Параметров диаграммы

При определении: о наиболее важным вопросом является точный учет и фиксирование всех термомеханических параметров деформации и реологических свойств материала при проведении пластометрических испытаний. Авторами совместно с докт. техн. наук Соколовым Л. Н. и канд. техн. наук Савицким В. В. выполнены испытания образцов большой номенклатуры металлов и сплавов на специально спроектированных и изготовленных илаетомет>ах: кулачковом (усилием 100 кН) и статико динамическом (усилием 40 кН). Испытания проводились в широком диапазоне температурно-скоростнмх условий деформации О учетом упрочнения и разупрочнения материала. На основании замера режимов и параметров деформирования образцов с помощью специальной аппаратуры и математической обработки результатов исследо-

Наиболее удобным является исследование ширины петель гистерезиса при мягком нагружении, когда в процессе испытания максимальные напряжения поддерживаются на заданном уровне, ж, следовательно, фиксирован один из параметров деформирования.

При проведении испытаний в ряде случаев необходимо знать характер изменения во времени температуры и параметров деформирования. Для этой цели могут быть применены однократные

Пластические свойства металлов и сплавов зависят от химического состава и структурного состояния металлов и сплавов, способа выплавки и кристаллизации, условий нагрева и параметров деформирования, истории нагружения и схемы напряженного состояния, масштабного фактора, особенностей окружающей среды и т. д.

Для уточненной] оценки прочности и долговечности элементов резьбовых соединений необходимо располагать расчетными или экспериментальными данными по изменению усилий, номинальных напряжений, деформаций и температуры в шпильках и по кривым малоциклового разрушения натурных соединений или их моделей. Кроме того, проводят исследование основных механических и циклических свойств применяемых материалов с установлением соответствующих параметров деформирования и разрушения [8, 14]. Ниже приведены результаты экспериментальных исследований сопротивления дефордшрованию и разрушению сталей 25Х1МФ и ХН35ВТ, используемых для изготовления натурных шпилек основного разъема энергетических аппаратов [8]. Испытания проводились при мягком и жестком нагружениях на гладких цилиндрических образцах 011 мм в условиях комнатной температуры на программной испытательной установке фирмы

Существенной особенностью уравнений (4.7) — (4.10) является функциональная зависимость определяемых ими параметров деформирования от изменяющихся во времени и описываемых уравнениями (4.1), (4.3), (4.4) и (4.6) величин предела прочности <ть'т и условного предела текучести ао',1 для рассматриваемых условий нагружения.

ного циклического нагружения. возможно провести определение в соответствии с уравнениями (4.9) и (4.10) кинетики изменяющихся с числом циклов величин параметров деформирования В( и С1, которые для различных чисел циклов нагружения стали Х18Н10Т при t = 650° С по параметру времени выдержки твр приведены на рис. 4.13, а. Видно, что с увеличением N величина параметра В* до некоторого времени уменьшается со своего исходного значения

Преимущества такого варианта структурной модели состоят не только в более достоверном описании свойств материала, но, как будет показано, при этом становится более опредеченной процедура идентификации модели; наконец, наиболее существенным достоинством является возможность разработки (при использовании данного варианта модели) рациональных методов расчета параметров деформирования конструкции, характеризующих ее долговечность ,

Расчет кинетики неупругого циклического деформирования конструкции характеризуется в общем случае весьма большой трудоемкостью. Программу нагружения в цикле приходится делить по времени на десятки шагов (а то и более), каждый шаг расчета требует выполнения десятков итераций. Задача определения параметров деформирования, характеризующих долговечность конструкции, делает необходимым расчет десятков циклов нагружения (в связи с тем, что процессы стабилизации цикла деформирования, особенно в условиях ползучести, протекают относительно медленно).

где w/ — компоненты вектора скорости изменения локальных параметров деформирования трубы:

После предварительной пластической деформации и выдержки образца в течение определенного времени и температуры происходит изменение параметров диаграммы растяжения вследствие деформационного старения.

Автоматическая система управления реверсом нагружения имеет определенное время срабатывания. Изменение в процессе циклического упругопластического деформирования геометрии диаграмм деформирования приводит к непостоянству скорости изменения параметров нагружения во времени, в связи с чем «перебег» параметров диаграммы после подачи сигнала на реверс непостоянен. Точность отсечки контролируемого параметра (напряжение или деформация) составляет при этом до 1—2%. Возможна ручная корректировка максимальной нагрузки или деформации в процессе испытания, что позволяет практически исключить отмеченную нестабильность поддержания режима нагружения.

Энергия пластического деформирования W или ее часть AW зависит от параметров диаграммы деформирования в стабилизированном состоянии. Уравнения (5.64) и (5.65) определяют критерий прочности для случая, если существует обобщенная диаграмма деформирования при неизотермическом нагружении и установлена связь ее параметров с исходной диаграммой деформирования в нулевом лолуцикле. Однако работы в этом направлении еще малочисленны [18, 96}.

Для анализа полей упругопластических деформаций необходимо описание зависимости между деформацией и напряжением, а в общем случае между их тензорами с учетом температурно-вре-менных влияний. Это осуществляется на основе феноменологического анализа опытных данных, получаемых в надлежащем диапазоне условий деформирования и нагрева, а также на основе физико-механических и структурных моделей тела, описывающих его упруго-вязко-пластическое деформирование в том или ином диапазоне историй натружения. Анализ экспериментальных данных позволил предложить [27] углубление более ранних концепций Мазинга. Ряд выражений, характеризующих свойства диаграммы циклического деформирования в зависимости от формм цикла (длительности выдержки), накопленного числа циклов и параметров диаграммы растяжения при статическом нагружении, получен на основе опыта [30—34]. Эти свойства свидетельствуют о подобии формы диаграмм статического и циклического деформирования, позволяющем выразить амплитуду циклической пластической деформации (ширину петли) формулой

получаем поцикловое изменение напряжений а(*) и деформаций е&) с учетом истории нагружения, определяемой исходным нагружением (а(**°\ g(**°)), кинетикой параметров диаграммы деформирования циклически упрочняющего сплава, циклической анизотропией в сочетании с ползучестью.

На рис. 4.53 приведены зависимости от числа полуциклов основных параметров диаграммы циклического деформирования сплава ХН60ВТ при изотермическом (штриховые линии) и неизотермическом (сплошные линии) режимах нагружения. Последние получены на основании модели схематизации (см. рис. 4.46) путем преобразования с помощью соотношений (4.3) и (4.4) соответствующих данных при постоянных экстремальных температурах режима термдмеханического нагружения (600 ° С ЗЁ 800 ° С).

Рис. 4.53. Зависимость от числа полуциклов основных параметров диаграммы

Следует заметить, что характер основных зависимостей, описывающих процесс упругопластического деформирования в опасной точке конструкции, согласуется с характером изменения параметров обобщенной диаграммы деформирования при / = 800 °С и t = 600 °С (см. рис. 4.51). В частности, снижение скорости изменения параметров диаграммы вследствие циклического упрочнения (после 30 циклов нагружения) заметно сказывается на основных величинах, определяющих необратимые процессы накопления деформаций в опасной точке конструкции. Процесс протекает при довольно значительной разнице соответствующих деформаций в четных и нечетных полуциклах (кривые 3 и 4 на рис. 4.72).

ризует также влияние на несущую способность деталей при статической нагрузке ограничений по жесткости, налагаемых в соответствии с условиями эксплуатации конструкции. В случае, когда пластическая или остаточная деформация в детали не может быть допущена, Qnp^Qr и &с = 1. Если предельно допустимые значения деформаций детали выше значений деформаций, соответствующих достижению предела текучести, то коэффициент сопротивления КЕ характеризует возрастание несущей способности благодаря упруго-пластическому перераспределению напряжений в процессе деформирования. Это возрастание может быть использовано в соответствии с допустимыми перемещениями, уже превышающими упругие. Коэффициент k, зависит от распреде-лени;1 напряжений за пределами упругости и параметров диаграммы деформирования. Определение предельных нагрузок и по ним величин коэффи-

также влияние на несущую способность деталей при статической нагрузке ограничений по жесткости, налагаемых в соответствии с условиями эксплуатации конструкции. В случае, когда пластическая или остаточная деформация в детали не может быть допущена, Qnp = QT и ks — 1. Если предельно допустимые значения деформаций детали выше значений деформаций, соответствующих достижению предела текучести, то коэффициент сопротивления fes характеризует возрастание несущей способности благодаря упруго-пластическому перераспределению напряжений в процессе деформирования. Это возрастание может быть использовано в соответствии с допустимыми перемещениями, уже превышающими упругие. Коэффициент ks зависит от распределения напряжений за пределами упругости и параметров диаграммы деформирования. Определение предельных нагрузок и по ним величин коэф-

1 Вид диаграммы ускорений зависит и от свойств перегружаемого материала, его коэффициента трения по стали и т. д. Заслуживает, например, внимания диаграмма, у которой длина положительного участка значительно больше длины отрицательной части, а высота соответственно меньше. Диапазон изменения параметров диаграммы значительно расширяется при наличии автоматического затвора ковша.