ВУЗ:
Составители:
характеристики поведении материала необходимо провести испытания с использованием ударной нагрузки.
1.3.1. ПОВЕДЕНИЕ МАТЕРИАЛА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ СКОРОСТЯХ ДЕФОРМАЦИИ
На рис. 26 представлены пределы различных скоростей деформации и соответствующие методы испыта-
ний. Получаемая при продольном растяжении скорость деформации материала в пределах упругого растяжения
связана со скоростью роста нагрузки равенством
E
ε
=
σ
. (1.18)
При скорости деформации 10
–1
…10
0
с
–l
начинается ударная нагрузка, а выше 10
2
с
–1
– происходит распро-
странение упругопластической волны деформации. В то же время процесс деформации постепенно приближа-
ется к адиабатическому процессу, поскольку вызываемый деформацией нагрев образца очень быстро теряет
возможность компенсироваться отводом тепла в окружающее пространство. При скоростях деформации свыше
10
4
с
–1
происходит образование ударной волны, при этом характерное для низких скоростей деформации плос-
кое напряженное состояние переходит в плоское деформированное состояние.
Увеличение скорости деформации вызывает повышение напряжения течения. Разумеется, более сущест-
венным моментом при этом является снижение вязкости, вызывающее появление макроучастков хрупкого из-
лома. В металлах эти участки излома можно определить по кристаллическим блестящим поверхностям разру-
шения, так как плоскости спайности кристаллов интенсивно отражают свет.
Плоско-напряженное состояние
Изотермический процесс деформации Адиабатический процесс деформации
Плоско-
деформированное со-
стояние
Методы испытаний
Длительные испы-
тания
Испытания действием
статической нагрузки
Испытания с применением ударной нагрузки
(опыты с ударным инструментом, со взрывом)
Опыты со взрывом на
плите
Характеристика ползучести процесса
Ползучесть
Квазиста- тическая
деформация
Переходная зона
Распространение упруго-
статической волны
Распространение взрыв-
ной волны
10
–8
10
–6
10
–4
10
–2
10
0
10
2
10
4
10
6
Скорость деформации, с
–1
10
6
10
4
10
2
10
0
10
–2
10
–4
10
–6
10
–8
Время на выполнение 1 % растяжения
Рис. 26. Деление методов испытаний в зависимости от скорости деформации
В отличие от них сильно деформированные участки вязкого излома имеют матовый, волокнистый вид. Из-
вестно, что появление хрупкого разрушения является причиной многих аварий металлических конструкций
судов, мостов, сосудов высокого давления и трубопроводов.
Причиной появления хрупкого излома наряду с повышенной скоростью деформации могут быть также
низкие температуры и многоосное напряженное состояние (учитывая и остаточные напряжения). Образование
хрупкого излома в наибольшей степени стимулирует концентрация напряжений вблизи надрезов и трещин. На
рис. 27 показана температурная зависимость разрушающего напряжения гладких образцов для испытания на
растяжение и образцов с нанесенными трещинами. Там же приведена температурная зависимость предела те-
кучести и временного сопротивления при растяжении. В гладких образцах приводящее к разрушению усилие,
отнесенное к фактическому поперечному сечению, уменьшается до значений предела текучести материала
только при очень низких температурах; для конструкционных марок стали эта температура
Т
1
находится в ин-
тервале 120…70 К. В то же время на образцах с надрезом или с трещиной может быть зафиксировано очень
заметное падение разрушающего напряжения при значительно более высоких температурах (кривые
1 – 3).
Температура
Т
2
, при которой хрупкий излом может образоваться от маленькой трещины, как только номиналь-
ное напряжение образца достигнет предела текучести, называется температурой нулевой пластичности (темпе-
ратурой NDT). Напротив, при температуре
Т
3
при номинальном напряжении на уровне предела текучести даль-
нейшее развитие трещины невозможно; в этом случае говорят о торможении или остановке трещины.
При оценке склонности элемента конструкции к хрупкому разрушению следует не только учитывать
влияние внешних параметров таких, как скорость деформации, температура и напряженное состояние, но также
нужно помнить, что вязкость материала сильно зависит от его структуры и свойств, т.е. может заметно изме-
ниться в процессе изготовления и при эксплуатации деталей в результате холодной деформации (наклепа), тер-
мообработки, коррозии или воздействия излучения.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- …
- следующая ›
- последняя »