На главную

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

Статья по теме: Упрочняющиеся материалы

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

Скачать полный текст

Упрочняющиеся и стабилизирующиеся материалы характеризуются интенсивным упрочнением, особенно в первые циклы мягкого нагружения. В дальнейшем упрочняющийся материал имеет затухающий характер изменения истинных деформаций вплоть до разрушения. Причем упрочняющиеся материалы, в особенности обладающие малой пластичностью, разрушаются с образованием трещины перед разрушением (усталостный тип разрушения). Материалы стабильные, обладающие большой пластичностью (большим отношением (аь — о'0,2)/оь), после интенсивного упрочнения в первых циклах стремятся к стабильному состоянию. В условиях квазистатического разрушения такие материалы не успевают стабилизироваться по истинным деформациям, хотя по условным напряжениям стабильный участок составляет значительную долю долговечности. По истинным напряжениям такого рода материалы правильнее отнести к упрочняющимся, чем к стабилизирующимся. При жестком нагружении материалы с малым значением (аь —00,2)/(Ть показывают большое увеличение напряжений, они могут превышать более чем в 2 раза напряжения нулевого полуцикла. Упрочняющиеся материалы с большим отношением (сть — оол)/оь и при жестком нагружении проявляют более интенсивное увеличение напряжений в первых циклах нагружения с дальнейшим их затуханием в последующих циклах. Причем до[4, С.175]

При жестком нагружении упрочняющиеся материалы с малой исходной пластичностью показывают также незначительные увеличения истинных напряжений (рис. 5.6, б).[4, С.172]

Различают циклически разупрочняющиеся материалы, у которых при циклическом нагружении с постоянной амплитудой напряжения ширина петли возрастает; циклически стабильные материалы, у которых при циклическом нагружении с постоянной амплитудой напряжения ширина петли остается практически неизменной, и циклически упрочняющиеся материалы, у которых при циклическом нагружении с постоянной амплитудой напряжений ширина петли с увеличением числа циклов нагружения уменьшается. Такое деление материалов является условным, поскольку для одних и тех же материалов в зависимости от режима термической обработки, уровня напряжений и числа циклов нагружения может наблюдаться как упрочнение, так и разупрочнение.[6, С.18]

Сопротивление деформированию и разрушению при малом числе циклов нагружения определяется структурным состоянием материала и условиями нагружения. По циклическим свойствам принято различать циклически упрочняющиеся материалы, у которых ширина петли пластического гистерезиса с ростом числа циклов нагружения уменьшается; разупрочняющиеся, деформирование которых сопровождается прогрессирующим увеличением ширины петли гистерезиса вплоть до разрушения, а также циклически стабилизирующиеся, для которых характерна неизменность ширины петли гистерезиса за исключением начального и конечного участков нагружения [1]. Один и тот же материал в зависимости от исходного структурного состояния может быть либо упрочняющимся, либо разупрочняющимся, либо циклически стабилизирующимся. О характере поведения материала при малоцикловом нагружении можно судить по его статическим свойствам: материалы, у которых отношение величины равномерной деформации и общей ев/8 при статическом разрушении больше 0,5, являются упрочняющимися, при ев/е <; 0,5 они разупрочняются, априев/е = 0,5 — стабилизируются [2]. Сопротивление конструкционных материалов малоцикловому разрушению определяется их исходной пластичностью и темпом ее исчерпания [3, 4]. Для упрочняющихся материалов характерен затухающий темп накопления повреждений (рис. 1, кривая 1, алюминиевый сплав АД-33), для разупрочняющихся — прогрессирующий (кривая 3, сталь ТС) и для циклически стабилизирующихся материалов — равномерный (кривая 2, сталь 22К) темп накопления повреждений. В последнем случае это накопление сравнительно равномерно в связи с тем, что петля гистерезиса не изменяется с ростом числа циклов нагружения, и неравномерность наблюдается лишь при квазистатическом разрушении, когда интенсивно накапливается односторонняя деформация, определяющая уровень квазистатического повреждения.[7, С.51]

Металлические матрицы композитов представляют собой, как правило, пластичные, упрочняющиеся материалы. Аппроксимируя закон упрочнения матрицы линейной функцией, связь касательных напряжений со сдвиговыми деформациями можно представить в виде[8, С.66]

При мягком нагружении разрушение может происходить либо по типу усталостного (циклически упрочняющиеся материалы), либо квазистатически с образованием шейки (циклически разрупрочняю-щиеся и стабильные материалы). При жестком нагружении разрушение происходит только по типу усталостного.[2, С.238]

Оценка несущей способности элементов конструкций при малоцикловом нагружении основана на анализе напряженного и деформированного состояния в зонах концентрации напряжений (деформаций) с использованием кинетики циклических деформационных свойств материалов по числу циклов нагружения и соответствующих критериев разрушения. Изменение деформационных характеристик зависит как от условий нагружения, так и от структурного состояния материала и может характеризоваться либо увеличением (разупрочняющиеся материалы), либо уменьшением (упрочняющиеся материалы), либо неизменностью (циклически стабилизирующиеся материалы) ширины петли гистерезиса с ростом числа циклов нагружения с заданной амплитудой нагрузки (напряжение) в цикле,[4, С.6]

Работами Баушингера и в последующем других авторов было показано, что разгрузка за пределами упругости, как правило, оказывается нелинейной (рис. 5.3.1). В таких условиях модуль разгрузки является величиной условной, которая может быть определена по наклону прямой, соединяющей точки начала и конца разгрузки. Как правило, модуль разгрузки в первом полуцикле нагружения (считая исходное нагружение за нулевое) уменьшается с ростом степени деформирования до 10%, а в процессе дальнейшего повторного нагружения может либо несколько уменьшаться (циклически разупрочняющиеся материалы), либо увеличиваться, приближаясь к величине модуля упругости (циклически упрочняющиеся материалы).[3, С.236]

а—в —жесткое нагружение; г — в — мягкое нагружение; а. г —циклически стабильные материалы; б, д — циклически упрочняющиеся материалы; в, е — циклически разупрочняющиеся материалы; Д е — полная деформация; а—уровень напряжения[1, С.88]

к разрушению усталостного типа с образованием трещины. Усталостный тип разрушения наблюдается при меньших пластических деформациях в циклах, чем при первом типе разрушения. Упрочняющиеся материалы всегда имеют усталостный тип разрушения, так же как и разрушение любых материалов при жестком нагружении (с заданным размахом упругопластической деформации). При этом условия разрушения разупрочняющихся материалов при мягком нагружении описываются обычной кривой усталости, связывающей величину напряжения с числом циклов до разрушения. Для жесткого нагружения условия разрушения описываются кривой усталости в деформациях, связывающей размах деформации с числом циклов до разрушения.[4, С.9]

пение размаха неупругой деформации по числу полуциклов сущ;е, ственно меньше, поэтому возможно получение любой из крнвь^ (первичной или вторичной) в зависимости от принятой програ^ мы испытаний. В связи с этим могут быть расхождения между стабилизированными кривыми, полученными в мягком и жестком циклах. По этой же причине гипотеза обобщенной кривой деформирования [24, 113] представляется более обоснованной если используются данные испытаний при мягком нагружешщ, j то время как данные испытаний в жестком цикле с возрастающи, ми амплитудами (имеются в виду ограниченно-упрочняющиеся материалы) обнаруживают более существенные расхождения.[5, С.104]

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. Чечулин Б.Б. Циклическая и коррозионная прочность титановых сплавов, 1987, 208 с.
2. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний, 1978, 304 с.
3. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении, 1979, 296 с.
4. Романов А.Н. Разрушение при малоцикловом нагружении, 1988, 280 с.
5. Гохфельд Д.А. Механические свойства сталей и сплавов при нестационарном нагружении, 1996, 408 с.
6. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении, 1981, 344 с.
7. Лютцау В.Г. Структурные факторы малоциклового разрушения металлов, 1977, 144 с.
8. Овчинский А.С. Процессы разрушения композиционных материалов, 1988, 280 с.

На главную