраций, перепадов температур, в экстремальных условиях. Развитие методов прогнозирования должно основываться на решении контактных задач, учитывающих форму и кривизну макротел и микрогеометрию, упруго-пластические свойства материалов, масштабный фактор, старение материалов и кинетику изменения напряжений и деформаций в герметизируемых стыках уплотнительных устройств. Актуальными являются исследования в области физики истечения жидкостей и газов в микрообъемах герметизирующих сопряжений, влияния кривизны вершин неровностей и высотных характеристик профилей на смачиваемость и характер проявления капиллярных эффектов, динамики процессов герметизации и разгерметизации стыков при многократном нагружений, влияния эксплуатационных факторов и совместимости уплотняющих материалов и сред на величину утечек в соединениях во времени.

В табл. 9 приведены данные о показателях степени т; для некоторых температур и материалов. Для одноступенчатой перегрузки величина ol, зависит от параметра § — относительного размаха напряжений.

Пример. Определить запас прочности лопатки газовой турбины, выполненной из стали ЭИ-405. Кривые длительной прочности стали в интервале расчетных температур представлены на фиг. 97. Лопатка работает в условиях статического растяжения от центробежных сил. Величины напряжений, температур и сроков службы на каждом режиме сведены в таблицу.

2.2.2. Цикл изменения деформаций (напряжений, температур) — изменение деформаций (напряжений, температур) от исходной величины с переходом через максимальное и минимальное алгебраическое значение до первоначальной; в течение рабочего цикла может быть один или несколько циклов изменения деформаций (напряжений, температур).

2.2.3. Расчетная температура — максимальная температура рассчитываемого элемента для заданного цикла напряжений.