Одноосной деформации

Рисунок 2.2.1 - Перераспределение магнитных доменов и намагниченности при формировании продольной магнитной текстуры (100)-кристалла Fe-3 % Si одноосным растяжением ai). а- 0; б — 100; в - 150; г — 200 МПа. Стрелки указывают направление намагниченности в доменах

Наша задача состоит в замене сложного (объемного или плоского) напряженного состояния простым (одноосным) растяжением, но при одноосном растяжении, эквивалентном сложному напряженному состоянию, максимальное касательное напряжение

Рисунок 2.2.1 - Перераспределение магнитных доменов и намагниченности при формировании продольной магнитной текстуры (100)-кристалла Fe-3 % Si одноосным растяжением OQ: а- 0; б - 100; в - 150; г — 200 МПа. Стрелки указывают направление намагниченности в доменах

Чтобы иметь числовую характеристику предельного напряженного состояния, выбирают в качестве эталона (эквивалента) предельное напряженное состояние при одноосном растяжении. Тогда для расчета на прочность в случае сложного напряженного состояния следует заменить его равноопасным (эквивалентным) ему одноосным растяжением и сравнить соответствующее напряжение с предельным (или допускаемым) для данного материала. Этот подход к оценке прочности при объемном (или плоском) напряженном состоянии иллюстрируется условной схемой, показанной на рис. 125. Напряжение при одноосном растяжении, равноопасном заданному сложному напряженному состоянию, называют эквивалентным напряжением стэкв.

Напряженное состояние материала у вершины усталостной трещины даже в случае внешнего одноосного растяжения при раскрытии берегов усталостной трещины перед ее вершиной является объемным. Переход к внешнему воздействию по нескольким осям не нарушает объемности напряженного состояния материала у вершины трещины и не изменяет условия раскрытия ее берегов, если в процессе распространения усталостной трещины реализуются механизмы роста трещины, подобные механизмам разрушения при одноосном внешнем циклическом растяжении. Поэтому при различном сочетании уровня действующих нагрузок по нескольким осям всегда имеется некоторая область их значений, в которой развитие разрушения качественно аналогично ситуации с одноосным растяжением — на вершине распространяющейся усталостной трещины осуществляются упорядоченные переходы к возрастающим масштабным уровням разрушения, каждому из которых отвечает определенный механизм роста трещины. Это представление отвечает регулярному нагруже-нию материала без эффекта влияния смены режимов нагружения на рост трещин.

масштаба в направлении, перпендикулярном волокнам, если волокна первоначально прямолинейны и параллельны; однако в •случае первоначально искривленных волокон определение ди-сторсии поперечных сечений, обусловленной одноосным растяжением, само по себе является трудной задачей.

Рис. 4. Концентрация упругих напряжений у включений в бесконечном теле, нагруженном одноосным растяжением на бесконечности [43]. 1 — сферическое включение; 2 — цилиндрическое включение.

Приведенные на рис. 2.1 кривые длительной прочности надежно могут применяться для оценки жаропрочных свойств труб в условиях работы под внутренним давлением. Сопоставление результатов испытаний образцов одноосным растяжением, а также трубчатых образцов, нагруженных внутренним давлением, показывает хорошее совпадение жаропрочных свойств.

Исследования показали, что скорость коррозии возрастает с увеличением степени пластической деформации (наклепа), а коррозионное разрушение локализуется преимущественно по плоскостям скольжения. Пластическая деформация значительно ускоряет анодную реакцию, но почти не влияет на скорость выделения водорода. Корреляции между содержанием углерода (и других примесей) и током обмена водорода не обнаружено. Авторы объясняют влияние наклепа на скорость коррозии выходом на поверхность металла дислокаций, которые служат местами предпочтительного растворения. Поскольку при ступенчатой пластической деформации проволоки кручением существенно изменяется микрорельеф поверхности, для получения более достоверных поляризационных характеристик было проведено исследование [2, 61 ] массивных образцов из стали 20. Образцы подвергали деформации одноосным растяжением в режиме статического нагружения. Электролитом служили растворы серной и соляной кислот.

Для сопоставления механохимического поведения стали при динамическом и статическом режимах нагружения изучали влияние напряжений на гальваностатические поляризационные характеристики стали Св-08 в 7-н. растворе серной кислоты при деформации одноосным растяжением. Кривые снимали последовательно при напряжениях, отвечающих всем характерным участкам кривой деформационного упрочнения. Анализ показал, что анодный и катодный процессы облегчаются в области упругой деформации, несколько затрудняются в области площадки, текучести и затем вплоть до максимального деформационного упрочнения вновь облегчаются. В области динамического возврата

По методике, подробно описанной в статье [85], изучали дифференциальную емкость и сопротивление двойного слоя на поверхности деформируемого одноосным растяжением образца из стали Св-08 (отжиг в вакууме при 920°.С) в электролите 0,1-н. H2SO4. Результаты измерений приведены на рис. 31. Как видно из рисунка, деформация изменяет стационарный потенциал незначительно, тогда как потенциал незаряженной поверхности [86] смещается в сторону отрицательных величин, т. е. поверхность зарядилась положительным зарядом. В соответствии с теорией с ростом деформации сдвиг заряда поверхности в сторону положительных значений увеличивается, а затем несколько уменьшается из-за общего уменьшения механохимического эффекта. Аналогичные результаты получаются и в растворе НС1. Если измерять изменение заряда поверхности по ср-шкале Л. И. Антропова, т. е. по величине сдвига потенциала незаряженной поверхности фн, то можно сделать вывод, что деформация практически незаряженной поверхности (в недеформированном состоянии <рн близко к фст, что согласуется с данными [86]) привела к возникновению положительного заряда, характеризующегося сдвигом Аф„ 102

случая одноосной деформации фрактала получена связь между коэффициентом Пуассона v и dj в виде [13]

С учетом зависимости плотности фрактала от его линейного размера для случая одноосной деформации фрактала получена связь между коэффициентом Пуассона v и (1гввиде [13]

Таким образом, следует различать плоское напряженное состояние и плоскую деформацию. То же самое относится и к одноосному напряжению и соответственно к одноосной деформации.

Растяжение призматического стержня (рис. 27) при мгновенном деформировании на величину ez=6Zo сопровождается волнами разгрузки от боковых поверхностей. Взаимодействие этих волн между собой и с поверхностями определяет напряженное состояние материала. В данном случае трехосное напряженное состояние, соответствующее одноосной деформации в момент деформирования (см. рис. 27, а), за фронтами волн разгрузки от двух прилегающих боковых поверхностей изменяется

ных колебаний осевого напряжения az не превышает разности напряжений при одноосной деформации аг = ст2а (см. рис. 27, а) н при одноосном напряженном состоянии (0r=cie=0) az=Eez°. Эта разность Аа=2Е[12ег0/(1—(J-2)(l—2ц,) для стали может достигать 35% действующей величины нагрузки.

Испытания на вертикальных копрах со скоростью растяжения до 20 м/с образцов с использованной длиной рабочей части удовлетворяют условиям равномерной и одноосной деформации •и, следовательно, полученные экспериментальные результаты ларактеризуют поведение материала в объеме рабочей части образца. При высоких скоростях деформации (выше 25 м/с в приведенных исследованиях) указанные условия не выполняются, и действительная скорость деформирования определяется волновыми процессами в образце. Полученные при высоких скоростях деформирования результаты в связи с этим носят качественный характер. К тому же радиальные колебания труб-

Исследование поведения материала при одноосной деформации в плоской волне нагрузки свободно от ограничения по скорости деформации, присущего квазистатическим испытаниям и исследованиям волновых процессов в стержнях, где оно обусловлено отклонением от одноосности напряженного состояния вследствие эффектов радиальной инерции.

Упруго-пластический характер деформирования материала под нагрузкой проявляется при распространении волн [391—394]. Так, фронт упруго-пластической волны имеет сложную конфигурацию: впереди с упругой скоростью распространяется упругий предвестник, а фронт пластических деформаций следует за ним с несколько меньшей скоростью [71, 108, 185, 314, 357]. На фронте упругого предвестника пластические деформации несущественны и его амплитуда стгт, характеризующая предел упругости при одноосной деформации в плоской волне нагрузки, связана с пределом текучести при одноосном напряженном состоянии

принятой модели материала и провести сопоставление результатов при одноосном напряженном состоянии и одноосной деформации [368, 404, 417, 418].

Экспериментальные данные о влиянии скорости деформации на сопротивление деформированию в волнах разгрузки, проявляющейся в связи силовых и временных параметров откольной прочности материала, позволяют расширить диапазон скоростей деформирования. Для анализа результатов необходимо принять определенную модель процесса разрушения с соответствующими критериями разрушения, позволяющую связать влияние скорости деформации на сопротивление деформации при одноосном напряженном состоянии в испытаниях на растяжение — сжатие (или двухосном напряженном состоянии в испытаниях на чистый сдвиг) с влиянием скорости нагружения в области растягивающих напряжений на откольную прочность при одноосной деформации в плоских волнах нагрузки.

Таким образом, на основании принятого критерия откольного разрушения изменение откольной прочности (максимальной величины растягивающих напряжений в плоскости откола) определяется влиянием скорости пластического течения на сопротивление материала пластической деформации. Схематическая диаграмма деформирования материала в плоскости откола для двух различных скоростей пластического деформирования приведена на рис. 122, б. Из диаграммы следует, что рост величины максимальных растягивающих напряжений при отколе сгр с ростом скорости нагружения определяется повышением скорости деформации и связанной с ней вязкой составляющей сопротивления сдвигу и изменением объемной деформации при сохранении величины пластического сдвига. Отсюда сопротивление откольному разрушению при одноосной деформации e,f