Возрастающей скоростью

происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Заметим, что в кислых средах, вызывающих общую коррозию, часто отмечается заметное снижение относительного сужения, хотя равномерное удлинение может быть таким же, как и при испытаниях на воздухе. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразова-ние) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой (рис. 2.7). В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва (рис. 2.6). Часто имеет место сквозное коррозионное поражение в виде язв без участков долома. Коррозионное растрескивание возможно даже при отсутствии макроскопических дефектов или концентраторов напряжений, например, в средах, содержащих влажный сероводород. Разрушение при коррозионном растрескивании, как правило, хрупкое. В сварных соединениях в большинстве случаев коррозионное растрескивание инициируется в местах перехода от металла шва к основному металлу (рис. 2.6,г). Особенностью разрушений при кор-розионно-механическом воздействии является наличие на изломах продуктов коррозии, большого количества коррозионных поражений, ветвление трещин и др.

Можно отметить следующие особенности разрушений при статическом нагружении при одновременном действии механических нагрузок и рабочих сред. В условиях общей коррозии характер разрушений мало отличается от такового при статическом нагружении в нейтральной среде. В зависимости от качества металла и свойств коррозионной среды разрывы происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой. В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва. Часто имеет ме-

Определение прочности при растяжении. Прочность — способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил, постоянных (статическая прочность) и переменных (сопротивление усталости). При статических испытаниях образец (рис. 10.14, а) со стандартными размерами деформируют плавно возрастающей нагрузкой. При испытании измеряют прилагаемую силу F и соответствующее удлинение Д/ образца. По измерениям строят диаграмму растяжения (рис. 10.14, б), которая имеет ряд характерных точек. Если разделить нагрузки, соответствующие характерным точкам диаграммы, на площадь поперечного сечения образца до растяжения, то можно определить следующие характеристики прочности: предел пропорциональности an=Fn/A0; предел упругости оу = Гу/А0; предел текучести ат=/7т/Л0; предел прочности ов = FB/AQ. При расчетах обычно используют предел текучести и предел прочности. Предел т е к у ч ест и — это наименьшее напряжение, при котором образец начинает деформи-

С точки зрения механики разрушения чувствительность материала к скорости нагружения оценивалась Краффтом и Ирвиным 105, 242]. Ими получено простое соотношение (выполняющееся на некотором расстоянии перед краем трещины) между К!с при испытании с возрастающей нагрузкой, показателем деформационного упрочнения материала п (в степенном законе диаграммы дефор-

пий, определенными двумя методами — при остановке быстрой трещины и в момент начала быстрого движения трещины в испытаниях с возрастающей нагрузкой.

На рис. 26 приведены результаты обеих серий испытаний.. Каждая диаграмма деформирования (сплошные линии) построена по результатам испытания трех образцов при постоянной температуре. Экспериментальные точки при изотермическом нагружении на диаграммах не показаны. Результаты испытаний при неизотермическом нагружении с возрастающей нагрузкой и снижающейся температурой (девять образцов) приведены на рис. 26 в виде экспериментальных точек. Соответствующие значения меняющейся температуры также указаны на рисунке.

Другую исходную характеристику (пластичность в}} определяли в опытах с возрастающей нагрузкой до разрушения; скорость натружения изменяли в различных опытах так, что время до разрушения составило 10—200 ч. Температуру в процессе каждого испытания изменяли циклически по режиму 200^ ч*860рС в соответствии с режимом термоусталостных испытаний. Полученная кривая длительной пластичности показана на рис. 72,6.

На основе этой функции были разработаны программы нагруже-ния. В программных испытаниях приняты четыре разные программы: с возрастающей нагрузкой (Н — В), уменьшающейся нагрузкой (В — Н), возрастающе-уменьшающейся (Н •— В — Н) и со случайным порядком появления уровней нагружения (С). Пример программного нагружения со случайным порядком амплитуд (С) показан на рис. 2, я.

П. на з. заключается в плавном нагружении образца возрастающей нагрузкой до получения вида загиба, оговоренного в стандартах или технич. усл.

Параллельные гидравлические захваты фирмы Schenck (рис. 27, е) обеспечивают зажим образца благодаря взаимному сближению двух поперечных поршней с губками 5. Образец удерживается силой прижима этих поршней. Для обеспечения приемлемых размеров захватов рабочие давления в цилиндрах параллельных захватов должны быть не более 50 МПа. В разрывных машинах фирмы Schenck— Trebel устанавливаются захваты с простыми поршнями, уплотненными резиновыми кольцами. Для восприятия знакопеременных нагрузок применяют захваты с пустотелыми поршнями, которые, расширяясь под действием внутреннего давления, плотно прижимаются к стенкам цилиндра,выбирая зазор. Силы прижима рассчитанытак, что они превышают рабочие усилия, а силы трения стенок поршня меньше сил поперечного сжатия образца. Последнее условие необходимо для «слежения» за уменьшением сечения образца под возрастающей нагрузкой. Фирма Dartec (Великобритания) в аналогичных захватах заменила один из поршней жестким механическим плунжером, устанавливаемым посредством микрометрического винта. Отли-

Радиационно-термомеханическое упрочнение. Исходя из современных представлений о дефектах кристаллической решетки и наличия критических напряжений различных элементов пластической деформации, для релаксации локальных перенапряжений и залечивания структурных неоднородностей диффузионным и микросдвиговым механизмами Р. И. Гарбер, И. А. Гиндин и И, М. Неклюдов [59, 60] предложили проводить отжиг, отпуск, старение материалов и изделий из них под плавно возрастающей нагрузкой в макроупру-гой области деформации в условиях, близких к эксплуатационным. Скорость нагружения при этом должна соответствовать скорости протекания процессов диффузионной и микросдвиговой релаксации локальных напряжений. Такое механико-термическое воздействие получило название программного нагружения. В отличие от описанных в литературе способов «программного нагружения», «программного деформирования» в этом случае программа нагружения соответствует характеру изменения сопротивления деформированию материала или изделия при нагружении, определяется природой протекающих под нагрузкой процессов релаксации перенапряжений и упрочнения слабых мест, т. е. в принципе является саморегулирующим процессом с обратной связью.

Если принять, что приложенное напряжение соизмеримо с пределом текучести металла ат, то критическая глубина трещины акр достигается еще до того, как коэффициент интенсивности напряжения становится равным KI sec- При этих условиях трещина растет с возрастающей скоростью, пока не произойдет разрушение. На основе предыдущего выражения для KI получено следующее приближенное уравнение:

Контактная сварка непрерывным оплавлением. При сварке непрерывным оплавлением подвижные зажимы машины перемещаются с возрастающей скоростью. Зона, прилегающая к оплавляемым торцам, в основном прогревается вследствие того, что металл проводит теплоту от источника в зоне контакта и в меньшей степени вследствие теплоты Ленца — Джоуля, выделяемой при протекании тока в стержне. При оплавлении с равномерно возрастающей скоростью v = st, где s — ускорение, распределение приращений температуры в околоконтактной области описывается эмпирической формулой

При значениях параметра А в области Я ;> V4 система не имеет состояний равновесия. Фазовый портрет для этого случая изображен на рис. 2.16. При любых начальных условиях провод АВ в конце концов приближается с возрастающей скоростью к бесконечному проводу. При бифуркационном значении Я = V4 фазовый портрет системы имеет вид, изображенный на рис. 2.17. На фазовой полуплоскости << 1 в этом случае имеется единственная особая точка (? = 1/2, = 0), которую можно рассматривать как результат слияния двух особых точек: центра и седла. Периодические движения в системе при К = V4 также невозможны.

В точке х потенциальная энергия убывает с ростом х и, следовательно, дЕп/дх отрицательно, а Рх= — дЕп/дх положительно, т. е. сила действует вправо — в направлении положительных значений оси X. Частица будет двигаться влево до тех пор, пока ее скорость не уменьшится до нуля, т. е. пока полная ее энергия не превратится в потенциальную. Это произойдет в точке х\. Однако в этой точке частица не сможет остаться в покое, потому что на нее действует сила, направленная вправо. Под действием этой силы частица будет двигаться вправо с возрастающей скоростью, которая достигнет максимального абсолютного значения в точке х', когда потенциальная энергия частицы будет минимальной. На отрезке (xf, xz) на нее будет действовать сила, направленная влево, которая вызовет уменьшение ее скорости до нуля в точке х^. Затем частица

мало возрастающей скоростью вплоть до достижения трещиной критической длины 1 = 1* (когда начинается ее быстрый динамический рост). Эксперименты показывают, что в течение основного периода трещина развивается со скоростью, близкой к постоянной. Это позволяет исследовать такие задачи в квазистатической постановке, т. е. полагать движение настолько медленным, что можно пренебречь инерционными членами в уравнениях движения и использовать в дальнейшем соотношения статики упругопаслед-ст венных тел.

участок be - установившаяся ползучесть, протекающая с постоянной скоростью деформации; участок cd - последний этап ползучести, местная деформация с неравномерной возрастающей скоростью, заканчивающаяся разрушением.

Отливки из титановых сплавов часто имеют такие дефекты, как неспаи, газовые раковины и т.д. Образуются они в период заполнения литейной формы жидким металлом. Основная причина их образования - движение расплава по каналам литейной формы с непрерывно изменяющейся (возрастающей) скоростью по мере удаления потока от центрального стояка (оси вращения).

гаться в обратном направлении с возрастающей скоростью. В этом случае толчок руки по-прежнему является причиной возникшего движения, а пружина является причиной изменений возникшего движения.

Дальше тело начнет двигаться обратно с возрастающей скоростью; в положении х^ его скорость снова достигнет того же абсолютного значения I y( = xl yit/m. При дальнейшем движении скорость и вместе с тем кинетическая энергия упадут до нуля. Пусть это будет в положении Х3. Так как работа постоянной силы F и силы, действующей со стороны пружины, зависит только от начального и конечного положений тела, то работа по любому пути, пройденному туда и обратно, всегда равна нулю, и, значит, вся работа силы на пути от 0 до х2 и затем обратно от х2 до Х3 равна Fx3; поскольку Ts = 0, эта работа Fxs должна быть равна потенциальной энергии пружины U3 = = kx*/2, т. е. Fx3 = kx'fJ2. Решение 2F = kxs невозможно, так как при растяжении, меньшем *2, везде 2F >• kx. Остается одно решение Х3 = 0, т. е. тело вернется в начальное положение. После этого все движения будут повторяться: тело будет совершать колебания около положения х± = F/k в обе стороны на величину х±. При этом скорость тела будет изменяться в пределах от нуля (в крайних точках) до

Совсем по-иному будет вести себя груз, если сила трения уменьшается при увеличении скорости скольжения (такие падающие характеристики сил трения скольжения, как указывалось, встречаются нередко). Если в результате случайного толчка груз начал двигаться влево, то скорость скольжения будет уменьшаться, а значит, сила трения будет возрастать; так как она окажется больше силы пружины, то груз, растягивая пружину, будет двигаться влево со все возрастающей скоростью, скорость скольжения будет уменьшаться, а сила трения будет продолжать возрастать. Это движение груза прекратится, когда груз уйдет так далеко влево и настолько растянет пружину, что сила пружины окажется больше силы трения (которая не может возрасти больше, чем до значения FMaKc, соответствующего силе трения покоя). Тогда груз начнет двигаться навстречу движению ленты, т. е. будет возвращаться к положению равновесия.

Картину полного обтекания мы получили в предположении, что силы вязкости в жидкости отсутствуют. Если же от этого предположения отказаться, то картина обтекания тел существенно изменяется. Как было показано в § 125, слой вязкой жидкости, прилегающий к твердой стенке, «прилипает» к ней. Следующие слои потока скользят друг относительно друга с возрастающей скоростью, вследствие чего между слоями жидкости возникают силы вязкости.,При этом на каждый слой жидкости со стороны соседнего слоя, более удаленного от стенки, действует сила вязкости в направлении потока, а со стороны слоя, более близкого к стенке, — сила вязкости, направленная навстречу потоку. В результате наряду с силами вязкости, действующими между соседними слоями жидкости, возникают также силы трения, действующие на поверхность обтекаемого тела со стороны прилегающего к ней слоя жидкости. Результирующая этих сил трения называется сопротивлением трения.