Прочности состояние

Итак, мы видим, что для сохранения достаточной вязкости после одинарной термической обработки (нормализации) предельное значение прочности составляет всего лишь 60 кгс/мм2, а в случае двойной обработки (улучшения) 120 кгс/мм2.

Хотя достигнутая в лабораторных опытах прочность стали (а„ = 300 кгс/ /мм2), все же достигнутый уровень прочности составляет лишь часть от теоретической. Возможности создания высокопрочных материалов (точнее, материал + технологический процесс упрочнения) еще достаточно широки. По некоторым прогнозам, в будущем промышленность будет располагать сплавами на основе железа с ст0,2 = 280 «гс/мм2 и ав = 320 кгс/мм2.

достигаемому в образце, называется пределом прочности^^ (рис. 54, а). Для большинства сталей остаточная деформация, соответствующая пределу прочности, составляет 5—7%. Таким образом, предел текучести характеризует область малых остаточных деформаций, а предел прочности — область больших остаточных деформаций. Дальнейшая деформация образца приводит его к разрушению при напряжении, соответствующем точке С. Остаточная деформация для большинства конструкционных сталей при разрушении равна 40—50%.

Проводниковый алюминий. Недостатком алюминия является его сравнительно низкая прочность. Отожженный алюминий почти в 3 раза менее прочен на разрыв, чем медь. Поэтому для проводов его применяют в упрочненном состоянии (путем холодной деформации). В этом случае предел прочности составляет 250 Мн/м2 (25 кгс/мм2), что является недостаточным для сопротивления сильным натяжениям, которые испытывают провода в линиях электропередач. Поэтому для линий электропередач применяют провода со стальной сердцевиной.

С увеличением прочности а погрешность ее оценки возрастает. При ошибке в измерении скорости звука 1 % погрешность в оценке прочности составляет 3,5 % при прочности 10 МПа и 6 % при прочности 25 МПа.

При проведении испытаний на изгиб особое внимание следует уделять выбору отношений длины пролета к толщине образца. Для современных композиционных материалов отношение при определении предела прочности составляет приблизительно 25—45.

угольного сечения [102]. Оптимальная степень вискеризации для трансвер-сальной прочности составляет 5 %. Вискеризация. волокон практически не влияет на модуль упругости и прочность при изгибе в направлении волокон (рис. 7.11).

Для детального изучения коррозионно-усталостной прочности были проведены более широкие исследования на сплаве ВТ6 [107, 155]. Базовое число нагружений составляло при испытании на воздухе 107 цикл, а при испытании в 3 %-ном растворе NaCI 3-107 цикл. Как видно из рис. 97, средние значения предела выносливости образцов диаметром 10 мм, испытанных на воздухе и в коррозионной среде, практически совпадают. Однако разброс пределов выносливости образцов сплава данного диаметра при испытаниях в коррозионной среде больше, чем на воздухе, поэтому при малой вероятности разрушения в коррозионной среде снижение усталостной прочности составляет примерно 20 МПа (6 %). Более заметное снижение предела выносливости под воздействием коррозионной среды можно наблюдать при испытании образцов диаметром 20 мм — на 20—30 МПа, или на 6—9 %, и особенно диаметром 32 мм —на 40—50 МПа, или на 12—15 %. Таким образом, во всех случаях нельзя пренебрегать чувствительностью титановых сплавов к коррозионной среде, особенно когда требуется большая надежность работы конструкции.

Поверхность раздела в композитах подвержена наибольшему влиянию воды при усталостном разрушении. Романс, Сэндси и Коулинг провели широкое исследование усталостной прочности колец NOL (на основе эпоксидной смолы и S-стекла) в воде [65]. Некоторые из этих результатов приведены в табл. 4. При испытаниях кольца сжимались, причем максимальной деформации подвергались участки кольца, расположенные в плоскости, перпендикулярной направлению прикладываемого усилия. Показано, что разрушение начинается на участках максимального напряжения. На начальных стадиях в смоле происходит образование микротрещин, что в конечном итоге приводит к разрушению волокна. Статическое нагружение в воде оказывает значительно меньшее воздействие, чем динамическое. Так, при выдержке образцов в воде под постоянной нагрузкой в течение 16 мес. потеря прочности составляет менее 20%, а при циклическом нагружении те же кольца разрушаются полностью. Результаты исследований влияния воды на усталостное разрушение композитов можно найти в работах [30, 16].

На рис. 1 сплошной линией показана расчетная кривая [АР = — а, см. уравнение (66) ], характеризующая относительную зависимость скорости коррозии железа (VM « 7 см3) от нагрузки при простом растяжении стержня и нанесены точки, отвечающие экспериментальным данным. Точками обозначены данные [22 ] измерения коррозии высокопрочной (предел прочности свыше 1600 МПа) мартенситной стали ЗОХГСНА в различных водных растворах: 3% NaCl + 0,1% Н2О2 (/); 20% H2SO4 + 30 г/л NaCl (2); 20% H2SO4 (3), причем скорость коррозии ненагруженной стали во втором электролите в 23 раза меньше, чем в третьем [23 ]. Точки 4 отвечают коррозии высокопрочной (предел прочности составляет 1640—1860 МПа) канатной стальной проволоки в синтетической рудничной воде (0,4% H2SO4 + 0,07% хлоридных солей

26. Если резервуар (см. пример 10.8) изготовлен из' нержавеющей стали и если коэффициент запаса прочности составляет 2,5, какой толщины должны быть стенки резервуара? i

пространить на материалы любой пластичности, но при этом возникают трудности установления функциональной связи величины 8 с параметрами моделей с трещинами, ограничивающей его практическое использование в расчетах; прочности. Состояние тела под нагрузкой описывается полем напряжений и деформаций, поэтому целесообразно проводить анализ неустойчивости квазихрупких моделей с трещинами на базе энергетических критериев, которые оперируют комбинациями компонент тензора напряжений и деформаций. Рассмотрим простейшую модель, которая поясняет сущность энергетических подходов к оценке прочности конструкций с трещинами. Пусть в кончике трещины реализуется тонкий слой пластически деформированного металла толщиной 2Д, эквивалентной толщине реальной пластической зоны. Если толщина этого слоя и деформация БПЛ В нем постоянны, то работа на единицу поверхности:

Если представить себе брус, испытывающий простое растяжение, и допустить, что в его поперечном сечении возникают нормальные напряжения, равные аэкв, вычисленному по приведенной формуле, то согласно принятой теории прочности состояние этого бруса рав-ноопасно (эквивалентно) состоянию рассматриваемого бруса, испытывающего одновременно изгиб и кручение. Конечно, при этом предполагается, что заданный брус и воображаемый эквивалентный брус изготовлены из одинакового материала.

высить характеристики сплавов 7075, 7049 и 2024. Например, в случае сплава 7075 старение до максимальной прочности (состояние Тб), затем 15 %-ная деформация при 465 К и последующее старение в течение 3 ч при 435 К позволили получить сочетание прочности состояния Т6 со стойкостью к КР, присущей переста» ренному (Т73) материалу (ср. состояние Т7351 на рис. 25). В других исследованных сплавах с помощью ТМО также удалось повысить стойкость к КР до уровня, характерного для перестарен-

Применение деформации в нагретом состоянии позволяет избежать той степени планар-ности скольжения, которая характерна для деформации при комнатной температуре. Деформированная структура при этом сравнительно однородна, и отжиг, возвращающий в состояние меньшей прочности (например,, в состояние, эквивалентное Т6, при котором начинался процесс), сопровождается одновременным перестариванием выделений. Весь процесс схематично изображен на рис. 26. Объяснение повышения прочности по сравнению с обычным состоянием Т73 образованием дислокационной субструктуры и вывод о перестарива-нии выделений подтверждаются электронно-микроскопическими данными [160]. Таким образом, очевидно, что ТМО заслуживает тщательного исследования как один из методов модификации микроструктуры для получения прочных, пластичных и стойких к КР алюминиевых сплавов [160—162].

Проблема расчета долговечности конструкций при малоцикловом высокотемпературном нагружении связана с разработкой и обоснованием методов исследования напряженно-деформированного состояния их основных элементов, а также формированием и экспериментальным подтверждением критериальных соотношений, характеризующих предельное (по условиям прочности) состояние.

Предельное по прочности состояние материала оценивают по накоплению повреждений при разных режимах нагружения, а при нестационарном малоцикловом нагружении — по правилу линейного суммирования повреждений:

Проблема расчета долговечности конструкций при малоцикловом высокотемпературном нагружении связана с разработкой и обоснованием методов исследования напряженно-деформированного состояния их основных элементов, а также формированием и экспериментальным подтверждением критериальных соотношений, характеризующих предельное (по условиям прочности) состояние.

Предельное по прочности состояние материала оценивают по накоплению повреждений при разных режимах нагружения, а при нестационарном малоцикловом нагружении — по правилу линейного суммирования повреждений:

Кривые распределения температур по длине образца (рис. 3.9) характеризуются значительным градиентом температур на расчетной длине, что существенно при определении действительных значений максимальных деформаций, формирующих предельное по условиям прочности состояние материалов.

Однако, несмотря на всю несхожесть физических причин деградации, они обладают тем общим свойством, что окончательный отказ (разрушение) конструкции произойдет из-за нехватки остаточной прочности (несущей способности), сохранившейся к этому моменту. Другими словами, предельное по условиям прочности состояние конструкции, различное по своим физическим проявлениям (усталостная трещина, износ поверхности, наличие коррозионного повреждения), должно характеризоваться, по существу, единым признаком - величиной остаточной прочности. Момент снижения прочности до допустимого уровня и следует считать моментом исчерпания ресурса по тем или иным деградационным причинам.