Напряжение текучести

Разряд доводится лишь до точки А, соответствующей перегибу кривой напряжения, так как за^ этой точкой напряжение становится неустойчивым; напряжение, соответствующее этой точке, называется конечным напряжением

3. Развитие усталостной трещины, под действием концентрации напряжения. Трещина развивается до тех пор, пока поперечное сечение металла не достигнет размеров, при которых напряжение становится равным пределу прочности.

где индекс «прим» относится к пульсационным величинам, колеблющим-•ся около среднего значения, а черточка означает осреднение по времени. Для упрощения записи обозначения осредненных величин опускаются как в уравнениях (3) и (4), так и в статье в целом. По мере приближения к стенке влияние турбулентности на полное касательное напряжение уменьшается. Таким образом, в пределе, когда у-»0, касательное напряжение становится исключительно ламинарным. Кроме того, если при у =0, » = и = 0, уравнение количества движения (3) требует, чтобы полное касательное напряжение в непосредственной близости от стенки было по существу постоянным. Отсюда следует, что профиль скорости при малых значениях у должен быть линейным:

В конце запуска наведенное напряжение становится максимальным и

Фиг.З. Если среднее напряжение становится настолько слабым, что

напряжение растет. И наоборот, если потребляемый ток больше 5А, выходное напряжение становится ниже 24В и трансформатор начинает перегреваться (напомним, что нагрев зависит от квадрата тока). Итак, слишком маломощный трансформатор может вызвать серьезные проблемы: Поэтому нельзя пренебрегать подбором мощности трансформаторов!

Для дуговой сварки алюминиевых сплавов в защитных газах применяют специальные установки однофазного и трехфазного токов. При сварке алюминиевых сплавов дуга, горящая с неплавящегося электрода в защитном газе, обладает особенностями. Горит она при низком напряжении, Цд ~ 10...20 В. Ее ВАХ имеет горизонтальный участок в большом диапазоне силы сварочного тока. При смене полярности, когда напряжение становится равным нулю, возможен обрыв дуги, что требует специальных мер по ее стабилизации. Ток дуги в один полупериод больше, чем в другой, происходит частичное его выпрямление, что обусловлено физическими свойствами тугоплавкой окисной пленки, которую алюминиевые сплавы имеют на своей поверхности. Выравнивание силы тока в оба полупериода (устранение постоянной составляющей тока) достигается включением в сварочную цепь последовательно с обмоткой трансформатора батареи конденсаторов. Устойчивое горение дуги достигается, в частности, использованием крутопадающей ВАХ источника питания (рис. 56). Чем она круче, тем меньше изменение силы тока А/ при изменениях длины дуги, тем стабильнее будет гореть дуга.

Разрушение в условиях многоосного напряженного состояния происходит, когда максимальное главное нормальное напряжение становится равным или превышает максимальное нормальное напряжение в момент разрушения образца из того же самого материала в условиях одноосного напряженного состояния.

Разрушение в условиях многоосного напряжённого состояния происходит, когда максимальное касательное напряжение становится равным или превышает максимальное касательное напряжение в момент разрушения образца из того же самого материала в условиях одноосного напряженного состояния.

На рис. 4.8 схематично показан метод расчета перераспределения изгибающих напряжений в балке при упругом напряженном состоянии, возникающем в момент нагружения, с применением изохронных кривых напряжение — деформация. Упругое напряжение (ae)a и деформация в точке А наружного слоя балки изменяются таким образом, что их соотношение характеризуется последовательностью точек Ад— > А1—> А2. Ясно, что напряжение резко падает по сравнению с начальным периодом ползучести. В точке С, находящейся внутри балки, напряжение и деформация изменяются последовательно Сй— >• Сц— > Са, при этом видно, что напряжение увеличивается. Когда устанавливается отношение напряжение — деформация, описываемое уравнением (4.32), то при п и [5<] а распределение напряжений асимптотически приближается к устойчивому относительно максимального показателя напряжений а [см. уравнение (4 .,6), рис. 4.2] и при t = оо напряжение становится напряжением установившейся ползучести. Следовательно, период времени перераспределения напряжений при ползучести не связан со стадией неустановившейся ползучести, а зависит от доли линейной упругой деформации, являющейся одной из составляющих общей деформации, и от доли нелинейной упругой деформации ^деформации ползучести). В том случае, когда сразу же после нагружения возннкает мгновенная пластическая деформация, перераспределение напряжений происходит уже при t = 0.

При определенных температурных условиях явление перехода, показанное на рис. 4.45, о, наблюдается в материалах, в которых происходит деформационное старение. Ясно, что оно^происходит при температурах, при которых возможно деформационное старение или при несколько более высоких температурах. Однако при очень высоких температурах, когда деформационное старение не происходит, экспериментально не исследовали, наблюдается ли подобное явление перехода. Кроме того, неясно, наблюдается ли такое явление в области высоких температур и в случае, когда не происходит резких изменений напряжения по прямоугольному циклу, а изменение напряжения соответствуют трапециевидному или треугольному циклу. Циклическая ползучесть в таких случаях, когда минимальное напряжение становится отрицательным или когда напряжение или деформация становятся знакопеременными, является важной характеристикой высокотемпературной деформации, связанной с малоцикловой или термической усталостью. Можно считать, что в этих случаях простое механическое уравнение состояния не применимо, однако подробных исследований по этому вопросу не проводили.

взаимодействия дислокаций. Перемещение последних происходит не беспрепятственно, а с преодолением различных потенциальных барьеров. Повышение уровня напряжений, необходимых для преодоления барьеров при пластическом деформировании связывают с явлением деформационного упрочнения. Наряду с повышением сопротивления деформированию отмечаются факторы, снижающие напряжение текучести, связанные с понижением числа и высоты барьеров. Это явление называют возвратом. Возврат, идущий при холодной деформации называется динамическим. В зависимости от степени пластической деформации в металле образуются различные дислокационные структуры и в связи с этим на кривых упрочнения выделяют характерные стадии деформационного упрочнения: 1 - стадия легкого скольжения; 2 - быстрого (линейного) деформационного упрочнения; 3 - динамического возврата. Естественно, такое разделение условно, поскольку на каждой стадии деформирования реализуются факторы, упрочняющие и разупрочняющие металл. В зависимости от того, какие факторы проявляются интенсивнее, и производят деление на отдельные стадии деформации металла. На стадии легкого скольжения упрочнение носит линейный характер Е = const. Однако модуль упрочнения Е настолько мал (Е « 1(Н G, G - модуль сдвига), что на стадии легкого скольжения можно полагать металл неупрочняемым. На диаграмме растяжения эта стадия соответствует, так называемой, площадке текучести. Основной вклад в деформацию вносят дислокации, прошедшие через весь кристалл и вышедшие на поверхность. При этом длина свободного пробега! дислокации постоянна и достигает значительных величин (около 0,8 мм для железа).

торможения дислокаций. Перемещение последних происходит не беспрепятственно, а с преодолением различных потенциальных барьеров. Повышение уровня напряжений, необходимых для преодоления барьеров при пластическом деформировании, связывают с явлением деформационного упрочнения. Наряду с повышением сопротивления деформированию отмечаются факторы, снижающие напряжение текучести, связанные с понижением числа и высоты барьеров. Это явление называют возвратом. Возврат, идущий при холодной деформации, называется динамическим. В зависимости от степени пластической деформации в металле образуются различные дислокационные структуры, и в связи с этим на кривых упрочнения а = f(s) выделяют характерные стадии деформационного упрочнения: 1- стадия легкого скольжения; 2 - быстрого (линейного) деформационного упрочнения; 3 - динамического возврата. Естественно, такое разделение условно, поскольку на каждой стадии деформирования реализуются факторы, упрочняющие и разупрочняющие металл. В зависимости от того, какие факторы проявляются интенсивнее, и производят деление на отдельные стадии деформации металла. На стадии легкого скольжения упрочнение носит линейный характер do/de = const = Е'. Однако модуль упрочнения Е' настолько мал (Е1 « 1СИ G, где G - модуль сдвига), что можно полагать металл на стадии легкого скольжения неупрочняемым. На диаграмме растяжения эта стадия соответствует так называемой площадке текучести. Основной вклад в деформацию вносят дислокации, прошедшие через весь кристалл и вышедшие на поверхность. При этом длина свободного пробега дислокации постоянна и достигает значительных величин (около 0,8 мм для железа). Плотность дислокаций на стадии легкого скольжения растет пропорционально степени деформации. Деформационное упрочнение обусловлено взаимодействием параллельных или лежащих в параллельных плоскостях сдвига дислокаций. При этом глав-

р = р + К'е и а = а0 + К"р, где К' и К" - постоянные; р0 и а0 - плотность дислокаций и напряжение текучести при Б = 0. Рассматривая эти уравнения совместно, получаем:

где 5' — напряжение текучести, то есть напряжение, соответствующее появлению пластического течения в вершине дефекта. Оно превышает предел текучести стали, но несколько ниже предела прочности, МПа; стТтт ~ предел текучести материала трубопровода, который определяют с помощью соответствующих ГОСТ и технических условий (ТУ) на трубы, сертификатных данных (минимальный нормативный аТт1п) или по результатам механических испытаний. В расчетах используют минимальное полученное значение стТт1п, МПа;

В случае, когда при расчете трубопроводов, контактирующих с наводороживающими средами и содержащих внутренние и поверхностные нетрещиноподобные дефекты, используют модифицированные формулы стандарта АМ51/АЗМЕ В 31 0, за напряжение текучести принимают нормативный предел теку-

где А0 и AR — площади поперечного сечения до и после разрушения соответственно. Полное удлинение состоит из равномерного удлинения и удлинения в результате образования шейки. В работе [30] обнаружена общая экспериментальная зависимость между равномерным удлинением и расстоянием между частицами и показано, что показатель деформационного упрочнения ряда сталей уменьшается с увеличением напряжения текучести при 20%-ной деформации. Равномерное удлинение и напряжение текучести связаны соответственно со степенью деформационного упрочнения и характерным микроструктурным размером.

Предшествующие объяснения роли дисперсии частиц при разрушении от скола дают интересную логическую связь наблюдаемых явлений. Считая, что малое расстояние между частицами и малый размер частиц минимизируют местные концентрации напряжений и размер зарождающихся трещин, авторы работ [45, 79] предположили, что обычно используемая связь между пределом текучести и прочностью при хрупком разрушении не обязательно применима при дисперсии частиц очень малого размера или для весьма мелкозернистых структур, так как и напряжение текучести, и напряжение разрушения такого сплава могут увеличиваться одно-

В нормализованных и отожженных углеродистых сталях в качестве упрочняющей составляющей служит перлит. В малоуглеродистых сталях с 0,011—0,225%-ным содержанием С перлит непосредственно не влияет на предел текучести, но увеличивает напряжение текучести и степень деформационного упрочнения, а также уменьшает равномерное удлинение, общую пластичность и разрушающее напряжение [33]. В сталях с более высоким содержанием углерода предел текучести также увеличивается с увеличением содержания перлита, а в полностью перлитных структурах предел текучести является функцией расстояния между пластинками перлита [30, 34]. Охрупчивающее влияние больших количеств перлита показано на рис. 13. Увеличение содержания перлита, т. е. процентного содержания углерода, приводит к повышению переходной температуры хрупкости и уменьшению ударной вязкости выше переходной температуры.

В общем случае, если в качестве характерного примера рассмотреть углеродистые стали и спеченные карбиды, то по приведенным ниже соображениям можно попытаться связать характер наблюдаемых видов разрушения с некоторыми параметрами, которые определяют прочность. Предел текучести и напряжение текучести двухфазных сплавов непосредственно обсуждаться не будут. Отметим лишь, что в сфероидизированных сталях и спеченных карбидах

Короче говоря, поскольку любая из таких неоднородностей может быть представлена в большом разнообразии форм в зависимости от вида и размеров элементов конструкций, процессов производства и т. д., разрушение не является присущим материалу свойством, а скорее определяет его поведение. Напряжение текучести материала также чувствительно к изменению микроструктуры материала, но в более мелком масштабе. Именно чувствительность механического поведения материалов к структурным изменениям делает часто весьма затруднительным понимание этого поведения.

dp — длина пластической зоны около разрушенных элементов в слоистом композите с пластичной матрицей; k — напряжение текучести при сдвиге пла9тичной матрицы; &! — коэффициент интенсивности напряжений при нагру-