Одностороннее прерывистое

В отличие от жесткости режима деформирования при мягком нагружении значительную роль приобретает одностороннее накопление пластических деформаций, вызванное так называемым SD эффектом. Под SD эффектом понимается различное поведение материала при растяжении и сжатии. Это различие состоит в том, что при деформировании материала сжатием требуются, как правило, более высокие напряжения, чем при деформировании растяжением. Количественно SD эффект определяется по кривым о— е при испытании на растяжение и сжатие и выражается в виде а=асж — ар, где стсж и ар — соответственно напряжения течения при сжатии и растяжении образца при одной и той же величине деформации е.

Первый член уравнения определяет величину усталостного, а второй — величину квазистатического повреждения к моменту разрушения. Условием разрушения является достижение суммой усталостного и квазистатического повреждений значения единицы. При на-гружении с заданным размахом упруго-пластической деформации (жесткое нагружение) одностороннее накопление деформаций отсут-

Отмеченные закономерности определяют степень одностороннего накопления необратимой циклической деформации сжатия, характер которой для корсетного сплошного образца показан на рис. 22 [29]. Сопоставление кривых для разных режимов показывает, что накопление деформации сжатия («бочка») за счет выравнивания температурного поля (см. рис. 21) может быть существенным. Например, при увеличении времени цикла в 4 раза накопление пластической деформации к 20-му циклу увеличивается в 30 раз (режимы / и V). В связи с этим можно ожидать, что предельное состояние при неизотермическом на-гружении с длительными выдержками в значительной степени будет определяться величиной длительного статического повреждения. Следует указать, что одностороннее накопление квазистатической сжимающей деформации было обнаружено и в. тонкостенных корсетном и гладком образцах [35].

В случаях, когда при термоциклическом нагружении условие жесткого нагружения не выполняется и в детали одновременно с циклической обратимой деформацией происходит одностороннее накопление деформации, для расчета термоциклической дол-

Условие (24) позволяет определить границу области приспособляемости по возникновению односторонне накапливающейся , лластйческой деформации. Соответствующий теоретический анализ и опытные данные о приспособляемости для случая сочетания механического и теплового нагружения [36] позволили построить диаграммы приспособляемости в зависимости от параметров этого нагружения. На рис. 19 представлена схема такой диаграммы я относительных величиных механической Р*/Р0 и тепловой q*/q0 знакопеременной нагрузки. Область приспособляемости (А) ограничена кривой 1, по достижении которой возникает знакопере-.менная пластическая деформация (Б), приводящая к малоцик-.ловому усталостному разрушению, и кривой 2, по достижении которой наступает одностороннее накопление пластической деформа-•ции от циклических напряжений (В), образованных механической яагрузкой, и термических, вызванных изменением температуры. Если механической нагрузки нет, а только циклически изменяется температура, то условие (24) с учетом (25) переходит в

Когда одностороннее накопление пластических деформаций сочетается с развитием усталостных трещин, происходит разрушение смешанного типа. Деформации, накопленные в условиях циклического нагружения к моменту разрушения, меньше предельных пластических деформаций (см. рис. 1.6), что обусловлено увеличением доли усталостных повреждений. В общем случае доли квазистатических и усталостных повреждений сопоставимы и долговечность определяют из условия постоянства и равенства единице их суммы.

Для режима нагружения без высокотемпературной выдержки при постоянной нагрузке уравнение кривой длительного циклического деформирования (3.12) переходит в уравнение связи между циклическими напряжениями и деформациями при мгновенном деформировании с учетом старения материала в процессе малоциклового нагружения. Уравнения состояния материала при длительном малоцикловом нагружении в принятой форме [(3.12) или (3.13)] описывают основные процессы циклического упругопластического деформирования (упрочнение, разупрочнение, асимметрию, одностороннее накопление деформаций, циклическую анизотропию конструкционных материалов при малоцикловом нагружении.

Развитие циклических неупругих деформаций при повышенных температурах в известной мере и в ВВЭР, как показывают опыты на лабораторных образцах, трубопроводах и на моделях, вызывает одностороннее накопление деформаций, изменение геометрических форм. Накапливающиеся в эксплуатации изменения геометрических форм могут привести к нарушению взаимного расположения и работоспособности различных элементов активной зоны (в системах регулирования, аварийной защиты). В связи с этим наряду с вопросами прочности и долговечности существенное значение приобретают вопросы циклического формоизменения и приспособляемости [16,20].

Для определения функций У/ /«V испытывались на малоцикловую усталость трубчатые образцы, изготовленные из жаропрочного сплава ЭИ-607А, при мягком режиме нагружения о частотой 12 циклов в минуту. Экспериментально установлено, что одностороннее накопление пластических деформаций отсутствует при всех рассмотренных значениях коэффициентов асимметрии цикла, равных -I; -0,9; -0,8.

Процесс склерономного циклического деформирования имеет еще и ту особенность, что при мягком нагружении ширина петли гистерезиса в полуцикле растяжения оказывается для ряда металлов несколько больше ширины в полуцикле сжатия, и это несмотря на то, что при однократном статическом растяжении и соответствующем сжатии диаграммы пластического деформирования в истинных координатах примерно совпадают. Физические причины указанного явления, по-видимому, недостаточно исследованы. Его результатом является так называемая «циклическая ползучесть», т. е. одностороннее накопление пластических деформаций, возрастающее по мере увеличения числа циклов на-гружения. Затри цикла (рис. 1.10) произошло накопление деформации е<мп> = = ас + се + eg. При этом ширина первой петли cb = ДЁ!, второй ed = Ае2, третьей gf = Ае3. Некоторую роль здесь играет и реономный процесс низкотемпературной ползучести, о которой упоминалось выше, а Одностороннее накопление пластических деформаций при мягком нагружении проявляется особенно заметно в случае знакопостоянных циклов нагружения.

симальное напряжение приближается к пределу прочности, полному разрушению даже в условиях комнатной температуры предшествует (как и в случае малоцикловой усталости) одностороннее накопление пластических деформаций, приводящее к раннему шейко-образованию. Однако это относится лишь к условиям испытаний при однородном линейном растяжении стержня, и рассматриваемый участок линии пределов выносливости выглядел бы иначе, если бы его можно было построить для элемента материала, расположенного, например, в некоторой зоне местных напряжений. При стт < 0 линия пределов выносливости известных конструкционных металлов поднимается так, что вся диаграмма несимметрична относительно оси а„. При знакопостоянном сжатии образцы достаточно пластичных конструкционных сталей, как правило, не испытывают усталостных разрушений, но сопротивление относительно хрупких металлов, разрушающихся и в условиях сжатия статической нагрузкой, при циклических воздействиях снижается (рис. 1.16).

В муфте с в о б о д н о г о х о д а (рис. 16.2, а) ролики или шарики 4 расположены между элементами звеньев 3 и 5. В зависимости от направления относительного поворота звеньев 3 и 5 ролики или шарики 4 могут заклиниваться между поверхностями или проскальзывать. Для удержания роликов или шариков в постоянном контакте с поверхностью звена 3 применяют пружины, натяжения которых можно регулировать винтами (на схеме не показаны). Непрерывное вращение кривошипа / преобразуется в одностороннее прерывистое движение звена ,5 посредством шатуна 2, коромысла 3 и роликов или шариков 4. Угловая скорость oi5 звена 5 является переменной.

центрах и автоматических линиях нашли широкое применение устройства, преобразующие непрерывное вращательное движение входного звена в одностороннее прерывистое движение выходного звена, называемые шаговыми механизмами. С помощью этих механизмов транспортируются заготовки, происходит смена инструментов и приспособлений на один линейный или угловой шаг, т. е. с одной фиксированной позиции на другую позицию. Среди шаговых механизмов простейшими являются мальтийские механизмы, получившие свое название от сходства очертаний выходного звена с эмблемой духовно-рыцарского Мальтийского ордена. Некоторые разновидности мальтийских механизмов приведены на рис. 16.3: а — с поступательным и б, в, г вращательным движением выходного звена; б — с внешним и в — внутренним зацеплением; б, в — между параллельными и г — пересекающимися осями.

В муфте свободного хода (рис. 16.2, а) ролики или шарики 4 расположены между элементами звеньев 3 и 5. В зависимости от направления относительного поворота звеньев 3 и 5 ролики или шарики 4 могут заклиниваться между поверхностями или проскальзывать. Для удержания роликов или шариков в постоянном контакте с поверхностью звена 3 применяют пружины, натяжения которых можно регулировать винтами (на схеме не показаны). Непрерывное вращение кривошипа / преобразуется в одностороннее прерывистое движение звена 5 посредством шатуна 2, коромысла 3 и роликов или шариков 4. Угловая скорость w5 звена 5 является переменной.

центрах и автоматических линиях нашли широкое применение устройства, преобразующие непрерывное вращательное движение входного звена в одностороннее прерывистое движение выходного звена, называемые шаговыми механизмами. С помощью этих механизмов транспортируются заготовки, происходит смена инструментов и приспособлений на один линейный или угловой шаг, т. е. с одной фиксированной позиции на другую позицию. Среди шаговых механизмов простейшими являются мальтийские механизмы, получившие свое название от сходства очертаний выходного звена с эмблемой духовно-рыцарского Мальтийского ордена. Некоторые разновидности мальтийских механизмов приведены на рис. 16.3: а — с поступательным и б, в, г — вращательным движением выходного звена; б — с внешним ив — внутренним зацеплением; б, в — между параллельными иг — пересекающимися осями.

Мальтийские механизмы. В машинах-автоматах иногда требуется иметь одностороннее прерывистое движение, т. е. движение в одном направлении с периодическими выстоями. Механизм с односторонним прерывистым движением называют шаговым механизмом. Типовой график движения выходного звена в этом механизме показан на рис. 83, где 1>д — угол поворота выходного звена между выстоями; ^д — время движения; /п — время покоя; Т — время цикла, по истечении которого повторяются фазы движения и покоя. Отношение в-ремени движения к времени цикла называют коэффициентом движения

Наиболее просто одностороннее прерывистое движение воспроизводится с помощью мальтийского механизма (рис. 84), который

валом диск, несущий г пазов — кулис, сдвинутых друг относительно друга на угол р, и тогда получим мальтийский механизм (рис. ,3,18). 'Теперь выходной вал 2 будет оставаться неподвижным после расцепления пальца 77 с кулисой в точке В' только до тех пор., ;пока палец Я, продолжая свое движение, не переместится в положение В. Там он встретит следующий паз, с которым и войдет в. зацепление, и т. д. При этом цилиндрическая форма пальца кривошипного диска / оказывается полезной также и для облегчения его входа в паз. В результате будет осуществлено такое одностороннее прерывистое движение, при котором отношение времени движения выходного звена 2 ко времени полного оборота кривошипа,

В машинах-автоматах иногда требуется иметь одностороннее прерывистое движение, т. е. движение в одном направлении с периодическими выстоями. Механизм с односторонним преры-

Наиболее просто одностороннее прерывистое движение воспроизводится с помощью мальтийского механизма (рис. 126), который представляет собой одну из разновидностей кулисного механизма. Звено 1 (кривошип) имеет одну цевку (ролик), которая входит в прорезь звена 2, называемого крестом, и поворачивает его на угол

В узлах трения 2-го класса (одностороннее прерывистое скольжение) напряжения сдвига меняются от нуля до максимума, что стимулирует развитие физико-химических процессов, вызывающих режим ИП, а относительная длительность контакта стремится к нулю. Наиболее вероятен ИП в винтовых, а не в зубчатых и червячных передачах.

Предложенная классификация не является абсолютно строгой. Один и тот же узел трения в зависимости от условий нагружения может переходить из одного класса в другой. Так, в реверсивной винтовой паре двустороннего нагружения реализуется одностороннее прерывистое скольжение, что соответствует 2-му классу; при одностороннем нагружении реверсивной винтовой пары, когда рабочими являются одни и те же стороны витков резьбы, реализуется реверсивное скольжение, что соответствует 4-му классу. Возбудить ИП при "одностороннем нагружении винтовых пар значительно легче, чем при двустороннем нагружении.