Cтраница 4
В течение последних 100 лет значительно возрос интерес к исследованию пластических свойств материалов при высоких температурах. Проведены широкие испытания на ползучесть большого количества сплавов и некоторых керамических материалов; целью этих испытаний было установление эмпирических соотношений, показывающих зависимость скорости ползучести от напряжения и температуры, а также качественных концепций, учитывающих влияние различных металлургических и структурных факторов на сопротивление ползучести. Несмотря яа значительные усилия, затраченные на решение данной проблемы, до сих пор не установлены достаточно простые и в то же время универсальные зависимости, позволяющие предсказывать поведение материала в условиях ползучести, не разработаны также физико-химические основы для создания сплавов с высокой сопротивляемостью ползучести. [46]
Существуют интересные попытки [18] рассматривать пластическое разрушение как неограниченное течение материала. В работе [6] показано, что теория течения [12, 25], позволяющая связать процессы разрушения и ползучести, вполне пригодна для полиэтилена. Количественная оценка зависимости скорости ползучести от напряжения связана с выбором закона ползучести. [47]
При умеренно высоких температурах под постоянной длительно действующей нагрузкой в твердых телах наблюдается непрерывное течение. Когда образец из легированной стали, нагретый до 500 С, медленно пластически деформируется под постоянной растягивающей силой достаточной величины, то это явление называют ползучестью, В технических лабораториях подобные длительные испытания на ползучесть при растяжении обычно продолжаются в течение нескольких месяцев. С механической точки зрения ползучесть металлов при умеренно-высоких температурах относится к явлениям вязкости аморфных тел, описанных вкратце в гл. IT, хотя законы, выражающие зависимость скоростей ползучести от напряжений, для этих двух групп твердых тел различны. Обычно деформация ползучести в изображается на графике в зависимости от времени t, причем нагрузка сохраняет постоянное значение. Пример таких кривых ползучести е - / ( г) для различных значений напряжений а представлен на фиг. [48]
Вводятся феноменологические параметры, выражающие зависимость скорости ползучести от температуры и напряжения. Кажущаяся энергия активации может меняться с температурой ( график Аррениуса криволинеен), если действуют несколько параллельно протекающих или последовательных процессов. График зависимости логарифма скорости деформации ползучести QT логарифма напряжения обычно заметно искривляется в широком диапазоне значений напряжения. При низких напряжениях он может быть аппроксимирован участками прямых ( степенной закон ползучести), что становится невозможным при высоких напряжениях, когда зависимость скорости ползучести от напряжения может стать экспоненциальной, отражая зависимость кажущейся энергии активации от н а пряжения. [49]
Следует также учесть сложное изменение скорости диффузии яри увеличении размеров зерен в поликристалле. Известна большая диффузионная проницаемость границ зерен ( см. гл. III), которая ухудшает условия ползучести в мелкозернистом материале. Вместе с тем, согласно [99], скорость диффузии по границам зерен возрастает с укрупнением зерен. Это улучшает условия ползучести мелкозернистого материала. Поэтому если диффузия контролирует ползучесть, то зависимость скорости ползучести от величины зерна должна иметь максимум. [50]
Дополнительно требуют решения две проблемы: моделирование при пропорциональном на-гружении произвольного вида и моделирование при непропорциональном нагружении. Как будет показано ниже, для структурной модели они сводятся к обобщению модели на произвольное напряженно-деформированное состояние. Это обобщение основано на постулате изотропии Ильюшина [35], согласно которому, в частности, при пропорциональном нагружении с произвольным видом напряженного состояния отсутствует влияние первого и третьего инвариантов тензора напряжений ( см. главу А1) на реологические свойства, а девиаторы напряжений и деформаций взаимно пропорциональны. Для идеально вязкого ( или идеально пластического) тела эти рассуждения однозначно определяют модель при произвольном напряженном состоянии: критерий текучести Мизеса, зависимость скорости ползучести от интенсивности напряжений. [51]