Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

С ростом деформаций отношение Vo уменьшается, а значит, уменьшается и /?, и поэтому состояние равновесия является неустойчивым: пеболыпая деформация при постоятюм давлении нарушает его.

Следовательно, как только труба целиком перейдет в пластическое состояние, при отсутствии упрочпепия материала и при постояннол! внутреннем давлении она течет и затем разрушается.

§ 3. Ползучесть материалов

Напряжения и деформации, возникаюш;ие в те;[е под нагрузкой, зависят не только от величины, по такл?е и от характера изменения нагрузок во времени. Связано это с тем, что физическое состояние тела, достигаемое нри сравнителыю быстром приложении нагрузки, не является равновесным для микрообъемов, и перегруппировка дтолекул и атомов из исходного состояния в окончательное, соотвот-ствующ,ее равновесной конфигурации нри данных внешних условиях, требует более или менее длительного времени, причем пекоторые из этих переходных процессов протекают сравнительно медленно. Поэтому наиболее четко выраженная зависимость механических свойств материалов от вредюпи имеет место в двух крайних случаях: нри очень быстро.м деформировании, когда возможно запаздывание даяе наиболее быстро протекающих переходных процессов, и при длительном приложении нагрузки, когда проявляется действие разнообразных микроскопических и субмикросконических механизмов.

Необратимое из.менепие деформированного состояния тела во времени при неизменных внешних нагрузках называется ползучестью. Это явление наблюдается во всех материалах, но для боль-ншнства металлов нри комнатной и при пониженной температурах изменение деформаций происходит так медленно, что им, как правило, в расчетах пренебрегают.

Ползучесть пластмасс, каучуков и других материалов органической природы ощутима и при комнатной температуре. В металлах Нче ползучесть становится заметной лишь при те.мпературах 300- 4000; обычные стали при температуре около 800° С вследствие быстрой ползучести становятся практически непригоднымп для использования.

Типичные результат})! длительных испытаний на растяжение при постоянных нагрузке и температуре показаны па рис. 3. Здесь но оси абсцисс отложено время t, а но оси ординат - относительное удлинение е. При нагружении стержень получает мгповен1гую деформацию к", изображаемую отрезком OA. Далее следует участок АЯ, характеризуемый убыванием скорости ползучести и обычно называемый первым (или переходным) периодом ползучести (ireycTa-

новипитаясн иолзучесть); длительность его относительно невелика.

Но мере ириближенгш к точке В убывание скорости деформации замедляется, и, нaкoнeJ, скорость деформации становится практически 1И)стоянной на участке ВС, называемом вторым периодом ползучести, или периодом квазивязкого течения (установившаяся ползучесть). Этот период минимальной скорости ползучести, обычно весьма длителын.тй, переходит в участок CD, характеризуемый возрастатшем скорости деформации. Испытание заканчивается

либо «хрупким» изломом вблизи точки С, либо «вязким» разрушением, сопровождаемым образованием шейки. Если напряжение велико (для данной тедшературы), то второй период дюжет быть кратковред1еиныд1 или даже вовсе отсутствовать.

При небольшед! ]шпряженпп скорость ползучести бьишет 1шстолько низкой, а дефорд1а-ция ползучести столь незначительной, что явление ползучести молшо не принимать в расчет. В этод1 сдшсле говорят о пределе ползучести как о Т0Д1 дтаксндшльнод! напряжении, при котородх еп;е допустнлго npeneopewjeime дефордгацисй ползучести.

Для характеристики явления ползучести разлпчныдш исследова-телядги предложен))! д1погочислепШ)1е форд1улы чисто эдшпрпческо) о пли полуэдтиирического характера, полученные на основании обработки окспсрпдте!гта.1ьных дашнлх. Обычно, однако, все эти фордгул!.! пе дают удовлетворительного согласования с опьттодт на больптом 1П1тервале напряжений и носят лиигь частный характер, показыва}г относительно удовлетворительное совпадение только на некотор1>1х небольших участках кривых ползучести.

Для неустановившейся ползучести прпдюпяется слодуюи,ая за-висидюсть дюжду скоростью ползучести и напряжениедг:

Рис. 3. Типичная крпван ползучести MCTa.i.ia при постоянных нагрузке и температуре.

(1.15)

где In - скорость ползучести;

о - напряжение; кип - коэффициенты, зависяш,ие от температуры испытания и свойств материалов. Значения коэффициентов кип приведены в табл. 1.

Расчетное условие нри иренебрежении упругой деформацие!! имеет вид:

(1. 16)

здесь fe] - допускаемая деформация за время службы конструкции; - срок службы конструкцидт.

Рассмотрим толстостенную трубу, находящуюся под внутренним давлением (см. рис. 2) в условиях ползучести. Напряжения в стенко-такоСг трубы при учете ползучести равны:

Огг =

6" -а"

(Л

(Ы7>

\ II I

Эти наиряження добавляются j; чисто \iipyriiM напряжениядг (1.11).

§ 4. Колебания и усталость материалов

Моланическое поведение тол при вибрационных или при повторяющихся (хотя бы и пе периодических) нагрузках отличается от их поведения нри однократных нагрузках. 11ре;ьдс всего это сказывается в том, что условия прочности Н1)и повторяювщхся нагрузках от.тп-чан)тся от условий при однократных нагрузках: комбинация нанря-жени11 и деформаций в какой-нибудь точке тела, являющаяся «безопасной», не приводящей к разрушению при однократном ее возникно-liOHHH, может оказаться разрушающей нри многократнолг повторении.

Если BHenineii нагрузкой является повторно изменяющаяся те.мнсратура, то при достаточно широком диапазоне ее измснеЕШЯ «озникают эффекты переменных термообработок различных частей тола, сопровождающихся 1геповторяющимися структурными изменениями, которые нри определенных условиях .могут нривсстп к иару-111С1ШЮ внутренних связей и прочности. О явлениях такого рода Иногда говорят как о тенловой смерти дгатериала.