Формы - цикл - нагружение
Cтраница 1
 |
Диаграмма приращения кри. [1] |
Формы циклов нагружения, характерные для высокотемпературных трубопроводов. Повторное нагружение высокотемпературных трубопроводов по циклу симметричной формы ( пластические деформации возникают в холодном и горячем состоянии) можно допускать на практике лишь в случаях, когда предполагаемое число циклов нагружения мало. Это объясняется тем, что число циклов до разрушения при такой форме цикла оказывается небольшим. [2]
Эксплуатационные режимы нагружения элементов конструкций имеют, как правило, более сложный характер, чем распространенные в практике экспериментов синусоидальные или треугольные формы циклов нагружения, хотя именно они являются наиболее часто используемыми при получении основных характеристик циклических свойств материалов и закономерностей их изменения в процессе деформирования. Синусоидальный или треугольный законы изменения напряжений и деформаций использовались в качестве основных и при экспериментальном изучении кинетики циклической и односторонне накапливаемой пласти веских деформаций и их описании соответствующими зависимостями, рассмотренными в предыдущих главах. В ряде случаев условия эксплуатационного нагружения представляется возможным схематизировать такими упрощенными режимами. Однако в большинстве случаев для исследования поведения материала с учетом реальных условий оказывается необходимым рассмотрение и воспроизведение на экспериментальном оборудовании таких более сложных режимов, как двух-и многоступенчатое циклическое нагружение с различным чередованием уровней амплитуд напряжений и деформаций, нагружение трапецеидальными циклами с выдержками различной длительности на экстремумах нагрузки в полуциклах растяжения и ( или) сжатия, а также в точках полного снятия нагрузки, двухчастотное и полигармоническое нагружение, нагружение со случайным чередованием амплитуд напряжений, соответствующим зарегистрированными в эксплуатации условиями. Особенно необходимым воспроизведение и исследование таких режимов становится в области повышенных и высоких температур, когда на характер и степень проявления температурно-временных эффектов, а следовательно, и на кинетику деформаций, существенное влияние оказывают факторы длительности, формы цикла и уровней напряжений или деформаций в процессе нагружения. Ниже приведены исследования закономерностей развития деформаций для ряда упомянутых режимов нагружения, позволяющие проанализировать применимость тех или иных уравнений кривых малоциклового деформирования и применение параметров этих уравнений при изменении режимов. [3]
Для использования данного критерия при оценке прочности оболочечных конструкций требуется информация о кинетике циклических и односторонне накопленных деформаций в максимально нагруженных зонах конструкции, а также данные о сопротивлении разрушению конструкционных материалов, полученные с учетом высоких температур эксплуатации, формы цикла нагружения, времени выдержки и частоты. [4]
Таким образом, двухчастотные машины должны удовлетворять дополнительному требованию, которое заключается в обеспечении возможности в широком диапазоне варьировать все параметры одной или обеих гармонических составляющих процесса нагружения. Этим достигается возможность варьирования и формы цикла нагружения, так как если отношение частот составляющих равно двум или трем, то результирующая кривая может характеризоваться в пределах каждого цикла дополнительными экстремумами, величина которых выбирается в соответствии с требованиями опыта. В этом случае форма кривой цикла нагружения существенно зависит от сдвига фаз гармонических составляющих, который должен быть зафиксирован. При увеличении отношения частот гармонических составляющих фазовые соотноЩения постепенно перестают влиять на результаты испытаний, и, если это отношение становится. В этом нетрудно убедиться аналитически исследовав результирующую амплитуду в зависимости от фазовых соотношений. Более подробно этот вопрос рассмотрен в гл. [5]
Как отмечалось выше, при деформировании металлов в условиях малоциклового нагружения разрушение происходит на фоне развитых пластических деформаций. При этом характеристики деформирования и разрушения оказываются существенно зависящими от типа и состояния материала, а также формы цикла нагружения и нагрева. В общем случае циклическое нагружение при указанных условиях протекает с выраженным перераспределением напряжений и деформаций от цикла к циклу. [6]
Эксплуатация высоконагруженных и маневренных конструкций часто происходит в условиях, когда циклическое изменение нагрузок сопровождается одновременным изменением температурного режима работы. Для оценки прочности таких конструкций, как и в случае изотермического нагружения, необходима разработка уравнений состояния, описывающих поведение материала в зависимости от формы циклов нагружения и нагрева. Это обстоятель ство в значительной степени определяется развитием методов и средств проведения испытаний. В связи с тем, что деформационные свойства материала зависят от закона изменения нагрузок и температуры во времени и по числу циклов, базовые эксперименты и эксперименты, проводимые с целью установления границы применимости получаемых зависимостей неизотермического нагружения, должны удовлетворять следующим требованиям. [7]
Кроме того, характер зависимости долговечности от напряжения при многократных деформациях совпадает с временной зависимостью прочности при статических нагрузках. Поэтому следует ожидать, что формула ( VIII. Кроме того, эти общие свойства долговечности резины не зависят от формы цикла нагружения и справедливы, в частности, для синусоидальных циклов растяжения. [8]
Существенную роль в описании процесса длительного малоциклового нагружения играет функция Fi ( i), отражающая влияние общего времени деформирования. Предполагается, что деформационные свойства не находятся в прямой зависимости от скорости деформирования в рассматриваемом диапазоне скоростей повторного статического нагружения, а основное значение имеет время деформирования. Принимается также, что функция F2 ( t ] не зависит от формы цикла нагружения и может быть получена экспериментально как при циклическом нагружении с варьируемой частотой испытания, так и при нагружении с высокотемпературной выдержкой под нагрузкой и без нее. [9]
Таким образом, сопротивление циклическому упругоплас-тическому деформированию аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т при температуре 650 С, соответствующей интенсивному протеканию в ней процессов деформационного старения и других температурно-временных эффектов, существенным образом зависит от условий испытаний, к которым в первую очередь относятся уровень циклических деформаций и форма цикла нагружения. Эти параметры в значительной мере определяют интенсивность деформационного старения материала, а тем самым и характер изменения деформационных характеристик, на основе которых описываются процессы накопления повреждений. Учет изменения механических свойств материала вследствие его структурных изменений, а также особенностей развития деформаций в зависимости от формы цикла нагружения nosBOflnet достаточно достоверно описывать накопление повреждений и определять в соответствии с этим расчетное число циклов до разрушения. [10]
Таким образом, сопротивление циклическому упругопласти-ческому деформированию аустенитной нержавеющей стали Х18Н10Т при температуре Т 650 С, соответствующей интенсивному протеканию в ней процессов деформационного старения и других температурно-временных эффектов, существенным образом зависит от условий испытаний, к которым в первую очередь относятся уровень циклических деформаций и форма цикла ( частота) нагружения. Эти характеристики в значительной мер & определяют интенсивность деформационного старения материала, а тем самым и характер изменения деформационных характеристик, на основе которых описываются процессы накопления повреждений. Учет изменения механических свойств материала вследствие его структурных изменений, а также особенностей; развития деформаций в зависимости от формы цикла нагружения позволяет, как показано в разд. [11]
Страницы: 1