Мертвая нагрузка
Cтраница 2
В двадцатом столетии первым экспериментальным исследованием прерывистых шагов при ( мягком) нагружении мертвой нагрузкой была работа Хансона и Уилера ( Hanson and Wheeler [1931, 1]), выполненная в 1931 г. и все еще продолжающая быть одной из наиболее важных. На протяжении примерно полутора лет ( 573 дней) они добавляли с интервалами во времени очень малые грузы к растягиваемому образцу из поликристаллического алюминия, получая результаты, показанные на рис. 2.16 в гл. II раздел 2.11. Числа на рис. 2.16 показывают количество дней в пределах каждого интервала. [17]
Почти все эксперименты моей лаборатории были выполнены на одной из различных специально сконструированных машин с на-гружением мертвой нагрузкой и спроектированных для осуществления либо постоянства скорости нагружения, либо определенных историй возрастания нагрузки. Результаты, взятые из других источников - 177 испытаний 19 металлических элементов и 5 двойных сплавов - даны в терминах истинное напряжение и истинная деформация. Чтобы выполнить желаемое сравнение, я пересчитал все данные, полученные в опытах с отожженными поликристаллами, описание которых было найдено мною в литературе, представив их в условных напряжениях и условных деформациях; при этом не было исключено ни одно из тех описаний, где были приведены детали первоначальных расчетов, позволявшие любые результаты вновь полностью находить при построении определяющих уравнений рациональной механики. [18]
Феномен ступенчатости или эффект Савара - Массона ( Порт-вена - Ле Шателье) при мягком нагружении мертвой нагрузкой для любого монокристалла или поликристаллического тела состоит в отклонении от графика основной параболической функции отклика посредством вертикального шага Лег и возвращения к графику этой зависимости горизонтальным смещением Ле. [20]
На рис. 4.92, 4.93 и 4.94 показаны данные этих 48 опытов на одноосную деформацию под действием мертвой нагрузки, из которых 41 опыт был проведен при комнатной температуре с полностью отожженным поликристаллическим алюминием различной чистоты. [21]
Для квазистатических опытов фактором, наиболее ответственным за существенное изменение направления после 1920 г., был отказ от испытательных машин с нагружением мертвой нагрузкой, индивидуально изготовленных в лабораториях, в пользу промышленно изготавливаемых, стандартизованных жестких испытательных машин. Как я уже указывал в другом месте этой книги, жесткие испытательные машины, какова бы ни была их точность, сконструированы так, чтобы дать образцу предписанную историю деформирования. Измеряемая же величина - это история напряжений, испытываемых нагружаемым элементом, соответствующая предписанной информации - истории деформаций. При экспериментах с мертвой нагрузкой задается напряжение и производимая им измеряемая история деформаций описывает приспосабливание материала к приложенной нагрузке. Каждый, кто проводил оба типа испытаний и сравнивал их результаты, знает, что для многих твердых тел различия между этими результатами далеко не тривиальны и указывают на фундаментальные изменения в поведении материала. [22]
Мы начнем с графиков зависимости а2 от е в 48 опытах на одноосное растяжение и сжатие, которые я получил на машине с нагру-жением мертвой нагрузкой в период между 1957 и 1967 гг. Эти опыты заслуживают внимания как составляющие часть большого числа опытов, сделанных с отожженным алюминием между 1954 и 1968 гг., которые обеспечивали эмпирическое доказательство того, что уравнение (4.25) описывает отклик при конечной деформации. [23]
В первоначальном расчете образца на кручение, выполненном в этих опы тах, не был учтен малый постоянный крутящий момент, возникавший от сил тяжести сосудов, использованных в опыте для создания мертвой нагрузкой постоянной скорости возрастания крутящих моментов путем нагружения этих сосудов стационарной струей воды. Поскольку эти опыты были выполнены в моей лаборатории, я мог пересчитать все результаты этой серии опытов. Эти последние расчеты цитируются здесь и ниже в разделе 4.35 данного исследования. [25]
Повсеместно в данной работе была очевидно, что в тех случаях, когда необходимы опыты с медленным нагружением для рассмотрения важных физических явлений, превосходством обладали те, в которых нагружение производилось при помощи мертвой нагрузки. [26]
Для сравнения с опытом Тэйлора и Квинни с отожженной медью при сжатии, результаты которого показаны на рис. 4.103, а, я включил опыт на растяжение, проведенный в моей лаборатории с таким же, но на этот раз полностью отожженным материалом, при нагру-жении мертвой нагрузкой тонкостенной полой трубки. [27]
Иными словами, Вертгейм пришел к заключению, что зубчатость на диаграмме напряжение - деформация, которую комментировал еще Массой ( Masson [1841, 1]) и которая известна в наши дни ( несправедливо по отношению к первооткрывателю) как эффект Портве-на - Ле Шателье, может быть устранена при загружении мертвой нагрузкой, если приращения нагрузки будут достаточно велики. Этот факт хорошо известен тем, кто в наше время изучал обсуждаемый эффект при использовании мертвой нагрузки. [28]
Если бы следовало присвоить этому эффекту имя ученого XX века и за - быть о Саваре и Массоне, то определенно нужно было бы выбрать имя МакРейнольдса в соответствии с его четким анализом или Хансона и Уилера в соответствии с их приоритетом в опытах с ( мягким) нагружением мертвой нагрузкой. [29]
В период между 1954 и 1968 гг., когда эксперименты с дифракционной решеткой ( описанные ниже в разделе 4.28) показали, что функции отклика при простом нагружении в условиях конечной деформации для всех рассмотренных один за другим полностью отожженных поликристаллических металлов оказались параболическими, я выполнил квазистатические испытания при нагружении мертвой нагрузкой, для того чтобы определить, каков, если существует вообще, эффект от увеличения скорости деформации в 105 - 108 раз. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5