ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Долговечность твердых тел под нагрузкой при сложных режимах нагружения из "Кинетическая природа прочности твердых тел" Исследований, направленных на решение поставленных вопросов, к настоящему времени имеется уже немало. Большинство из них относится к изучению явления циклической усталости (циклическое нагружение) и попыткам интерпретации этого явления с позиций кинетической концепции прочности [35, 98, 669, 698—753]. Однако целесообразно начать рассмотрение случаев усложненных режимов нагружения с более легко анализируемых, а именно с опытов по определению долговечности при однократном нагружении, но не постоянным, а переменным во времени напряжением. [c.391] Вслед за этим будет рассмотрено и явление циклической усталости. [c.391] Долговечность при растяжении с изменяющимся во времени напряжением а—ait). Однократное нагружение. При изучении временной зависимости прочности при сложных режимах нагружения в [98] было предложено исходить из принципа суммирования нарушений, т. е. из предположения о необратимости разрушающего действия нагрузки. Необратимый характер процесса разрушения (рассматривалось в 10 гл. II) приводит к уменьшению ресурса долговечности материала, побывавшего под нагрузкой. Если напряжение а действовало в течение времени А/ь то соответствующее относительное уменьшение дол говечности можно положить равным A/i/т. В следующий период А 2 действия той же нагрузки а, доля уменьшения долговечности составит А г/т и т. д. [c.391] Где /р —время наступления разрыва. [c.391] Это уравнение в принципе позволяет предсказать время разрыва ip и действующее в момент разрыва напряжение Ор для различных режимов нагружения а = о(/), если известна временная зависимость прочности для данного материала, определенная при условии а = onst. [c.391] Учитывая, что 4 ехр (—аОр) = Тр, получим 1/Тр— 1/Л = ао. [c.392] Как видно, разрывное напряжение является линейной функцией логарифма скорости нагружения а, что, как известно, неоднократно наблюдалось при испытании материалов [49—60]. [c.392] Полученное соотношение дает связь между временной зависимостью прочности, наблюдаемой при условии а = onst, и прочностью при постоянной скорости роста напряжения (определяемой экспериментально, например на машинах, задающих постоянную скорость движения одного из зажимов). Для проверки этого соотношения в [98] были проведены специальные опыты. Растяжение производилось с помощью легкого сосуда, в который наливалась вода с заданной постоянной скоростью. Напряжение при этом росло линейно во времени. В каждом опыте измерялась скорость нагружения и конечное напряжение. [c.392] Измеренные значения разрывного напряжения при разных скоростях нагружения оказались в хорошем согласии с вычисленными по формуле (46). [c.392] Эти факты дали основание утверждать [98], что процесс разрушения является в своей основе единым как при статических, так и меняющихся нагрузках. [c.393] Возможность пересчета результатов измерений при разных режимах нагружения от одних данных к другим, в частности, пересчета от случая увеличивающейся со Бременем нагрузки к случаю испытаний при постоянном напряжении, позволяет расширить диапазон напряжений и долговечностей при изучении температурно-силовых зависимостей долговечности, как это уже указывалось в 2 гл. I. Пользуясь этой возможностью, можно определять параметры уравнения (1) для долговечности не только из опытов на описанных в 1 гл. I рычажных установках, поддерживающих в образце постоянное напряжение, но также и на машинах, задающих постоянную скорость деформации. [c.393] При переходе же к изучению долговечностей при режимах многократного нагружения иногда возникает необходимость учитывать как подобные эффекты, связанные с изменением коэффициента Y. так и некоторые другие эффекты, ведущие к кажущимся отклонениям от принципа суммирования нарушений. [c.395] Проверку справедливости выражения (106) в случае цикли-ческого нагружения удобно производить путем сопоставления высчитанной циклической долговечности Тц с соответствующей долговечностью Тст, полученной в опытах со статическим нагружением. [c.395] Такой режим нагружения обеспечивает машина, описание которой приведено в 4 гл. I и в работе [104]. [c.395] Со статической долговечностью Тст образцов, находящихся под непрерывным действием напряжения оо (амплитудное н i-пряжение), следует сравнивать не время опыта до разрыва ц, а меньшее время Тд. Последнее связано с учетом того факта, что образец находится в нагруженном состоянии не все время ц. [c.395] в основу феноменологических исследований особенностей процесса разрушения при циклическом нагружении по сравнению со статическим (т. е. в основу изучения явления циклической усталости) с позиций кинетической концепции разрушения должны быть положены опыты по сравнению долговечностей Тц, определенных по формуле (49), с соответствующими долговечностями Тст, определенными при статических испытаниях при постоянном напряжении сто- Результаты такого сравнения должны ответить на вопрос, действительно ли в основе разрушения при данных разных режимах нагружения лежат одинаковые термофлуктуационные процессы или же они существенно отличаются друг от друга. Если в основе разрушения при любом режиме нагружения лежат процессы, природа которых отражается формулой (4), и если, кроме того, принцип суммирования нарушений справедлив, то при сопоставимых условиях испытаний значения долговечностей Тц и Тст должны совпадать. [c.396] Высказанные соображения и были положены в основу серии исследований по сопоставлению циклической и статической долговечности (см. обзоры [719, 736]). Их можно разделить на опыты, в которых путем подыскания соответствующих условий испытаний удалось выявить случаи совпадения значений Тц и Тст, и на опыты, в которых наблюдается явное расхождение между циклической и статической долговечностью и выясняются причины этого расхождения. [c.396] в которых обнаружено совпадение Тц и Тст. Результаты значительного числа опытов, выполненных на различных материалах при разных температурах и частотах нагружения [704, 711, 712, 719, 730—732, 736, 752], действительно, показали, что долговечности при статическом и циклическом нагружении совпадают. [c.396] Что касается условий, при которых Тст и Тц оказываются одинаковыми, то они различны для разных материалов и связаны с определенными особенностями процесса усталостного разрушения. Ниже это будет продемонстрировано на примере исследования нескольких материалов. [c.397] Совпадение циклической и статической долговечностей было отмечено для случаев испытания алюминия и полиметилметакрилата при небольшом числе циклов (сотни или тысячи) до разрушения в работе [98], о которой уже говорилось выше. Нагружение в этих исследованиях осуществлялось при комнатной температуре электродинамическим способом П-образными циклами со сравнительно низкими частотами. В последующих экспериментах применялись синусоидальные циклы нагружения и число циклов до разрущения достигало уже сотен тысяч и миллионов. Большинство опытов проведено на полимерах [704, 711, 730—732, 752], хотя в ряде работ исследовались и металлы [704, 712, 719, 720]. [c.397] Вернуться к основной статье