Обратимой деформации

В связи с тем, что рабочая среда для гидропривода с силовыми цилиндрами должна быть особо чистой, в систему устанавливаются специальные фильтры. Однако полностью исключить -попадание частиц металла между трущимися поверхностями невозможно. В этих условиях на бронзовых втулках и цилиндрах появляются надиры, а в масле частицы металла. Так как полимерные направляющие втулки обладают высокими упругими свойствами, на поверхности их присходит местная обратимая деформация, позволяющая абразивным частицам внедряться, не вызывая разрушения. При изменении температуры окружающего воздуха от 223 до 350 К не происходит ухудшения способности втулок «улавливать» эти частицы.

Однако в реальных условиях действие дестабилизирующих факторов (температуры, вибрации, времени наработки, условий хранения и др.) могут значительно деформировать исходное распределение выходного параметра. Причем происходит как обратимая деформация (например изменение центра группирования при колебаниях температуры), так и необратимая (например изменение параметров кривой распределения в процессе наработки ресурса). Определение в этих условиях среднего значения и предельных отклонений выходного параметра путем линеаризации функций при разложении их в ряд Тейлора

1—2 — мгновенная деформация (упругая); 2 — 3 — ползучесть; 3—4 — хладотекучесть; 4 — 5 — мгновенно обратимая деформация; 5—6 — запаздывающая обратимая деформация; 6 — 7 — обратимая под воздействием нагрева деформация; от 7 вправо — обратимая в течение бесконечного длительного времени

Механические свойства, в частности эффект памяти формы, были исследованы после измельчения зерен сплавов Си — Zn — Al путем введения ванадия [74]. Установлено, что если сплав [% (по массе)] Си — 21,7 Zn — 6,0 Al - 0,55 V подвергнуть горячей прокатке при 600 °С, а затем отжигу при 800 °С в течение 30 мин, зерна имеют средний размер 250 мкм и даже при увеличении времени отжига размер зерен не увеличивается. Это значит, что введение V подавляет рост кристаллитов /3-фазы. Легирование ванадием вызывает и еще один эффект, заключающийся в том, что становится возможной пластическая деформация в холодном состоянии. При комнатной Т в мартенситном состоянии возможна прокатка без возникновения трещин со степенью обжатия 20 %, а в состоянии исходной фазы — 10 %. Если холоднокатаный сплав отжечь с целью рекристаллизации при 700 С 10—15 мин, то размеры зерен уменьшаются до 100 — 150 мкм. Таким образом, ясно, что V, как и Ti, подавляет рост зерен и повышает способность к пластической деформации. Обратимая деформация памяти формы в изготовленных таким образом мелкозернистых образцах равна 5 %, псевдоупругая деформация - 5,5 %, т.е. приблизительно на 1 % выше, чем у крупнозернистых образцов. Разрушение мелкозернистых образцов является транскристал-«питным.

Пространственно-сетчатая структура вулканизированных резин определяет многие их свойства (табл. 9.6). Резинам свойственна большая обратимая деформация, достигающая 1000%, при сравнительно низких напряжениях. Структура резины и температура определяют скорость развития деформации под нагрузкой. Под действием приложенной нагрузки свернутые макромолекулы раскручиваются. Деформация развивается медленно и отстает по фазе от напряжения. При разгрузке резины макромолекулы принимают первоначальную зигзагообразную форму. Наблюдается остаточная деформация резины, состоящая из не успевшей восстановиться замедленной высокоэластической деформации и из деформации текучести, вызванной частичным разрывом поперечных химических связей при нагружении.

Упругой деформацией называется полностью обратимая деформация, которая возникает практически мгновенно после приложения силы и исчезает сразу же после прекращения действия силы. Упругая деформация связана с деформируемостью межатомных и межмолекулярных связей и валентных углов и описывается урав-

деформация; Е12- необратимая компонента де-

451 Упругая деформация, вызванная действием внешних нагрузок и (или) температур. Этот вид разрушения имеет место, когда упругая (обратимая) деформация элемента, возникающая при действии эксплуатационных нагрузок и температур, становится настолько большой, что элемент утрачивает способность выполнять предназначенную ему функцию.

Текучесть имеет место, когда пластическая (необратимая) деформация пластичного элемента, возникающая при действии эксплуатационных нагрузок, становится настолько большой, что эле-

ную форму. Материал находится в высокоэластическом состоянии. Для полимеров, например резины, находящихся в высокоэластическом состоянии, обратимая деформация может достигать 500-800 % . Вблизи температуры текучести iT возможна и пластическая деформация. При температуре выше ?т материал переходит в вязкотекучее состояние. Отдельные звенья (сегменты) макромолекул постепенно поворачиваются, и целые макромолекулы получают подвижность. Полимер переходит в вязкотекучее состояние. В этом состоянии полимеры перерабатывают в изделия.

1.11.1.1. Обратимая деформация . . .

СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ - св-во жидкого ге-лия протекать без внутр. трения (вязкости) через узкие капилляры, щели и т.п. Сверхтекучий гелий (т.н. Не II) обладает резко аномальными тепловыми св-вами - в стационарных условиях в Не II невозможно создать перепад темп-р, т.к. его теплопроводность очень велика. С. обладает жидкий 4Не при темп-pax ниже 7"к = = 2,17 К и норм, давлении, а также жидкий 3Не при Гк ниже 2,6-10"3 К и давлении 3,44 МПа. СВЕРХУПРУГОСТЬ металлов - способность металлич. материалов к обратимой деформации, к-рая в 10-100 раз больше, чем деформация металлич. материалов до условного предела упругости. Сплав, обладающий С., ведёт себя подобно резине. Для пром. использования наиболее важна С., связанная с мартенситным превращением в сплавах (см. Мартенсит).

при сравнительно небольших усилиях. Э. изделия может достигаться как за счет выбора материала (напр., резины), когда Э. обусловлена особенностями молекулярного строения тела (см. Деформация высокоэластическая), так и за счет конструкции (пластины, пружины и т. п.). В первом случае большие деформации изделия достигаются за счет больших, а во втором — за счет малых деформаций материала. г- М. Бартенев. ЭЛАСТИЧНОСТЬ ВОЛОКНА — способность волокна или нити к обратимой деформации под действием внешних условий. Э. в. зависит от свойств полимерного материала и конструкции изделия (упругости его формы). В волокнах, под воздействием нагрузки, одновременно развиваются упругая, эластич. и лластич. деформации, идущие с различными скоростями, из них две первые определяют эластичность материала. Для эластичности нитей большое значение имеет упругость формы элементарных волокон, определяемая конструкцией изделия. Величину Э. в. можно выразить отношением обратимого удлинения образца к общему удлинению (см. Удлинение волокна). Но Э. в. зависит от внешнего усилия, приложенного к образцу, поэтому более полной хар-кой Э. в. является модуль деформации (растяжения, сжатия и др.), к-рый выражается тангенсом угла наклона кривой в системе нагрузка — удлинение. Для нек-рых изделий трудно определить Э. в. по его удлинению (штапельные волокна, волокна для искусств, меха и пр.). В этом случае определяют способность восстанавливать объем пучком волокон, называя эту величину объемной эластичностью. Этот термин условен и не имеет физич. смысла, ибо практически во время испытаний объем волокон не изменяется, а изменение объема изделий связано с изменением упругости формы отдельных элементов изделия, т. е. с его

2. Сложная природа упругости, состоящая в наличии двух разновидностей полностью обратимой деформации: а) небольшой, происходящей практически мгновенно в процессе нагружения (мгновенно-упругая деформация, называемая в литературе по полимерам просто упругой деформацией), и б) значительной по величине (иногда несколько сот процентов) и происходящей не мгновенно (высокомастическая деформация).

Резина — продукт, получаемый при смешении каучука с наполнителями и другими ингредиентами с последующей вулканизацией. Вулканизацию применяют для придания резине механической прочности, высокой эластичности и стойкости к растворителям. Свойства резины определяются свойствами и относительным количеством основных компонентов (каучука, серы, наполнителей, противостарителей и т. д.), режимом изготовления резиновых смесей, степенью и способом их вулканизации. Так, эластичность резины зависит от количества присутствующей в ней серы, в связи с чем резина подразделяется на мягкую (2— 8% серы), средней твердости (12—20% серы) и повышенной твердости (25—60% серы). Добавка газовой сажи способствует повышению прочности резины, а добавка пластификаторов — повышению ее морозостойкости. Резине свойственна упругая (высокоэластическая) деформация, пределы практически обратимой деформации резины в 20—30 раз больше чем у стали. Ее способность к упругим деформациям зависит от температуры. Высокой объемной упругостью резина напоминает жидкоств.

качество) достигается частичным удалением волокон, что придает материалу способность к своего рода обратимой "деформации", обеспечивая тем самым приемлемую вязкость. Пропитка тканых покрывал и матов из углеродных волокон, а также предварительно сформованных из этих волокон объемных тел жидким кремнием вызывает превращение углерода в SiC, что приводит к образованию нового композиционного материала с кремниевой матрицей, армированной волокнами SiC, получившего название "Silcomp". Из него можно изготавливать большие по размерам конструкции.

ориентируются в направлении действия приложенного напряжения. Материал деформируется упруго. После снятия нагрузки макромолекулы под действием сил межмолекулярного взаимодействия принимают первоначальную форму. Материал находится в высокоэластическом состоянии. Для полимеров, например резины, находящихся в высокоэластическом состоянии, величина обратимой деформации может достигать 500—800%. Вблизи температуры текучести (/т) возможна и пластическая деформация. При температуре выше /т материал переходит в вязкотекучее состояние. Отдельные звенья (сегменты) макромолекул постепенно поворачиваются, и целые макромолекулы получают подвижность. Полимер переходит в вязкотекучее состояние. В этом состоянии полимеры перерабатывают в изделия.

себя аналогично обратимой деформации, однако после разгрузки она не стремится к нулю, а сохраняет достигнутое значение (рис. 2.6. 5, в). Поэтому для ее описания можно использовать видоизмененное уравнение (2.6.52):

К основным структурным механизмам обратимой деформации, обес-гечивающим проявление памяти формы, относятся [23—25]: движение хмгерентной границы мартенсита с аустенитом или мартенситом друго-о типа; движение границ существующих двойников превращения; де-эормационное двойникование мартенсита; движение границы между ристаллами мартенсита; образование кристаллов мартенсита новых ори-«тационных вариантов в существующем мартенсите.

Обратимая деформация гг — это деформация, которая «возвращается» при восстановлении формы. Теоретический ресурс обратимой деформации определяется величиной деформации решетки при мартен-ситном превращении. Например, в практически наиболее важных СПФ на основе никелида титана исходная решетка В2-аустенита превращается в моноклинную решетку В19'-мартенсита (рис. 5.17). При этом максимальная линейная деформация достигает 11 %. Это и есть предельная деформация, которую можно набрать за счет прямого мартенсит-ного превращения и возвратить за счет обратного мартенситного превращения. Если мартенситное превращение идет под нагрузкой, то происходит отбор ориентационных вариантов мартенсита и реализуются те из них, которые соответствуют деформации, определяемой схемой на-гружения. В то же время, при достаточно большой «наведенной» деформации е,-, часть этой деформации может реализоваться за счет обычного пластического течения (если среднее „или локальные напряжения превзойдут обычный предел текучести о^), а потому она необратима. Поэтому для описания способности к формовосстановлению используют и другую характеристику — степень восстановления формы R = ег/е,-. Чем

Таким образом, если исходное состояние материала перед термоцик-лированием неупрочненное, то фазовый наклеп быстро развивается в начальных термоциклах. Затем при достаточно высоком упрочнении (достаточно высокой плостности дислокаций) субструктура стабилизируется, а потому прекращается изменение характеристических температур ТИМП. Если же в исходном состоянии сплав существенно упрочнен (дислокационное упрочнение или дисперсионное упрочнение), то дополнительное дислокационное упрочнение при термоциклировании затруднено — в силу повышения «дислокационного» предела текучести. Повышение плотности дислокаций при ТЦО способствует превращению через промежуточную R-фазу, действуя аналогично деформационному наклепу. ТЦО после высокотемпературной термомеханической обработки приводит к существенному росту обратимой деформации «аустенит-ного» ОЭПФ, наведенной ВТМО, в связи с увеличением ориентирующего влияния упругих полей ориентированных кристаллов мартенсита.

Сплав Ti—50,7 % (ат.) Ni — стареющий, в состаренном состоянии он бладает малым запасом пластичности. Поэтому после трех РКУ-прохо-°в (истинная деформация 2,5) при 450 °С образец разрушился. Разрушение также происходило в ходе деформации при 7"комн, наводящей *Пф, сразу после исчерпания ресурса обратимой деформации. Структур-юе исследование показало, что при РКУ прессовании за 3 прохода было •остигнуто только состояние субструктуры динамического возврата. В то