Появления пластической

Жесткость за пределами упругих деформаций. На практике приходится учитывать возможность появления пластических деформаций. Даже в системах, рассчитанных на работу в пределах упругости, нередко возникают местные пластические деформации в слабых местах конструкции, на участках концентрации напряжений и в элементах, неблагоприятно расположенных относительно действующих сил, и т. д. Общие или местные пластические деформации могут возникнуть на перегрузочных режимах. Важно, чтобы эти деформации не нарушали работоспособность детали.

Если на горизонтальной осп диаграммы взять точку D, абсцисса которой равна стт, и провести под углом 45° прямую DE, то эта прямая разделит поле диаграммы на две области: 1) область AKDO безопасных циклов, при которых нет как усталостного разрушения материала, так и недопустимых пластических деформаций; 2) область CKD циклов, безопасных в отношении усталостного разрушения, но опасных в отношении появления пластических деформаций.

Увеличение натяга после появления пластических деформаций увеличивает прочность сцепления, но менее интенсивно, чем в пределах упругих деформаций. Это делает соединение менее чувствительным по прочности к точности соблюдения натяга, чем по расчету в упругой зоне.

Таким обра юм, пластическое деформирование в различных точках контура площадки контакта начинается неодновременно. Компонент выражения (1 59) ст/'6'" определяет опережение (отставание) появления пластических деформаций интегрально по контуру в сравнении с классической задачей. Компонента ±3o,.((7^.LI -G",U ) описывает неравномерность деформирования по контуру площадки контакта. Эти эффекты использованы, в частности, в методах измерения остаточных напряжений по твердости

Таким образом, пластическое деформирование в различных точках контура площадки контакта начинается неодновременно. Компонент выражения (1.59) <з/ост определяет опережение (отставание) появления пластических деформаций интегрально по контуру в сравнении с классической задачей. Компонента ±3oJ0^CT -о^ст описывает неравномерность деформирования по контуру площадки контакта. Эти эффекты использованы, в частности, в методах измерения остаточных напряжений по твердости.

Будем считать, что все волокна деформируются до появления пластических деформаций, следуя закону Гука с общим для волокон модулем упругости Е. Кроме того, полагаем, что после достижения общего для всех волокон предела текучести 0S деформирование волокон будет происходить при постоянном напряжении. Пусть а = Ее, — среднее по сечению образца напряжение, соответствующее деформации е.

На рис. 4.22 приведены результаты, позволяющие оценить возможность появления пластических деформаций в наиболее опасных точках сферического корпуса.

Указанные выше и аналогичные им изменения формул упругого расчета учитываются при упругопластическом расчете. Диаграмма деформирования задается в виде кусочно-ломаной линии координатами точек перегиба. По разработанной программе были выполнены упругопласти-ческие расчеты оболочек и пластин, позволившие оценить для предлагаемого метода точность получаемых результатов и скорость сходимости последовательных приближений. Нагрузки на оболочки увеличивались от соответствующих моменту появления пластических деформаций до удвоенных, при которых наиболее напряженное сечение детали или большая его часть переходят в чисто пластическое состояние. В приведенных ниже примерах принималась диаграмма деформирования без упрочнения, дающая наихудшие условия для сходимости последовательных приближений, так как при идеальной пластичности функции E(z)/E отличаются от 1 больше, чем в других возможных случаях упрочнения, В качестве критерия скорости сходимости последовательных приближений рассматривались последовательные уточнения значений перемещений и усилий, модулей упругости Е^ и D^, а также величин максимальной и минимальной деформаций в наиболее напряженном сечении. Число выполненных последовательных приближений во всех рассмотренных случаях не превышало 4—5, так как при этом указанные уточнения составляли около 1%. В табл. 7.1 приведены величины нагрузок, модулей упругости Е^"\ D^"\

Жесткость за пределами упругих деформаций. На практике приходится учитывать возможность появления пластических деформаций. Даже в системах, рассчитанных на работу в пределах упругости, нередко возникают местные пластические деформации в слабых местах конструкции, на участках концентрации напряжений и в элементах, неблагоприятно расположенных относительно действующих сил, и т. д. Общие или местные пластические деформации могут возникнуть на перегрузочных режимах. Важно, чтобы эти деформации не нарушали работоспособность детали.

Таким образом, можно наглядно следить за зонами появления пластических деформаций, порядком их появления и, конечно, нагрузкой, которой они соответствуют на каждом этапе. Хромопласт к тому же недорог.

формирование вообще не имеет места и возможно лишь разрушение путем отрыва. Точки вертикальной оси отвечают вышеупомянутым состояниям трехосного сжатия, при котором возможно лишь разрушение путем среза при развитых пластических деформациях. Равенство aL — ст3 = 0У (где ау — предел текучести) является условием появления пластических деформаций. Некоторый путь нагружения / завершается хрупким отрывом без предшествующей пластической деформации и, следовательно, выпадает из нашего рассмотрения. Путь 2 завершается так же отрывом, но после определенной пластической деформации, а на пути 3 происходит вязкое разрушением путем среза.

зуют силы межатомного притяжения. Тангенс угла наклона прямой О А пропорционален модулю упругости (Е), который численно равен частному от деления напряжения на относительную упругую деформацию (Е=<а/е); напряжение ОА соответствует моменту появления пластической деформации. Чем точнее метод измерения деформации, тем ниже лежит точка А. В технических измерениях принята характеристика, именуемая пределом текучести ст0,2 (напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2% от длины — или другого размера — образца, изделия) ;

При проектировании элемента конструкции необходимо определить размеры, обеспечивающие его безопасную работу при заданных нагрузках. Для успешного решения этой задачи необходимо исходить из того, чтобы наибольшее расчетное напряжение в поперечном сечении элемента конструкции, возникшее при заданной нагрузке, было ниже того предельного напряжения, при котором возникает опасность появления пластической деформации или опасность разрушения.

К этим работам относятся исследования М. В. Дехтяра, отметившего возможность фиксации появления пластической деформации «а ранней стадии растяжения [Л. 23]. Одной из первых публикаций по контролю качества наклепа была работа Н. А. Петровой и М. Я. Шашина, в которой описан метод измерения глубины наклепа, основанный на изменении электрических и магнитных свойств металла. Частота питающего тока выбиралась таким образом, чтобы глубина проникновения вихревых токов соответствовала глубине наклепа. В Ростовском институте сельхозмашиностроения разработаны макетные образцы приборов для контроля толщины и качества наклепанного слоя лонжеронов из стали ЗОХГСА. Для оценки величины суммарных остаточных напряжений использовался прибор, в котором к датчику через релейный коммутатор поочередно подключался канал, работавший на одной определенной частоте (наибольшая частота в этом приборе 29 кгц). Испытания этих .приборов выявили трудности во внедрении электромагнитных методов для контроля качества наклепа, вызванные колебаниями химического состава сплавов от плавки к плавке, ниличием обезуглероженных слоев, неодинаковой кривизной поверхности контролируемого объекта.

Значительное снижение макронапряжений происходит в основном на первых циклах нагружения вследствие появления пластической деформации металла из-за того, что результирующее напряжение превышает предел текучести.

Ранние теории. До 1930 г. считалось, что усталостное разрушение наступает вследствие появления пластической деформации. Принималось, что если какие-либо нагружения вызывают в металле признаки пластической деформации (например, появление линии сдвигов), то при этих нагружениях металл неизбежно должен (разрушиться. Эта гипотеза •была обусловлена тем, что для некоторых металлов предел усталости лриблизительно равен пределу упругости. Дальнейшие исследования доказали, что появление следов пластической деформации еще не является признаком усталости металлов и предел усталости может быть как выше, так и ниже предела упругости. На других ранних теориях (Юнга, Хемфри, Бейлби и др.) останавливаться не будем, так как все они не получили экспериментального подтверждения.

Причинами появления пластической деформации в шпильке в эксплуатации могут быть: ползучесть, циклическое разупрочнение и накопление односторонних циклических пластических де-

зуют силы межатомного притяжения. Тангенс угла наклона прямой О А пропорционален модулю упругости (Е), который численно равен частному от деления напряжения на относительную упругую деформацию (? = а/е); напряжение ОА соответствует моменту появления пластической деформации. Чем точнее метод измерения деформации, тем ниже лежит точка А. В технических измерениях принята характеристика, именуемая пределом текучести а0,2 (напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2% от длины — или другого размера — образца, изделия);

Сильное влияние на предельное значение касательного напряжения оказывают также явления деформационного упрочнения и разупрочнения. Деформационное упрочнение — процесс, в результате которого напряжение, требуемое для появления пластической деформации, увеличивается вследствие предварительного пластического деформирования. Материал становится тверже или прочнее в некотором смысле, при этом говорят, что произошел наклеп (или деформационное упрочнение). Разупрочнение — процесс, в результате которого напряжение, требуемое для пластического течения, уменьшается. Оба явления — и деформационное упрочнение, и разупрочнение — вполне объяснимы с помощью теории дислокаций.

Так, участок 1, соответствующий полуциклу растяжения без снятия нагрузки, подобно диаграмме статического растяжения, содержит в себе отрезок линейного уменьшения температуры до-достижения предела упругости, переходящий после появления пластической деформации в отрезок интенсивного ее увеличения. После падения температуры до исходного значения (вследствие прекращения процесса деформирования) в процессе упругой разгрузки наблюдается (участок 2) линейное возрастание температуры, описываемое зависимостью (3.15). В последующем после остановки в полуцикле сжатия (участок 3) имеет место вначале линейное, а затем переходящее в существенно прогрессирующее увеличение температуры. И, наконец, разгрузка в лолуцикле сжатия вновь сопровождается линейным изменением температуры (участок 4), но уже в сторону ее уменьшения, что также находится в качественном и количественном соответствии с зависимость!» (3.15).

Действующие ГОСТ 1497—73 и ГОСТ 10006—80 предусматривают определение предела текучести металла с учетом податливости испытательных машин. При одинаковой скорости перемещения активного захвата разные типы машин дают различные скорости относительной деформации образца, что оказывает влияние на предел текучести. На предел текучести оказывает влияние запас упругой энергии, накопленной в испытательной машине. Эта энергия передается образцу в момент появления пластической деформации. Определение предела текучести металла производится при постоянной скорости относительной деформации 0,15 1/мин. Такая скорость относительной деформации обеспечивается на машинах с различной податливостью путем установления скорости нарастания нормального напряжения в образце до предела текучести.