Кривая долговечность напряжение

В механике разрушения часто используется понятие предела длительной прочности, под которым обычно понимается безопасное напряжение, не вызывающее разрушения изделия сколь угодно долго [14, 22, 175]. Строго говоря, подобная точка зрения не соответствует многочисленным экспериментальным и теоретическим результатам. На практике разрушение полимеров наблюдается и при отсутствии внешней нагрузки, т. е. в условиях старения. Поэтому под безопасным правильнее понимать такое напряжение, которое практически не оказывает влияния на кинетику хрупкого разрушения. По мере приближения к безопасному напряжению изотермические кривые долговечности утрачивают в полулогарифмических координатах линейную форму и в соответствии с уравнением (5.105) резко отклоняются от экспоненты Журкова в сторону увеличения долговечности (см. рис. 5.16). [c.181]

Экспоненциальная формула температурно-временной зависимости прочности (VI. 20), применима в достаточно широком интервале долговечности т, охватывающем экспериментально наблюдаемые значения от 10" до 10 с. Она нарушается лишь непосредственно вблизи критического напряжения Окр и безопасного напряжения сго (рис. VI. 19). При малых напряжениях линейность зависимости lgт — а нарушается и кривая, загибается вверх, асимптотически приближаясь к вертикали, соответствующей безопасному напряжению ао или к оси ординат, если ао близко к нулю, В ряде случаев были получены долговечности полимеров при очень длительных наблюдениях. При малых напряжениях действительно обнаруживается резкий подъем кривой долговечности, [c.211]

Долговечность полимерных материалов, зависящая от их природы и физико-химических свойств среды, определяется сорбцией и диффузией среды, тепловыми флуктуациями и гетерогенными химическими реакциями. Наложение термофлуктуациопиых, адсорбционных и химических процессов и разница в скоростях нх протекания приводят к экспериментально наблюдаемому перегибу линий долговечности в агрессивных средах ио сравнению с испытаниями иа воздухе. Это обстоятельство требует осторожного отношения к ирименению различных эксиресс-методов и экстраполяции результатов, полученных ири таких форсированных испытаниях, особенно при высоких значениях напряжений, для прогнозирования длительной работоспособности материала, т. е. при небольших значениях механических напряжений. Как показывает анализ многочисленных экспериментальных исследовапий, полная и достоверная оценка практической пригодности и работоспособности напряженных конструкционных пластмасс в агрессивных средах может быть произведена при уровнях механических напряжений в диапазоне 20— 60 % от разрушающих. В этом диапазоне разрушение происходит за время, в течение которого наблюдают практическое насыщение материала жидкой средой и совместный эффект воздействия механического и химического факторов на кинетику разрушения. Экстраполяция этого участка общей кривой долговечности в область низких напряжений для прогнозирования длительного срока эксплуатации материала может привести к занижению времени и, следовательно, к повышению ресурса эксплуатации и надежности конструкции. Совместное решение двух экспоненциальных уравнений, описывающих долговечность в агрессивной среде и на воздухе, дает возможность определить напряжение, выше которого агрессивная среда не оказывает влияния иа характер разрушения материала. [c.43]

В области концентраторов напряжений и участках с разными механическими свойствами реализуется объемное напряженное состояние. Анализ литературных данных показывает, что долговечность при малоцикловой усталости существенно зависит от схемы напряженного состояния. При переходе от одноосного к двухосному напряженному состоянию под давлением долговечность снижается до 30% [278]. Долговечность металла при = 1,0 (сферические сосуды) примерно в два раза меньше долговечности металла при т = О [278]. Однако, при использовании вместо главных деформаций Sa = Se (89 - окружная деформация сосуда), интенсивности деформации Si, при расчете амплитуды деформаций, кривые долговечности практически совпадают. [c.32]

На рис. 2.27 представлены кривые долговечности, иллюстрирующие влияние начального напряжения Оо на время до разрушения образцов I. Сплошные линии на этом рисунке отвечают расчетным данным, точки-эксперименту. Характер кривых долговечностей для различных сталей одинаковый, чем больше значение параметра Оо, тем выше скорость коррозионного проникновения металла и ниже долговечность образцов. Однако, интенсивность снижения долговечности с увеличением Оо зависит от параметров кривой деформационного упрочнения и постоянной Ктв. При фиксированном Оо образцы из стали 20 разрушаются раньше, чем образцы из стали 10, имевшие меньшие значения С, т, Ктв (см.таблицу 2.2). Между тем, ресурс долговечности в пластической стадии деформации больше для стали 20. Это связано с тем, что сталь 10 имеет более высокое отношение предела текучести От к временному сопротивлению ав (для стали 10 - [c.132]

Опыты осуществляли на круглых образцах диаметром 8 мм из Ст.20 (СТт = 260 МПа) при одноосном растяжении (Шд = 0) постоянно действующим усилием в 30% растворе соляной кислоты. Перед испытаниями образцы подвергали статическому растяжению до деформации = 2%. Параллельно, в той же коррозионной среде, испытывали предварительно деформированные и недеформированные образцы без приложения нагрузок. Коррозионные испытания пластически деформированных образцов без приложения нагрузок показали, что в исследованном интервале деформаций = О...10 %) скорость коррозии практически линейно возрастает с увеличением параметра р. На рис. 3.18 приведены зависимости относительной долговечности сосудов То от относительного начального напряжения Рн при различных степенях предварительной пластической деформации и пределах текучести исходного проката ст,. Сплошные линии построены на основе расчета по формуле (3.21) при = 0,5 (рис. 3.18,а) и при = О (рис. 3.18,6), а точки (рис. 3.18,6) отвечают эксперименту. Как и следовало ожидать, кривые То(Г"н) для предварительно деформированного металла лежат ниже исходной кривой долговечности (при = 0). Чем больше степень пластической деформации, тем меньше долговечность сосуда. При этом теоретические и экспериментальные результаты находятся в удовлетворительном согласии. [c.178]

Установлены закономерности малоцикловой коррозионной усталости труб, прошедших различный уровень предварительного нагружения испытательным давлением. Показано, что предварительное нагружение оказывает двоякое влияние на долговечность труб. При некоторых значениях размеров дефектов кривые долговечности труб, прошедших разный уровень испытательных напряжений, пересекаются между собой. Размер дефекта, соответствующий точке пересечения кривых долговечностей, разграничивает область уменьшения или увеличения долговечности, вследствие применения повышенного давления испытаний. Большие значения размеров дефектов, включая критические, снижают долговечность, и, наоборот, меньшие - увеличивают долговечность в сравнении с трубами с более низким уровнем испытательных напряжений. В целом повышение испытательного давления приводит к з величению долговечности труб. Разработана методика количественной оценки долговечности оборудования в зависимости от параметров гидравлических испытаний. [c.371]

Для труб из ПВХ с учетом рис. 1.4 с помощью выражения (8.21) получены следующие значения /о = 397 кДж/моль, 7 = 1740-10" м /моль и о=1,7-10 2 с (чисто формальное значение). Следует отметить, что данная группа параметров описывает долговечность ПВХ, несмотря на то что эти данные соответствуют трем различным видам разрушения. Кривые зависимости напряжения от времени неориентированных частично кристаллических полимеров (ПЭ, ПП) при больших значениях имеют участки падения прочности (хорошо известный наклон (рис. 1.5)). Плоские участки кривых (связанные преимущественно с пластическим ослаблением) могут быть представлены значениями С/о — 307 кДж/моль, у = 4390 X X 10 м /моль и 0 = 3-10- ° с, а крутые участки (ослабление путем образования трещины при ползучести)—значениями /о =181 кДж/моль, 7 = 3610-10- м /моль и о = 8-10- с. Для ориентированных частично-кристаллических полимеров Журков и др. [18] сообщают следующие значения параметров [c.284]

Предэкспоненциальная функция ф(о, Т) зависит от напряжения и температуры очень слабо по сравнению с экспонентой и практически равна постоянной С внутри интервала (оо, Ок), но при приближении к 00 эта функция стремится к бесконечности, а при приближении к ак она стремится к нулю, что отражается на отклонении кривой долговечности (рис. 11.5) от прямолинейного хода вблизи безопасного и критического напряжения. [c.306]

При больших напряжениях, возникающих за короткие промежутки времени, кривая долговечности начиная с точки С, отклоняется от степенной зависимости и после точки В (на участке АВ) следует экспоненциальному закону долговечности, так как с уменьшением времени воздействия на эластомер он перейдет из высокоэластического в твердое (стеклообразное) состояние. [c.339]

Понижая напряжение, можно достичь такого его значения, при котором практически не будет ускоряться разрушение полимера. При таком напряжении долговечность напряженного и ненапряженного полимеров почти одинаковы в них обоих процессы естественного старения развиваются с одинаковой скоростью. Это напряжение называется безопасным. При его достижении кривая долговечности меняет ход (рис 13.10). Таким образом в кинетической теории прочности нет понятия критического напряжения всякое напряжение за тот или иной промежуток времени производит разрушение. Однако ниже некоторого значения напряжения, называемого безопасным, разрушение не ускоряется под действием напряжения, а происходит в соответствии с тем, как быстро протекают процессы старения в полимере. [c.204]

Рис. 6.14. Кривые долговечности полиэтилена высокой плотности прн 80 °С в водной среде при простом (I) я сложном (2) напряженном состоянии.

На рис. 21 представлены кривые долговечности, иллюстрирующие влияние относительного начального напряжения на время до разрушения образцов /. Сплошные линии на графике соответствуют данным, рассчитанным по формуле (128), а точки — экспериментальным данным. Как видно из графика, характер изменения кривых долговечности для различных сталей одинаковый чем больше значение параметра А,, тем выше скорость механохимической коррозии и ниже долговечность. Однако интенсивность снижения долговечности с увеличением зависит от величины параметров С я п (параметров кривой упрочнения) и к (коэффициента пропорциональности зависимости = /(е)). [c.61]

Например, при фиксированном значении относительного начального напряжения образцы из стали марки 20 разрушаются рань-ше, чем образцы из стали марки 10, имеющей меньшие значения С, п и к (см. таблицу). Между тем, ресурс долговечности в пластической стадии деформирования больше для стали марки 20, Это объясняется тем, что сталь марки 10 имеет более высокую величину отношения предела текучести ат к временному сопротивлению (Тв (для стали марки 10 Стт/сгв = 0,7, для стали марки 20 От/Ов = 0,46). Аналогично можно объяснить изменение параметров кривых долговечности образцов из стали марки 45 при переводе из одного структурного состояния в другое. [c.61]

На рис. 5.16 представлена обобщенная кривая долговечности полиметилметакрилата [47], описываемая этой формулой. Имеются и другие экспериментальные результаты [103, 160, 178], хорошо согласующиеся с зависимостью (5.105), которая соответствует также флуктуационной теории Бартенева [14]. В отличие от (5.32) формула (5.105) указывает в области малых напряжений на резкое увеличение долговечности (формально при о—>-0 —v oo). Преобразовав (5.105) в соотношение [c.161]

Основной практический интерес представляет анализ критериев прочности при достаточно длительных испытаниях. На рис. 6.16 представлены кривые долговечности-полиэтиленовых труб при различных напряженных [c.232]

У структурно-нестабильных полимеров, например полиолефинов, между областями вязкого и хрупкого разрушения существует зона смешанного (хрупко-вязкого) разрущения (см. рис. 5.2,а). Она совпадает с участком перегиба кривой долговечности (см. рис. 6.15 и 6.16, а) и существенно зависит от характера напряженного состояния. Экспериментально показано [70, 226, 244], что увеличение гидростатической составляющей тензора напряжений, например двухосное равномерное растяжение, может привести к вырождению области вязкого и, следовательно, смешанного разрущения. [c.237]

Проблема смешанного разрушения рассматривалась также в работе [70]. Авторы исследовали по схеме Р — р-опытов длительную прочность труб из полиэтилена высокой плотности при плоском нагружении. На рис. 6.16, б в координатах сгг—lg(т//o) ( о=1 ч — размерная постоянная) представлены кривые долговечности полиэтилена для различных напряженных состояний. Как уже отмечалось, в принятой координатной системе они состоят из двух линейных участков, соответствующих логарифмической зависимости [c.241]

Первый вид испытаний называется контролем качества. Его осуществляют при повышенных температурах, причем длительность этих испытаний относительно велика. Второй вид испытаний называется производственным контролем, который проводится при 20 °С и не требует длительного нагружения образцов однако его следует чаще повторять. Оба вида испытаний базируются на имеющихся кривых долговечности. Их методика предусматривает выдержку трубных образцов при определенных начальных напряжении и температуре в течение нормированного времени. Партия труб считается пригодной для эксплуатации, если долговечность трех из пяти отобранных образцов превышает или, по крайней мере, равна минимальному значению, указанному в табл. 7.1. [c.257]

Наиболее простым и поэтому широко распространенным является метод графического прогнозирования, когда изотермическая кривая долговечности спрямляется в соответствующей координатной системе (чаще логарифмической или полулогарифмической) и экстраполируется за пределы эксперимента до заданного значения времени (напряжения), обычно на 1—1,5 десятичных порядка. При этом, однако, доверительный интервал регрессии в соответствии с уравнением (4.88) увеличивается. [c.278]

Таким образом, при Г = 7 о коэффициент ат=. Коэффициент UT определяет величину горизонтального смещения изотерм долговечности до совмещения с обобщенной кривой, а множитель роТо/рТ — величину вертикального смещения, учитывающего изменение плотности. На рис. 8.5,а и 8.5,6 изображены обобщенные кривые долговечности при различных напряженных состояниях, а на рис. 8.5, в — обобщенная поверхность текучести, относя- [c.292]

Обращает на себя внимание интересный факт [50] при исследованных напряжениях кривые долговечности в зависимости от характера действия среды могут пересекаться. В средах, инактивных для ненапряженного полимера, долговечность в области высоких и средних значений напряжений меньше, чем в растворителе и химически активных средах. Наоборот, при малых значениях напряжений долговечность в неактивных средах резко увеличивается, в то время как в активных средах относительное возрастание долговечности не так велико. Если форма кривых для инактивных сред позволяет говорить о вероятном наличии параметра безопасного напряжения, то кривые для химически активных сред и растворителей подтверждают вероятное отсутствие этого параметра. [c.130]

ПММА и ПВХ (рис. 1У.9). Из приведенных рисунков видно, что характер кривых долговечности при разных температурах сохраняется. Следует отметить, что во всех исследованных нами средах и интервалах напряжений долговечность ПММА и ПВХ снижается при увеличении температуры. Однако изменение долговечности с изменением напряжения при разных температурах различно. Долговечность ПММА при 50 °С и а 0,1Ор практически очень мала не только в таких сильно активных средах, как дихлорэтан, уксусная кислота, но даже в спиртах. Например, в наименее активном бутиловом спирте время до разрушения ПММА в этих условиях не превышает 12 мин. [c.145]

Сложность и малоизученность рассматриваемой проблемы обусловлены тем, что она охватывает многие вопросы физико-химической механики материалов, металловедения, механики твердого деформируемого тела и разрушения, надежности и аппаратостроения. За последние годы достигнуты успехи в области механохимии металлов и прочности конструкций в агрессивных средах. В то же время работ по изучению закономерностей развития механохимической повреждаемости при изготовлении и эксплуатации оборудования оболочкового типа еще мало. Отсутствуют математические модели механохимической повреждаемости и прогнозирования работоспособности оборудования для подготовки и переработки нефти, учитывающие специфические условия службы материала, явление технологического наследования, наличие в конструктивных элементах механической неоднородности, технологических дефектов и др. В практике проектирования оборудования коррозионный фактор учитывается лишь при выборе марок сталей и допускаемых напряжений на основании экспериментальных кривых долговечностей в координатах напряжение-время до разрушения . Прибавка на компенсацию коррозии обычно /станавли-вается без учета реальных процессов взаимодействия напряженного металла и рабочих сред в процессе эксплуатации оборудования. [c.4]

И скорости коррозионного проникновения, что соответствующим образом сказывается на кривых долговечностей (рис.2.21,а). При одинаковом относительном начальном напряжении Рн более низкую долговечность имеют трубчатые образцы под действием постоянного давления. Как и следовало ожидать, с увеличением параметра Рн, как при одноосном, так и при двухосном растяжении происходит снижение долговечности образцов. Аналогичные зависимости получены и при испытаниях образцов из стали 16ГС в исходном состоянии и после термического упрочнения. Заметим, что термическое упрочнение стали 16ГС приводит к возрастанию начальной скорости Vo и механохимического эффекта. [c.123]

Малоцикловые испытания проведены на образцах, отличающихся параметрами внещней геометрии шва, характером их нагружения и условиям испытаний. Циклические испытания проводили преимущественно при пульсирующем отнулевом цикле нагружения. В зависимости от типа образцов частота циклов нагружения изменялась в пределах 1...10 циклов в минуту. В одной из партий образцов максимальные напряжения цикла были равны напряжениям, соответствующим в элементах оборудования и трубопроводов (Стах 0,67 Ст). С цблью сокращения продолжительности опытов другая серия образцов подвергалась более высоким уровням циклических напряжений (отах Ог). Для оценки допустимых уровней напряжений при заданных параметрах внешней геометрии шва необходимо построение кривых долговечностей в координатах максимальное напряжение - число циклов до разрушения . В связи с этим часть образцов с одинаковыми параметрами внешней геометрии шва испытывались при разных уровнях циклических напряжений. В качестве рабочей среды использовали 3%-ный раствор поваренной соли. Этот раствор моделирует рабочие среды оборудования для подготовки нефти. [c.385]

В случае же частично кристаллических полимеров, которые имеют пластическую и хрупкую ветвь кривой зависимости напряжения от долговечности, действуют два различных механизма, из которых, начало роста трещины при ползучести обладает, по-видимому, меньшей энергией активации (181 кДж/моль) и активационным объемом (1,8 нм) . Тот факт, что в ПЭ редко наблюдаются разрывы цепей даже ири высоких аиряжениях и низких температурах в высокоориентированных образцах, заставляет усомниться в том, что механизм начала роста трещины при ползучести включает разрыв цеией. [c.286]

Кривые долговечности имеют перелом. Причем, для сварных соединений этот перелом смещается в сторону меньших долговечностей (количества циююв нагружения Ы). Наличие сварного шва снижает долговечность образцов (см. кривые 2-3). Чем больше концентрация напряжения, тем меньше долговечность сварных соединений. Некоторые результаты мaJюциклoвыx испытаний даны в табл. 3.2-3.4. [c.70]

На рис. 24, а, б, в сопоставлены теоретические кривые долговеч-. ности труб при различных условиях их нагружения. Независимо ют вида напряженного состояния (одноосное или двухосное) характер изменения кривых долговечностей труб имеет один и тот же вид. С увеличением параметра Рн относительная долговечность снижается. При переходе металла труб из упругого состояния в пластическое отмечается более резкое снижение параметра То. что наглядно видно по сопоставлению пунктирных (они построены в предположении упругого деформирования вплоть до достижения предельного состояния устойчивости) и сплошных линий (соответствующих упругопластическому деформированию). В большей области значений параметра трубы при одноосном растяжении имеют большую относительную долговечность по сравнению с трубами при двухосном растяжении. При упруго-лластическом деформировании, т. е. когда н>аср. т/оср.пр (где Огф. т — среднее напряжение, соответствующее началу текучести металла), кривые долговечности труб с разными /га, имеют тенденцию пересекаться (например, кривые 1 и 2 при н 0,92 на рис. 24, а). Это можно связать с тем, что на параметр То влияет [c.64]

Стойкость стали к коррозионному растрескиванию и, в частности, к сульфидному, как известно, оценивается по кривым долговечности в координатах "приложенное напряжение - время до разрушения", j За критерии сопротивления коррозионному растрескиванию принимается максимальное начальное приложенное напряжение ("пороговое" напряжение) к образцу, не вызывающее разрушения в течение определенного времени tg (базы испытания). Пороговое напряжение обычно меньше предела текучести Ог- В качестве среды для ускоренных испытаний рекомендуется насыщенный раствор H2S с добавкой 5 % Na l и 0,5 % СН3СООН. За базу испытаний принимается 720 ч. [c.433]

Численные расчеты по формуле (3.107) подтверждают ранее установленные [26] общие закономерности механохимической повреждаемости и долговечности труб. В частности, повышение прочностных характеристик и начальной напряженности труб способствует снижению их долговечности (рисунок 3.43-3.45). Кроме того, соответствующими дополнениями, и обоснованиями и математическими преобразованиями удалось устранить в имеющихся кривых долговечности элементов при упруго-пластических деформациях разрьшы второго рода [22]. Предложенная зависимость (3.107) справедлива как при упругой работе труб, так и при пластических деформациях. При упругих деформациях за предельные деформации е р необходимо подставлять деформацию текучести (е = <Тт/Е, где Е - модуль упругости). При этом сомножитель (1+ке Е ) в формуле следует принимать равными единице. Например, для стали 17ГС 360 МПа и Е 2,1-10 МПа величина 8т 0,0017. Даже при ке Ю деформационный коэффициент механохимической повреждаемости К хпе = 1+ [c.564]

В экспериментах были получены в ряде случаев (пластмассы, металлы) кривые долговечности при очень длительных наблюдениях. При малых напряжениях действительно обнаруживается резкий подъем кривой долговечности (рис, 26), подтверждающий правильность выводов теории. Вероятно, для твердых тел существует некоторый предел, ниже которого в отсутствие агрессивных сред разрушение не происходит. Голланд и Tepнep анализируя свои данные, приходят к выводу, что безопасное напряжение для неорганического стекла составляет примерно 30% от технической прочности. [c.54]

Согласно этому уравнению в координатах Никитина при разных постоянных напряжениях для металлов получаются прямые, параллельные друг другу, что справедливо при , соп51. В ден-ствительности структурный коэффициент для полимеров (например, для полистпрола и целлулоида) уменьшается с повышением температуры п прямые не будут параллельны, В связи с этим Иванов предложил более общий метод получения универсальной кривой долговечности. Так как опытные прямые в ко- [c.87]

В заиисимости от величины напряжения разрушение м ногих конструкционных термопластов (полиэтилена, полипропилена, полиамидов, поликарбонатов и т. п.) в условиях ползучести может быть вязким или хрупким. На кривой долговечности участии вязкого и хрупкого разрушения разделены сра1вннтельн0 узкой областью перегиба [26], в которой наблюдается смешанный (хрупко-вязкий) разрыв. [c.112]

При малых экспозициях (до 1 ч) наблюдается вязкое разрушение винипластовых труб. В отличие от полиэтилена, полипропилена, поликарбонатов и т. п., винипласт относится к структурностабильным термопластам, поэтому его кривая долговечности не имеет перегиба. При экспозициях больше 1 ч происходит типичное хрупкое разрушение, причем анализ [174] указывает, что в основном оно определяется максимальным нормальным напряжением для всех вариаций плоского напряженного состояния. Относительно более опасным представляется двумерное растяжение (ft=il) из-за увеличения среднего давления [10]. Менее опасно одноосное растяжение [c.235]

Эксперимент по.казывает (ом. рис. 6.18,6), что для долговечности р 2ч область хрупкого разрушения стягивается в линию, а при ip>990 ч наблюдается только хрупкий разрыв. Таким образом, существует единственное меридиональное сечение предельной поверхности (при fe =il), которое определяет кривую долговечности, целиком лежащую в области хрупкого разрушения. Эта кривая (/), построенная в координатах Igip—токт, показана на рис. 6.18, а. Там же приведена кривая 2, соответствующая /г = 0,5. Она имеет перегиб при Тоьт = — 7,1 МПа. Заметим, что для наиряженяого состояния, соответствующего e=0,5, октаэдрическое касательное напряжение всего лишь на 9% превышает максимальное нормальное напряжение. Поэтому приближенно кривую / можно заменить графиком уравнения (5.105), т.е. использовать данные, относящиеся к одноосному растяжению. Достоинством рассмотренного метода [226] является возможность сравнительно быстро воспроизводить хрупкое разрущение оболочки при комнатной температуре. В обычных условиях нагружения полиэтиленовых труб внутренним давлением это сделать не уда- [c.240]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология