Cтраница 4
Начальные неустановившиеся характеристики цикла в большинстве случаев не влияют на долговечность. Исключением могут быть особые случаи, когда нагрузки или температура значительны и долговечность исчерпывается за малое число циклов и для циклически разупрочняющихся материалов. [46]
Кривая k 1 - это кривая деформирования, получаемая при обычном статическом испытании образца. Семейство кривых, расположенных выше указанной кривой, соответствует циклически упрочняющемуся материалу, а семейство кривых, расположенных ниже - циклически - разупрочняющемуся материалу. Видно, что упрочняющийся материал в процессе циклического деформирования приобретает свойства, приближающие его к упругому материалу, а разупрочняющийся - к идеально пластическому. [47]
Определение малооикловой дач го-вечности осуществляется по экспериментальным или расчетным кривым малоциклового разрушения - уравнения на с. Эти кривые для циклически стабильных и циклически упрочняющихся материалов строят для жесткого ( по заданным деформациям) нагружения, а для анхлическн авн-зотролаых разупрочняющихся материалов - для жесткого я мягкого ( по заданным напряжениям) нагружений. [48]
Таким образом, анализируя рассмотренные выше экспериментальные данные по малоцикловому деформированию при мягком режиме нагружения с временными выдержками на экстремумах нагрузки ( см. рис. 4.8 - 4.10), можно видеть, что как температура испытаний, так и форма цикла накладывают свои особенности на кинетику деформаций в этих условиях. Причем для циклически упрочняющихся материалов в двойных логарифмических координатах, что соответствует степенному виду кинетической функции, они представляют собой прямые ниспадающие линии ( рис. 2.3, б), а для циклически разупрочняющихся материалов в полулогарифмических координатах - прямые восходящие линии ( рис. 2.3, а), отвечающие экспоненциальному виду этих зависимостей. Как показывают приведенные выше экспериментальные данные для высоких температур и сложной формы цикла нагружения, в этих условиях наблюдается более сложный характер поведения деформационных характеристик. Так, уже при 450 С сталь Х18Н10Т обнаруживает в исходных циклах некоторое упрочнение, переходящее затем на основной стадии процесса деформирования в циклическое разупрочнение, причем это характерно как для нагружения с треугольной, так и с трапецеидальной формами цикла. Если при t - 450 С степень разупрочнения еще невелика, то с повышением температуры до 650 С, когда начинается интенсивное проявление в материале темпера-турно-временных эффектов, кинетика деформаций становится ярко выраженной и в существенной степени зависящей от времени, формы цикла и уровня нагружения. Указанные обстоятельства не учитываются зависимостями (2.10), (2.18) и для их описания было предложено [13] связать параметры этих уравнений с механическими свойствами материалов, а последние рассматривать зависящими от температуры и времени нагружения. [49]
Следует отметить также, что для разрушения различных материалов в квазистатической области требуются различные исходные деформации. Для упрочняющихся и стабилизирующихся материалов, в особенности с малым отношением ( сть - о0 2) / а6, требуются значительные пластические деформации в нулевом полуцикле, в то время как для разупрочняющихся материалов эти деформации имеют небольшую величину. [50]
Основные закономерности, описывающие кинетику циклической и односторонне накапливаемой деформаций основаны на принципе обобщенной диаграммы циклического деформирования, а их форма в виде уравнений (2.10) и (2.18) относится к случаю симметричного нагружения. Если для циклически упрочняющихся материалов этот эффект выражен незначительно и в первом приближении для оценки кинетики деформаций могут быть использованы лишь амплитудные значения действующих напряжений и деформаций, то для циклически стабильных, а тем более разупрочняющихся материалов существенное значение имеют и средние напряжения цикла. [51]
Для развития трещины усталости даже на уровне напряжений, близких к пределу прочности, требуется некоторое число циклов. Поэтому как правило, квазистатическое разрушение предшествует усталостному. Для разупрочняющихся материалов квазистатическое разрушение может быть осуществлено вплоть до напряжений, близких к пределу пропорциональности. Для упрочняющихся материалов осуществимо только усталостное разрушение. При этом наблюдается скачок в долговечности при напряжениях, близких к пределу прочности. [52]
На рис. 46 показана зависимость изменения неупругой деформации за цикл от числа циклов нагружения при различных уровнях напряжений ( напряжения уменьшаются с увеличением порядкового номера кривой) при растяжении - сжатии и кручении. Характер изменения неупругих деформаций одинаков для обоих напряженных состояний. Исследуемые стали следует отнести к циклически разупрочняющимся материалам. [53]
Если имеет место мягкое нагружение, то лучше сопротивляется деформациям и разрушению упрочняющийся материал, который с ростом числа циклов нагружения дает уменьшающиеся значения ширины петли б и накопленной за цикл деформации енак - Важно также, чтобы материал не обладал или обладал незначйфеаыгой циклической анизотропией. В этом случае повреждение происходит зв основном за счет циклических деформаций, и разрушениа носит усталостный характер. Наоборот, при жестком нагружении предпочтительнее разупрочняющийся материал, поскольку вследствие поддержания заданного размаха упругопдастической деформации сдерживается рост ширины петли с числом циклов. [54]
Показано, что при мягком нагружении возможны три различных случая накопления суммарной пластической деформации в зависимости от числа полуциклов. Характеристикой величины пластической деформации при циклическом нагружении служит ширина петли деформирования за полуцикл. Для циклически упрочняющихся материалов остаточная деформация за полуцикл уменьшается с числом циклов и стремится к некоторой постоянной предельной величине; для циклически разупрочняющихся материалов ширина петли и суммарная деформация увеличиваются с числом циклов; для циклически стабильных материалов ширина петли гистерезиса, начиная с некоторого полуцикла, становится постоянной и не зависит от числа циклов. [55]
Переход от жесткого к мягкому режиму нагружения вносит изменения в характер деформирования материала. В первом периоде протяженностью от единиц до нескольких десятков циклов происходит некоторое увеличение ширины петли пластической деформации, во втором периоде для циклически разупрочняющихся материалов ее размах непрерывно возрастает. Для циклически упрочняющихся материалов ширина петли сокращается, а для циклически стабильных материалов она постоянна. В третьем периоде для всех материалов характерно увеличение ширины петли пластической деформации. Несущая способность определяется в основном длительностью первого и второго периодов, которые занимают более 0 9 от общей долговечности. [56]
В рамках рассматриваемого варианта теории ползучести анизотропных разносопротивляющихся сред возможны различные модификации физических уравнений, позволяющие как уточнить известные процессы деформирования, так и учесть новые эффекты. В частности, выбор линейного инварианта s (IV.36) в виде s Ьцз /, позволяет описать поведение материалов, обладающих асимметрией свойств относительно знака сдвиговых напряжений. Можно, например, положив коэффициенты Ьц равными нулю в выражении р Ьцрц, получить модель материала, процесс разупрочнения которого не зависит от вида напряженного состояния. Приняв равными единице коэффициенты ацы в выражении для р, придем к модели изотропного разупрочняющегося материала. По аналогии с выражениями для е, , (IV.38) или / 2 ( р -) (IV.39) можно сконструировать и / j ( a /), считая, что скорости упрочнения обладают потенциалом. Возможны и другие варианты соотношений, вытекающие из выражений (IV.42), описывающих свойства конкретных материалов. [57]