Главная -> Словарь

Пластические деформации

Увеличение нагрузки,скорости или температуры приводит к тому,, что граничная пленка разрывается и происходит контакт чистых твердых поверхностей с образованием мостиков адгезии, а также-механическое зацепление неровностей одной поверхности трения с другой. В этом случае наряду супругами появляются пластические деформации металла поверхностных слоев. Возникают значительные местные разогревы объемов металла. Чем больше металла'охвачено пластическими деформациями, тем больше будет температура поверхностного слоя. Если в топливе имеются поверхностно-активные соединения, то пластическая деформация облегчается и сосредоточивается в очень тонком поверхностном слое . Происходит пластифицирование поверхностных слоев, нагрузка распределяется более равномерно по площади контакта. Вместе с тем при пластическом деформировании металла и его разогреве х-и-мические реакции между компонентами топлива и металлом проходят с большей скоростью. На поверхностях трения образуются слои

В начальный момент пластическая деформация может вообще

Пластическая деформация, возникающая при испытаниях, в определенных условиях существенно изменяет прочностные свойства металла .

Прирост напряжений при увеличении деформации характеризует деформационное упрочнение металла, т.е. da/ds= E" . В пределах упругой деформации da/ds = Е . В области площадки Е = 0. По мере роста s модуль упрочнения изменяется по сложной кривой, характер которой зависит от исходной структуры металла, формы и размеров образца, температуры испытаний, скорости деформации, схемы напряженного состояния и др. При соблюдении условия простого нагружения кривая упрочнения, построенная с использованием инвариантных величин а,- и е,- имеет один и тот же вид независимо от формы и размеров образцов, схемы напряженного состояния . Известно, что макропластическая деформация возникает в результате накопления пластических сдвигов, являющихся следствием инициирования, перемещения и

Рассматривая диаграмму растяжения металла легко убедиться, что холодная пластическая деформация снижает относительное удлинение примерно на величину предварительного удлинения. Однако, в связи со склонностью предварительно пластически деформированного металла к явлению деформационного старения, указанное снижение пластически может быть более ощутимым. Как известно, запас пластичности металла в основном определяет ресурс конструкции, в особенности, при наличии концентраторов напряжений, цикличности нагружения и коррозионных сред.

Пластическая деформация заметно ускоряет коррозионные процессы. Проведенные опыты по влиянию степени пластической деформации на скорость коррозии углеродистой и низколегированной стали в кислых растворах хлоридов подтверждают указанный факт. Причем, зависимость у близка к линейной :

Источниками дислокаций являются; сегрегация примесей; напряжение и дислокационные центры кристаллизации; срастание различно ориентированных зерен и субзерен; межзеренное общение и др. В отоженном металле число дислокаций достигает 105/см2. Пластическая деформация способствует увеличению плотности дислокаций на 5-6 порядков, движению дислокаций и их групп, включая границы зерен. В результате они приобретают сложную форму, увеличивается их длина, общая энергия и сопротивление скольжению. Выход дислокации на поверхность кристалла приводит к сдвигу на одно межатомное расстояние. Следовательно, суммарный сдвиг при начальной плотности дислокаций No = 105/см2 составит: At = 10s- 105- Ю-8 = Ю-3, что соот-

Таким образом, разрушению металлов предшествует пластическая деформация. Пластическая деформация приводит к накоплению повреждений структуры и разрыхлению металла. На ранних стадиях деформации - за счет размножения дислокаций, на более поздних - инициированием и развитием микродефектов. Микротрещины возникают преимущественно в полосах скольжения в

где i0 - база образца; Л^к и AFK - полное удлинение и сужение образца после разрыва. Значение 8 можно представить в виде суммы пластического и деструкционного удлинения. Пластическая деформация обусловлена дислокациями и сдвигом. Деструкция означает возникновение в материале несплошностей. Отношение напряжений деструкции ад и ов для многих сталей близко к единице:

Малоцикловая усталость характеризуется номинальными напряжениями, большими предела текучести; при каждом цикле нагружения возникает макроскопическая пластическая деформация; число циклов до разрушения сравнительно невелико.

3. Из приведенных асимптотических формул видно, что при уменьшении расстояния от конца трещины напряжения неограниченно растут и при г = 0 "равны бесконечности". Но задолго до "бесконечности" перестает быть справедливым закон Гука и вступают в силу нелинейные зависимости между напряжениями и деформациями - развивается интенсивная пластическая деформация, а напряжения оказываются ограниченными. Но не только в этом причина ограниченности напряжений. При точном решении задачи теории упругости напряжения также будут ограниченными по величине даже в идеально упругом теле, когда линейный закон Гука справедлив для малых объемов непосредственно у поверхности разреза. Дело в том, что в математическом решении, из которого затем были получены асимптотические формулы для напряжений, граничные условия относились не к деформированной поверхности разреза, а сносились на ось х. У конца трещины в результате деформации возникают значительные изменения углов наклона свободных поверхностей . Точная постановка задачи теории упругости требует соблюдения граничных условий на текущей поверхности разреза, т. е. на той, которая получается при деформации тела внешними нагрузками. При этом задача становится нелинейной и сложной. Образующийся в конце разреза малый, но конечный радиус кривизны, возрастает с ростом величины внешних нагрузок и обеспечивает ограниченные напряжения.

Увеличение нагрузки,скорости или температуры приводит к тому,, что граничная пленка разрывается и происходит контакт чистых твердых поверхностей с образованием мостиков адгезии, а также-механическое зацепление неровностей одной поверхности трения с другой. В этом случае наряду супругами появляются пластические деформации металла поверхностных слоев. Возникают значительные местные разогревы объемов металла. Чем больше металла'охвачено пластическими деформациями, тем больше будет температура поверхностного слоя. Если в топливе имеются поверхностно-активные соединения, то пластическая деформация облегчается и сосредоточивается в очень тонком поверхностном слое . Происходит пластифицирование поверхностных слоев, нагрузка распределяется более равномерно по площади контакта. Вместе с тем при пластическом деформировании металла и его разогреве х-и-мические реакции между компонентами топлива и металлом проходят с большей скоростью. На поверхностях трения образуются слои

Не исключено также, что причиной питтинга могут быть технологические дефекты, концентрирующие высокие напряжения. При этом полагают, что атомы кристаллической решетки металла смещаются под действием нагрузки до определенного предела, переход через который интенсифицирует пластические деформации.

При небольших напряжениях пластические деформации с течением времени затухают . При высоких напряжениях процесс ползучести разделяют на три стадии — /, // и ///: аЪ — участок начальной ползучести, которая появляется непосредственно за упругой деформацией образца — скорость пластической деформации изменяется от начального максимального значения до постоянной величины ; be — участок с постоянной скоростью ползучести ; cd — участок конечной ползучести до мо-мента разрыва в точке d, характеризующийся обычно ростом скорости ползучести.

Локальные пластические деформации, возникающие в области концентраторов напряжений могут снижать работоспособность элементов при динамическом нагруже-нии и отрицательных температурах. Поэтому проведены следующие опыты. На полосах квадратного поперечного

В окрестности трещиноподобных дефектов и конструктивных концентраторов напряжений возникают локальные пластические деформации. Область с пластической деформацией ограничивается радиусом гт, . Деформации в пластической зоне распределены крайне неравномерно. Очевидно, что непосредственно в вершине трещины максимальные деформации не могут превысить величины, соответствующей истинному сопротивлению разрыву. Приближенно, предельную деформацию Б„Р можно определить по известному относительному сужению образца при разрыве \у по формуле:

В сопряжениях базовых элементов возникают краевые силы и моменты. В процессе гидравлических испытаний в области таких сопряжений могут возникать пластические деформации. При этом, пластические деформации распределяются так, чтобы при последующем нагружении краевые силы и моменты были минимальными.

Концентраторы напряжений вызывают неравномерное распределение напряжений и деформаций при нагру-жении. Многие концентраторы таковы, что при нагруже-нии в отдельных участках элемента могут возникать пластические деформации. В результате этого после разгрузки сосуда от испытательного давления в окрестности концентратора возможно возникновение полей остаточных напряжений, отличающихся от таковых при нагружении. Причем в зонах, где возникли пластические деформации при нагружении, реализуются напряжения сжатия. Схематически, процесс возникновения остаточных напряжений при испытаниях показан на рис. 1.20.

С другой стороны, при совмещении кромок в зоне стыка возникают пластические деформации и остаточные напряжения. Как известно, пластическая деформация приводит к деформационному старению. Деформационное старение способствует охрупчивание металла и снижению работоспособности изделия. Поэтому большой практический интерес представляет разработка способа

В процессе производства труб, монтаже и строительстве, а также при эксплуатации трубопроводов могут возникать общие и локализованные пластические деформации. Они способствуют деформационному охрупчива-нию и старению металла. В связи с этим возникает опасность реализации хрупкого разрушения при наличии острого дефекта, как царапина . Другим охрупчи-вающим фактором является отрицательная температура. Охрупчивание металла может происходить при одновременном действии механических напряжений и коррозионных сред, например, в сероводородосодержащихся. В условиях хрупкого или квазихрупкого разрушения разрушающие напряжения могут быть значительно меньше предела прочности и даже предела текучести.

Практически значения осст таковы, что дефекты и концентраторы вызывают локальные пластические деформации. В этом случае, степень превышения напряжений и деформаций оценивается коэффициентами концентрации пластических напряжений Ка и деформаций КЕ, которые рассчитываются на основании уравнения Нейбера:

Работа, затраченная на диспергирование, расходуется на увеличение поверхностной энергии, на пластические деформации и часть ее превращается в тепло, выделяющееся при диспергировании. Следовательно, чем мельче частицы, тем большей поверхностной энергией они обладают, т. е. тем они поочнее.