Термические напряжения, ползучесть и разрушение под напряжением

Развитие термической усталости обязано действию многократных термических напряжений, когда свободному расширению или сжатию наружных слоев металла препятствуют внутренние слои. Термические напряжения определяются теплофизическими и механическими свойствами металла, а также свойствами окружающей теплопередающей среды. В качестве основного параметра для оценки термической усталости принимается суммарная деформация в цикле. Разрушения при этом могут быть обусловлены как усталостью, так и ползучестью. Изменения, свойственные ползучести, вызывают напряжения, действующие в металле при максимальной температуре, а процессы усталости обусловлены циклическими воздействиями температурных напряжений. [c.7]

Термические напряжения, ползучесть и разрушение [c.369]

Жаропрочность — способность материала сопротивляться ползучести и разрушению при высоких температурах (—0,5—0,8Гпл). Кроме высокой длительной прочности (сопротивление разрушению при заданных температуре Т и времени действия т) и сопротивления ползучести (постоянное напряжение, которое вызывает за определенное время т при постоянной температуре Т деформацию е заданной величины, %), жаропрочные материалы должны во многих случаях хорошо противостоять механической усталости, а в условиях службы при переменных температурах и термической усталости [25—-27 ]. В условиях резонанса жаропрочность может быть связана с высоким значением внутреннего трения (высоким уровнем демпфирования) материала [281. [c.206]

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что независимо от марки материала (сталей, сплавов титана) при N л5 3...4-10 значение деформаций при разрушении одинаково. Формулы (298) и (299) и кривые допускаемых напряжений следует использовать для оценки прочности элементов аппаратов при раздельном или совместном действии циклических, механических и термических напряжений при условии, что рабочая температура не вызывает изменения механических свойств материала или ползучесть. [c.216]

Теоретически можно показать, что быстрое разрушение в сосуде, выполненном из идеально пластичного материала и работающем при температуре ниже интервала ползучести, может наступить только при определенных, довольно сложных системах нагружения. Эдмунс и Бир [86] для бруса прямоугольного сечения, нагруженного циклическим изгибающим моментом и циклической осевой силой, показали, что быстрое разрушение не наступает, если в зоне нейтральной оси бруса не повторяется циклически пластическое деформирование. Бир [87] показал также, что подобный критерий применим для случая повторного термического напряжения и циклической осевой силы. Теоретически показано, что циклические термические напряжения не могут привести к возникновению быстрого разрушения [88]. По аналогии соответствующие условия применительно к сосудам должны заключаться в том, чтобы в средней зоне по толщине стенки не было повторного циклически пластического деформирования. Поскольку реальные материалы даже при комнатной температуре не подобны идеализированному материалу с неограниченной пластичностью, на практике для предотвращения ускоренного разрушения предельные напряжения на нейтральной оси должны быть существенно ниже предела текучести 89, 90]. [c.125]

Предыдущие утверждения относительно задач исследования разрушения хорошо иллюстрируются на примере твердого поливинилхлорида (ПВХ) (рис. 1.1 —1.3). Образцы труб для воды подвергаются хрупкому разрушению под действием внутреннего давления при высоком значении касательного напряжения, частично пластическому разрушению — при умеренных значениях напряжения, действующего в течение длительного времени, и разрушению, обусловленному ростом термических трещин (трещин серебра образующихся при ползучести),— при низких значениях напряжения, действующего очень длительное время. Тремя процессами, вызывающими разрушение труб в данных трех примерах, являются соответственно быстрое вытягивание дефектов, течение материала и термоактивационный рост дефектов. Во всех трех процессах элемент объема, в котором вызывается разрушение, конечен следовательно, неоднородные деформации должны быть локальными. Ниже мы рассмотрим природу подобной неоднородной деформации предположительно однородного материала и попытаемся объяснить ее. [c.10]

По критерию циклической прочности оценивают материалы валов и других деталей, работающих при циклических нагрузках. С учетом износостойкости выбирают материалы рабочих органов дробилок, классификаторов, питателей, смесителей, вальцев и других машин, работающих с твердой средой. Критерий контактной прочности определяет работоспособность деталей в парах бандаж-ролик, кулачок-толкатель, в подшипниках качения и других элементах. При высоких температурах представляет опасность явление ползучести материала под действием напряжений. Низкие температуры опасны потерей пластических свойств и снижением ударной вязкости. Следует учитывать, что наличие концентраторов напряжений особо опасно при низких температурах и часто является причиной разрушения деталей. Для повышения механических характеристик материала широко используют различные способы термической и термохимической обработки. [c.83]

Характерные релаксационные свойства металлов, их ползучесть, своеобразное влияние температуры на механизмы пластичности и упрочнения лежат в основе как процессов механической и термической обработки металлов, так и их эксплуатации в изделиях и деталях машин, особенно в условиях новой техники, предъявляющей исключительно высокие требования к материалам, например, при высоких температурах. Этим объясняется особое внимание в наших работах к адсорбционным эффектам на металлах — адсорбционному пластифицированию, т. е. облегчению пластических деформаций, адсорбционному понижению прочности — возникновению хрупкого разрушения при весьма малых интенсивностях напряженного состояния, вплоть до самопроизвольного диспергирования вместе с тем в последнее время нами были обнаружены новые важные особенности адсорбционных эффектов на металлах под влиянием малых примесей или в присутствии тончайших покрытий легкоплавкого поверхностно-активного металла в условиях легкоподвижности его атомов в процессе двумерной миграции. Эти новые проблемы, связанные с возможностью [c.15]

ДЛЯ образцов, покрытых адсорбционно-активным расплавом, более или менее близок к ходу этой зависимости для чистых металлов, механизм длительного разрушения под действием постоянного напряжения и для тех и для других образцов оказывается сходным, и в его основе лежит термически активируемый процесс ностененного роста трещин разрушения, сопровождающий процесс ползучести [c.283]

Вид функции Де, Т, g, Яи —, Яп) зависит от рассматриваемой модеди процессу деформирования в условиях ползучести. К настоящему времени предложено достаточно боЬьшое число моделей, основанных на представлениях механики твердого тела. К НИМ можно отнести и последние предложения, изложенные в работе [86]. Уравнение состояния (1.17) должно в интегральной форме отражать не только механические, но и физические закономерности процесса деформирования и разрушения. Формулировка моделей такого типа изложена в работах [205, 218]. Построение функции в уравнении (1,17) осуществляется с использованием результатов исследований ползучести в области физики твердого тела. В работах этого направления ползучесть рассматривается как термически активируемый процесс, для которого функция представляется в виде произведения экспоненты и предэкспоненциального множителя [30, 35, 82, 90, 108, 118, 161, 167, 169, 170, 189, 196], которые, в свою очередь, являются функциями напряжения, температуры и структурных параметров. С учетом этих обстоятельств И. И. Труниным в работе [205] формулируется уравнение для скорости ползучести и представляется следующим образом [c.31]