На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Действующему напряжению

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

На рис. 1.2 схематически показаны различные методы определения ползучести полимеров и материалов на их основе. В этих методах строят кривые ползучести, т. е. определяют деформацию как функцию времени или отношение деформации к действующему напряжению; так называемую податливость при ползучести (величину, обратную модулю), как функцию времени. Податливость при ползучести будет обозначаться J (t). (Некоторые авторы символом J обозначают податливость при сдвиге, a D — при растяжении, однако в настоящей книге это различие проводиться не будет.) После снятия нагрузки наблюдается возврат к первоначальной длине или форме образца; кривая в координатах деформация — время после снятия нагрузки называется кривой возврата (упругого восстановления).[8, С.16]

На рис. 3.45 показано образование зоны без выделений у'- фазы вдоль границ зерен в сплаве Udimet 700 (см. табл. 1.4, рис. 1.11) при испытаниях на ползучесть при растяжении при 1000 °С. Эта зона образуется вследствие распада у'-фазы, вызванного потоком вакансий в направлении границы зерна, перпендикулярной действующему напряжению, и обратной диффузией никеля и хрома. Из-за образования этой зоны облегчается зернограничлое скольжение и на границе, перпендикулярной оси напряжений, Образуются трещины.[5, С.87]

Другие авторы выделяют роль образования микротрещин в повышении пластичности ударопрочных термопластов [1, 145, 146, 164, 212]. Частицы эластомера служат концентраторами напряжения, поэтому при нагружении начинается образование одновременно большого числа микротрещин вблизи экватора частиц приблизительно перпендикулярно действующему напряжению [74, 230, 231 ].' Рост микротрещин продолжается до встречи с другой частицей каучука, после чего рост может прекратиться, если радиус частицы больше радиуса кривизны вершины растущей[8, С.181]

При циклическом нагружении величина микронапряжений определяется эффектом Баушингера, т. е. изменением предела пропорциональности (текучести) при нагружении нагрузкой обратного знака. При длительном статическом нагружении смена знака нагрузки не происходит, а предел текучести в результате упрочнения при активном нагружении становится равным действующему напряжению, т. е.[4, С.162]

При силовом воздействии режущего клина на поверхности контакта с инструментом в обрабатываемом материале возникают сжимающие напряжения и зарождаются дислокации. Образовавшиеся дислокации перемещаются в глубь металла, размножаются и группируются в полосы скольжения. Скорость распространения дислокационных полос, а следовательно, и скорость пластической деформации пропорциональны действующему напряжению. Так как зерна и плоскость скольжения в каждом зерне ориентированы случайным образом, то картина полос скольжения отражает преимущественное направление действующих сил.[3, С.566]

Механизм зарождения трещины в поверхностных слоях при тренИи скольжения практически не изучен. Однако применительно к объемному разрушению существует несколько гипотез, которые изложены ниже в соответствии с обзором [147]. А. А. Гриффите предположил, что любое тело содержит микроскопические трещины, которые являются зародышами разрушения. Опасность трещины зависит от ее размера и ориентации по отношению к действующему напряжению. Трещина спонтанно развивается, если напряжение, приложенное нормально к ее плоскости, достигает значения[1, С.93]

В основу предложенной модели усталостного разрушения металлов, обоснованной ниже, положены следующие соответствующие экспериментальным данным предположения. Источником возникновения поверхностных усталостных трещин являются поверхностные пластические деформации. Глубина поверхностной трещины равна глубине поверхностного слоя, в котором при данном режиме нагруже-ния реализуется пластическая деформация, и может быть определена для каждого из исследованных материалов по графикам типа приведенного на рис. 59 и номинальному действующему напряжению, Условием распространения поверхностной трещины является превышение коэффициентом интенсивности напряжений в вершине поверхностной трещины при заданных условиях порогового коэффициента интенсивности напряжений, определенного по общепринятой методике. Предел выносливости в этом случае может быть найден путем совместного решения уравнения, связывающего предел текучести по-[6, С.110]

Очевидно, все перечисленные теории до некоторой степени обоснованы. Пластичность и холодная вытяжка могут протекать по нескольким механизмам и относительный вклад каждого из них различен для разных полимеров. На молекулярном уровне можно представить следующий механизм пластичности стеклообразных аморфных полимеров. Такие полимеры на молекулярном уровне неоднородны и содержат более прочные и менее прочные участки. Как показано в верхней части рис. 5.21., слабые участки и дефекты могут представлять собой скопления концов цепей, области, где петли нескольких цепей находятся близко друг к другу, но не переплетены, или области, в которых агрегаты сегментов цепей ориентированы в направлении, перпендикулярном действующему напряжению. Прочные участки включают переплетения цепей и области, где сегменты цепей ориентированы параллельно действующему напряжению. Хотя несколько цепей, ориентированных параллельно напряжению, является проч-.ным участком, одна вытянутая цепь, окруженная слабо натянутыми цепями, является слабым местом структуры. Одинарная натянутая цепь легко разрывается под действием напряжения, действующего в осевом направлении, поскольку на ней концентрируется усилие и в этой области образуется мик^о-пустота [220, 221 ]. При приложении нагрузки к полимеру слабые области разрушаются или расширяются в первую очередь с образованием большого числа субмикроскопических трещин и пустот, так показано в средней части рис. 5.21. Образование начальных пустот или их рост могут быть обнаружены при до-[8, С.179]

При выборе сплава важно проводить сравнение по критической длине трещины, которая зависит от вязкости разрушения и уровня напряжения [см. уравнение (1-1)]. В большинстве методик величину допустимого напряжения рассчитывают, исходя из прочности материала. Поскольку критическая длина трещины пропорциональна отношению (/Cic/ff)2, необходимо, чтобы высокопрочные материалы имели значительно большую вязкость разрушения, чем низкопрочные. Примерно одинаковое сопротивление разрушению имеет сталь с допустимым напряжением 207 МПа, которая по вязкости разрушения в 9 раз превосходит алюминиевый сплав с допустимым напряжением 69 МПа. Подобным образом [см. уравнение (20)] скорость роста трещины усталости в большой мере зависит от величины действующего напряжения. Поэтому, сопоставляя различные сплавы по скорости роста трещины в координатах dajdN—• А/С, величину А/С следует нормировать по действующему напряжению (А/С/Аст).[2, С.23]

тролировать размеры образцов. Механика разрушения описывает условия, необходимые для распространения трещины. Трещина или надрез, ее имитирующий, влияет на распределение напряжений вблизи вершины трещины двояким образом. На рис. 2.1 схематически изображена вершина трещины и локальные напряжения вблизи нее при нагружении тела перпендикулярно плоскости трещины. Наличие трещины вызывает увеличение локального растягивающего напряжения в направлении 2, причем степень. этого увеличения уменьшается с удалением от вершины трещины по направлению!. Растяжение материала в направлении 2 сопровождается его сжатием в направлениях 1 и 3 вследствие эффекта Пуассона, а поскольку напряжение в направлении 2 изменяется вдоль оси 1, то деформации, а, следовательно, и напряжения вдоль осей 3 и 1 непостоянны. Суммарный эффект приводит к двум предельным случаям. В первом случае в поверхностном слое образца с трещиной материал находится в плоско-напряженном состоянии и может свободно деформироваться в боковом направлении, тогда как в его центре материал находится в плоско-деформированном состоянии вследствие ограничений, накладываемых поверхностными слоями. Плосконапряженный материал обычно разрушается при сдвиге под 45° к направлению растягивающего напряжения, тогда как в плоско-деформированной области сдвиг стеснен и разрушение происходит в плоскости, перпендикулярной действующему напряжению. Поэтому в поверхностном слое значительно больше вероятность пластического течения и следовательно, больше энергии поглощается при росте трещины, чем в центре образца. В результате этого при измерении энергии разрушения пластичного материала на одинаковых образцах различной толщины энергия разрушения с повышением толщины уменьшается до тех пор, пока эффект плоско-напряженных областей не станет ничтожно малым, как схематически показано на рис. 2.2. Второй предельный случай проявляется, когда отношение длины трещины к длине неповрежденного участка достаточно велико, чтобы обеспечить разрушение образца за счет нестабильного распространения трещины без пластического деформирования всего объема неповрежденного образца. Минимальные значения поверхностной энергии разрушения получаются, если материал находится в плоско-деформированном состоянии и его общая пластичность подавлена.[7, С.56]

в соответствии с диаграммой напряжение — деформация, схематически изображенной на рис. 8.6, если растягивающее напряжение направлено вдоль оси ориентации волокон, общей для половины всех слоев. На диаграмме наблюдается перелом, соответствующий началу образования трещин в слоях, в которых волокна ориентированы перпендикулярно действующему напряжению. Выше этого перелома практически всю нагрузку выдерживают слои, в которых волокна ориентированы вдоль действия напряжения.[8, С.276]

Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Марченко Е.А. О природе разрушения поверхности металлов при трении, 1979, 120 с.
2. Сборник Н.Т. Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах, 1983, 432 с.
3. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов, 2001, 640 с.
4. Романов А.Н. Разрушение при малоцикловом нагружении, 1988, 280 с.
5. Тайра С.N. Теория высокотемпературной прочности материалов, 1986, 280 с.
6. Трощенко В.Т. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении, 1987, 255 с.
7. Бабаевского П.Г. Промышленные полимерные композиционные материалы, 1980, 472 с.
8. Нильсен Л.N. Механические свойства полимеров и полимерных композиций, 1978, 312 с.

На главную