Пластического оттеснения

В некоторых случаях для оценки квазихрупкого разрушения целесообразнее использование критерия сопротивления отрыву RCT. Для хрупкого материала RCT = ав. Значительно труднее определить RCT для пластического материала. Иногда это удается сделать, например, испытывая материал при очень низких температурах или путем испытания тонких мягких прослоек [1]. Критерий Ra целесообразно использовать для прочности механических неоднородных сварных соединений (см. работы О. А. Бакши).

Диаграмма сжатия образца из пластического материала показана на рис. 93, а. В начальной части диаграмма сжатия совпадает с диаграммой растяжения (линия О А В С D). После точки D ма-

В разд. 3.2 (б) рассматривалось оптимальное пластическое проектирование ферм заданного очертания. Обозначения и результаты этого раздела мы теперь используем для обсуждения следующей задачи. Плоская ферма должна передать заданную нагрузку Р на жесткое основание заданного очертания, показанного штриховкой на рис. 5.1. Стержни фермы должны быть изготовлены из жестко-идеально-пластического материала с пределами текучести при растяжении и сжатии ± ст0. Заданная нагрузка должна соответствовать предельной нагрузке фермы, а полный объем ее стержней должен быть минимальным. Заметим, что выбор очертания фермы предоставляется проектировщику, за исключением того, что один из узлов должен быть совмещен с заданной точкой приложения нагрузки, а узлы, расположенные на дуге основания, представляющей поверхность жесткого основания, должны считаться неподвижными.

где оту — условный предел текучести, устанавливаемый по избранной диаграмме идеально пластического материала. Результаты, полученные по формулам (32) — (37), хорошо согласуются с экспериментальными [9 ].

По мере роста ан , а следовательно, неличины Кд в вершине трещины образуется пластическая зона ( рис. 2,6 ). Для идеально-пластического материала осевые напряжения на участке пластической зоны равны пределу текучести металла стн.

Исходя из модели пластического материала получены выражения остаточных осевых, радиальных и окружных напряжений, перераспределяющих водород в материале. Показано, что силовой диффузионный поток формируется градиентом первого инварианта тензора напряжений. Силовой поток вовлекает в движение водород, распределенный по концентрпционнои зависимости и заблокированный ранее в кокой-то момент времени.

(рис. 26.13) из идеально пластического материала (в силу симметрии показана четверть пластины) [165]. Динамика развития пластических зон в компактном образце с ростом номинального напряжения 0„ в ослабленном сечении представлена на рис. 26.14.

Для обобщения данного подхода /53/ на общий случай нагружения оболочек давления, характеризующийся произвольным соотношением напряжений в стенке оболочки п, нами был выполнен сравнительный анализ соответствующих величин Ря и (30 5 , пол\"ченных в работах /72, 75/ для случая идеачьно пластического материала

Для обобщения данного подхода /53/ на общий случай нагружения оболочек давления, характеризующийся произвольным соотношением напряжений в стенке оболочки п, нами был выполнен сравнительный анализ соответствующих величин (3„ и Р0 5 , полученных в работах /72, 75/ для случая идеально пластического материала

где ату — условный предел текучести, устанавливаемый по избранной диаграмме идеально пластического материала. Результаты, полученные по формулам (32)—(37), хорошо согласуются с экспериментальными [9].

Испытание на сжатие проводят на коротких цилиндрических образцах или кубиках. Диаграмма сжатия образца из пластического материала показана на рис. 122. Вначале диаграмма сжатия совпадает с диаграммой растяжения. Однако после точки D нагрузка не падает, как при растяжении, а резко возрастает. Образец расплющивается, а площадь поперечного сечения увеличивается. Довести образец пластического материала до разрушения практически не удается. Модуль упругости, пределы пропорциональности и текучести для большинства пластичных материалов при растяжении и сжатии приближенно можно считать совпадающими.

Механизм образования микронеровностей при трении в настоящее время изучен недостаточно полно. Это объясняется сложными явлениями и процессами, возникающими на фрикционном контакте. Как показано в работах [22, 23], профиль поверхности образуется в результате действия периодических факторов и многочисленных случайных возмущений. По данным [56], образование геометрии поверхности трения происходит вследствие процессов пластического оттеснения, усталостного разрушения и в некоторых случаях микрорезания и глубинного вырывания.

Разрушение лопатки имело усталостный характер с расположением очага усталости на поверхности корыта на удалении примерно 3 мм от входной кромки (рис. 11.18). У очага разрушения на поверхности пера лопатки имелось повреждение в виде пластического оттеснения материала размером примерно 20 х 50 мкм, образовавшееся при скользящем ударе посторонней частицей. При

И. В. Крагельский доказал: если глубина внедрения индикатора превышает упругую деформацию, то индикатор меняет профиль поверхности за счет пластического оттеснения материала как вперед, так и в стороны [37]- В результате установившегося износа поверхность материала приобретает некоторую шероховатость, при этом площадь поверхности с учетом шероховатости увеличивается. Образование неровностей на поверхности трения Л. Б. Эрлих рассматривает как потерю устойчивости тонкого поверхностного слоя. * В. М. Пикуло и М. В. Ситкевич исследовали поверхностный слой штамповых сталей 5ХНМ и 7X3 в условиях сухого трения скольжения. Металлографический, дюрометрический и рентгенографический анализы позволили установить сложный характер

С изменением свойств испытуемых сталей при понижении температуры изменяется также и отношение h/r, при котором начинается переход пластического оттеснения к микрорезанию. На это же изменение отношения h/r оказывает влияние и упрочнение сталей, получаемое в результате пластической деформации.

Анализ рассмотренных данных (см. рис. 63) показывает, что как при единичных, так и при повторных контактах одной и той же поверхности с абразивом доля пластического оттеснения уменьшается с понижением температуры. Глубина внедрения абразива в металл с понижением температуры в отдельных случаях увеличивается, несмотря на некоторое повышение его твердости. Это объясняется, вероятно, эффектом разупрочнения микрообъемов материала при низких температурах вследствие интенсификации процессов перенаклепа.

рушению поверхностей и износу. В первоначальный период работы трущиеся поверхности соприкасаются только в отдельных точках, поэтому происходит интенсивный износ выступов. В некоторых местах наблюдается непосредственный контакт металлических поверхностей. На микроплощадках возникают высокие напряжения, которые вызывают не только упругие и пластические деформации, но и срезают неровности. Выступы более твердой поверхности винта внедряются в менее твердую поверхность гайки, и основное значение при трении приобретает «пропахивание» путем пластического оттеснения материала гайки. Сила трения -в этом случае определяется пределом прочности на сдвиг материала гайки (БрОЦСб—5—5) и площадью сдвига, образующейся при трении. При перемещении гайки относительно винта подавляющее большинство неровностей срезается. В связи с тем, что процесс приработки является длительным, со значительным изнаши-

Износ поверхности трения происходит при удалении материала на отдельных участках фактического контакта сопряженных пар в результате выцарапывания (микрорезания или среза внедрившейся микронеровности, если она недостаточно прочна), выкрашивания (пластического оттеснения материала), отслаивания (упругого оттеснения), микроразрушения (охватыва-ния пленок, покрывающих поверхности, и их разрушения — адгезионного отрыва), глубинного вырывания (схватывания поверхностей, сопровождаемого глубинным вырыванием — когезионным отрывом). Первые три вида нарушения фрикционных связей наблюдаются при механическом взаимодействии, последние два — при молекулярном.

Абразивное изнашивание — разрушение при трении скольжения, обусловленное воздействием твердых частиц, вызывающих пластическую деформацию поверхности детали. Взаимодействие твердых частиц с поверхностью металла возможно различным путем: при трении детали по абразивной поверхности минерального происхождения, при наличии твердых частиц между скользящими поверхностями и т. п. Обязательным признаком абразивного изнашивания считается разрушение при пластической деформации независимо от того, образуется ли при этом стружка или в результате пластического оттеснения материала в сторону на его поверхности появляются риски. Если в материал с незначительным сдвигом или без него внедрены твердые частицы, то этот вид разрушения относится также к абразивному.

Износ поверхности трения происходит при удалении материала на отдельных участках фактического контакта сопряженных пар в результате: выцарапывания (микрорезания или среза внедрившейся микронеровности, если она недостаточно прочна), выкрашивания (пластического •оттеснения материала), отслаивания (упругого оттеснения), микроразрушения (схватывания пленок, покрывающих поверхности, и их разрушения — адгезионного отрыва), глубинного вырывания (схватывания поверхностей, сопровождаемого глубинным вырыванием — когезионным отрывом). Первые три вида нарушения фрикционных связей наблюдаются •при механическом взаимодействии, последние два — при молекулярном.

Царапание (пластическое оттеснение). Вдавившийся участок поверхности или частица при скольжении оттесняет перед собой и в стороны и подминает под себя материал, оставляя царапину. Последняя обрывается при выходе внедрившегося элемента из зоны фактического контакта, при раздроблении частицы, ее впрессовывании или уносе за пределы области трения. Повторное царапание по одной трассе с одной и той же интенсивностью в парах трения бывает редко, чаще происходит царапание, при котором зона пластического оттеснения перекрывает ранее образовавшуюся царапину. Поверхность трения покрывается царапинами, расположенными почти параллельно пути скольжения, а между царапинами распола-гЪется материал, претерпевший многократную пластическую деформацию, наклепанный и перенаклепанный, т. е. исчерпавший способность пластически деформироваться. При нагружении в таком участке легко образуются трещины, с развитием которых материал отделяется от основы.

На коэффициент трения и интенсивность изнашивания полимеров может оказать влияние гамма-облучение [44J. При увеличении дозы облучения полиэтилена коэффициент трения и интенсивность изнашивания снижаются. Дальнейшее увеличение дозы облучения приводит к ухудшению антифрикционных характеристик полимера и переходу от пластического оттеснения материала к микрорезанию.