Равномерная деформация

Исходя из этих же предположений, была разработана методика экспериментального исследования применительно к оболочковым толсто стенным конструкциям, ослабленным продольными мягкими прослойками. При выборе конструкции моделирующих образцов исходили из того, что цилиндрические толстостенные оболочки, нагруженные внешним q и внутренним давлением />, находятся в условиях плоской деформации, при которых поперечные сечения оболочки в процессе ее деформирования остаются плоскими и перпендикулярными продольной оси z. Последнее позволяет использовать в качестве моделирующих образцов при исследовании напряженно-деформированного состояния рас сматриваемых оболочек толстостенные кольца. О возможности использования таких моделей для анализа и экспериментального изучения характера деформирования толстостенных конструкций свидетельствуют также результаты, полученные при вытяжке плоской круглой заготовки /84/ и нагружении невысокого толстостенного цилиндра (кольца) равномерным внутренним давлением /134/, которые хорошо согласуются с представлениями и аналитическими описаниями характера пластического течения толстостенных цилиндрических оболочек, изложенными в /68/,

Исходя из этих же предположений, была разработана методика экспериментального исследования применительно к оболочковым толстостенным конструкциям, ослабленным продольными мягкими прослойками. При выборе конструкции моделирующих образцов исходили из того, что цилиндрические толстостенные оболочки, нагруженные внешним q и внутренним давлением р, находятся в условиях плоской деформации, при которых поперечные сечения оболочки в процессе ее деформирования остаются плоскими и перпендикулярными продольной оси z. Последнее позволяет использовать в качестве моделирующих образцов при исследовании напряженно-деформированного состояния рассматриваемых оболочек толстостенные кольца. О возможности использования таких моделей для анализа и экспериментального изучения характера деформирования толстостенных конструкций свидетельствуют также результаты, полученные при вытяжке плоской круглой заготовки /84/ и нагружении невысокого толстостенного цилиндра (кольца) равномерным внутренним давлением /134/, которые хорошо согласуются с представлениями и аналитическими описаниями характера пластического течения толстостенных цилиндрических оболочек, изложенными в /68/.

Анизотропные, слоистые круговые цилиндрические оболочки с произвольным расположением слоев, нагруженные равномерным внутренним давлением, рассмотрены в работах Датта Роя [721, Донга и др. [83]. В последней работе для некоторых классов слоистых структур построена обобщенная функция напряжений

(аналогичная упоминавшейся в гл. 4). Получено решение осесим-метричной задачи и численные результаты, определяющие напряженно-деформированное состояние полубесконечной консольной перекрестно-армированной цилиндрической оболочки, нагруженной равномерным внутренним давлением. Ошибка в определении максимального изгибающего момента, вызванная неучетом эффекта связанности безмоментного и изгибного состояний, возрастает при увеличении абсолютной величины разности 0—45° и при уменьшении отношения ETIEL. Например, при значениях ET/EL= ,= 0,3 и 0 = 35° (типичных для намотанных оболочек) эта ошибка является незначительной, а при ET/EL = 0,01 и 0 = 20° она составляет приблизительно 25%.

Рис. 1. Общий вид приспособления для ннвивки многослойного кольца (а) и наррушения многослойного кольца равномерным внутренним давлением (б).

Навивку многослойного кольца производили без и с постоянным натяжением. Производилась навивка шести слоев. Затем многослойное кольцо, заклеенное на первом и шестом слоях, нагружали равномерным внутренним давлением и определялись напряжения в характерных сечениях.

Картины полос от нагружения внутренним давлением отожженного кольца, навитого без натяжения, даны на рис. 3. При нагруже-нии многослойной полосы равномерным внутренним давлением наблюдается перепад напряжений по толщине каждого слоя. Это объясняется тем, что при навивке многослойной полосы без натяжения между слоями образуются зазоры, которые обусловливают дополнительный изгиб отдельных слоев.

жением ленты при навивке, с ее изгибом до заданного радиуса и действием внутреннего давления. На рис. 4 представлены усредненные по толщине каждого слоя тангенциальные ае и радиальные 02 напряжения, вызванные равномерным внутренним давлением Р ЗМПа в многослойном кольце при рассматриваемых случаях навивки. По оси ординат отложены напряжения ое и аг, по оси абсцисс — расстояния от внутреннего контура многослойного кольца. Цифрами обозначены номера слоев от внутреннего контура. Сплошными линиями на графиках показаны значения напряжений, вычисленные по формулам Ляме [6]. Во всех приведенных случаях экспериментальные значения напряжений близки к расчетным напряжениям для толстостенного цилиндра.

Целью исследования модели однослойной оболочки первой модели было получение распределения напряжений около вершины прорези и изучение влияния монолитного кольцевого сварного шва на напряженное состояние оболочки, а также сравнение экспериментально полученных результатов с результатами для задачи о напряженном состоянии цилиндрической оболочки с продольной трещиной,; нагруженной равномерным внутренним давлением [2].

закономерностей внутреннего строения волокна в зависимости от температуры термической обработки. Для волокон с температурой термического отжига 1500 °С характерно наличие слоистой структуры, которая, в отличие от пироусов, не связана с формированием определенного пространственного направления, а имеет хаотическую направленность. Также обращает на себя внимание наличие объемных пор, занимающих большой процент внутренности волокна (рис. 3.206). Увеличение температуры отжига приводит к снижению слоистости, уменьшению размера внутренних пор при графитизации исходного материала волокна, хотя количество пор и остается в процентном отношении примерно тем же самым. Наиболее равномерным внутренним строением, близким по виду к волокну типа ровилон, хотя и сохраняющим слоисто-пористую структуру, обладает волокно с температурой отжига 2600 °С (рис. 3.200). Как установлено при изучении автоэлектронной эмиссии фибрильных волокон, именно волокно с данной температурой обработки обладает наиболее стабильным токоотбором, что, вероятно, связано с повышением равномерности его внутреннего строения при росте температуры отжига.

Значительную группу составляют сварные конструкции, предназначенные для хранения газообразных, жидких и сыпучих материалов. По своему назначению это должны быть оболочки. Для газообразных продуктов, создающих равномерное внутреннее давление, наиболее экономичной формой в отношении массы материала является сфера. Однако, многие оболочки для хранения газов имеют цилиндрическую форму. Жидкие материалы создают гидростатическое давление, но могут также находиться под равномерным внутренним давлением. Если имеется только гидростатическое давление, то наиболее рациональной формой является каплевидная форма оболочки, но по экономическим соображениям такая форма резервуара используется крайне редко. Для хранения жидких материалов наибольшее применение получила цилиндрическая форма вертикальной оболочки с переменной толщиной стенки по высоте.

где Сит- константы. Использование ог(е) в форме последнего выражения [1] значительно упрощает анализ напряженного состояния конструкций при упруго-пластических деформациях и поэтому широко используется в механике деформируемого тела. Более того, для большинства металлов коэффициент m равен равномерной составляющей полного удлинения при разрыве образца на одноосное растяжение: m = In (I + ев), где Е„ - равномерная деформация.

Квазихрупкий излом включает в себя характерные признаки вязкого и хрупкого разрушения и образуется возникновением макроскопической деформации, не превышающей 10-15%. Предельная деформация (относительное сужение кромок разрыва) вязкого разрушения составляет более 10-15%. Основной причиной вязкого разрушения является явление потери устойчивости (образование шейки) общей (макроскопической) или локальной пластической деформации (рис. 2.1). Как будет показано ниже, предельная равномерная деформация (до момента образования шейки) составляет около (0,6-1,0)п, где п - коэффициент деформационного упрочнения металла. Для многих сталей п = 0,1-0,4. Следовательно, вязкое разрушение трубопроводов и сосудов должно сопровождаться заметным утонением стенок (более 15%) вдали от разрыва при соот-

где SB - равномерная деформация, соответствующая моменту достижения временного сопротивления а„ при испытаниях на растяжение. Для ориентировочных расчетов параметр m можно находить по формуле

С повышением температуры уменьшается деформационное упрочнение празеодима, увеличивается местная деформация в области шейки, поэтому равномерная деформация понижается. Чистый празеодим хорошо поддается обработке давлением; при 20 °С допускает обжатия до 70 %. Из него получают проволоку и ленту.

жением температуры. Так как предел текучести почти не зависит от температуры, то отношение пределов прочности и текучести при низких температурах возрастает, данное обстоятельство делает металлы с ГЦК-ре-шеткой особенно перспективными для использования при низких температурах. У металлов с ОЦК-решеткой интенсивность деформационного упрочнения с понижением температуры либо сохраняет постоянное значение, либо уменьшается. Вследствие этого кривая температурной зависимости предела прочности либо приблизительно эквидистантна кривой предела текучести, либо отклоняется вниз с понижением температуры. Таким образом, пластичность (в данном случае — равномерная деформация) металлов с ОЦК-решеткой при низких температурах снижается, для многих из них характерен переход от вязкого поведения к хрупкому 1, что резко ограничивает возможность их исполь-

структура предшествующей обработки (в данном случае горячего прессования) теряет устойчивость и перестраивается. Следует отметить, что в этом исследовании структуры использовались те части разорванного образца, в которых прошла только равномерная деформация. Таким образом находилось соответствие между наблюдаемой дислокационной структурой и определенной степенью повторной пластической деформации для всех изученных образцов (рис. 4.14). Величина этой повторной деформации указана цифрами возле каждой

Равномерная деформация меньше 1,4%. Как отмечалось выше, при таком равномерном удлинении нельзя гарантировать надежной работы в условиях длительной эксплуатации.

Испытаниями при постоянных, нагрузках установлено, что равномерная деформация в условиях длительного разрушения сохраняется примерно на одном уровне и составляет 5—6% по прогнозу на ресурс 105 и 2 • 105 ч. Кроме активных пластических деформаций перегрузки создавались дополнительные пассивные пластические деформации за счет возобновления неустановившейся стадии ползучести и за счет интенсификации ускоренной

При определении предела прочности по измерениям твердости коэффициент пропорциональности зависит от степени равномерной деформации, т.е. от упрочнения материала, и для конструкционных сталей равен 0,33. Чем больше равномерная деформация, тем этот коэффициент больше. На сходстве кривых твердости и растяжения основаны методы определения прочностных свойств металла.

характеристики пластичности ty^, соответствующие моменту образования макротрещин. В общем случае можно полагать, что величины грйТ должны находиться в пределах между о/ь (равномерная деформация, соответствующая пределу прочности) и t/fc (деформация в шейке в момент разрушения). При отсутствии экспериментальных данных о величинах ipfcT в расчетах можно использовать величины tyb, зависящие от времени (такое предположение идет в запас прочности).

где ев — предельная равномерная деформация, соответствующая временному сопротивлению разрыву (пределу прочности) ов(ев = In J .