При сложном напряженном состоянии



Рассмотрим данные испытаний на длительную прочность специальных образцов, в которых реализуется сложное напряженное состояние (СНС). Чаще всего с этой целью используются тонкостенные цилиндрическиеобразцы, работающиеподвнутреннимдавлениемилиприкручении (см.схемыв табл.5.4). Сопоставление пределов длительной прочности сталей разного класса и жаропрочного никелевого сплава, полученных при растяжении и сложном напряженном состоянии, однозначно указывает на разупрочняющее действие данного фактора (см. табл. 5.4).

Таблица 5.3

Деформационные и прочностныехарактеристики материала при длительном нагружении

Характеристики материала при длительном нагружении

деформационные прочностные

Первичные данные

1. Кривая ползучести e(t)приsi, Ti 1. Предел длительной прочности
2. Изохронная криваяs (e ) приt i, Ti 2. Ресурспластичностиecf(si, Ti)

Результаты обработки

1. Реологическая функция 1.Кривая длительной прочности
2. Закон Нортона-Бейли 2. Температурно-временные параметрические зависимости
3. Предел ползучести{ }  

Таблица 5.4

Результаты испытаний сталей перлитного (12ХМФ) и аустенитного (Х18Н9Т) класса,а также жаропрочного никелевого сплава ЭИ 437Б (ХН77ТЮР)на длительнуюпрочность при сложном напряженном состоянии

 

Материал и условия испытаний

Предел длительной прочностиst при растяжении

Предел длительной прочности sjt или t tпри СНС

длительностьt, ч значение, МПа длительность t, ч значение, МПа

12ХМФ, 600°С

100 142 100 115
1000 115 1000 90
10000 90 10000 70

Х18Н9Т, 700°С

100 195 100 180
1000 150 1000 134
10000 115 10 000 95

 

 

 

Материал и условия испытаний

Предел длительной прочностиs t при растяжении

Предел длительной прочности sjt или t t при СНС

длительностьt, ч значение, МПа длительность t, ч значение, МПа

ЭИ 437Б, 700°С

10 380 10 323
100 330 100 280
1000 260 1000 230

Окончание табл. 5.4

По аналогии с другими видами нагружения (статическое, циклическое) перенос экспериментально найденных прилинейном напряженном состоянии характеристик прочности на сложное осуществляется с помощью соответствующих критериев силового и деформационного типа.

(5.8)

Познакомимся с некоторыми из них, начав, пожалуй, с наиболее простых, например, критерия В.П. Сдобырева:

(sи – интенсивность напряжений). Подразумевается, что первое главное напряжение s 1 > 0 – растягивающее. Условие разрушения имеет вполне традиционный вид:

(5.9)

где в качестве предельного (отвечающего разрушению) напряжения принимается предел длительной прочности.

Несколько более сложным соотношением представлен критерий И.И. Трунина:

  (5.10)

здесь s0 – среднее напряжение; s f,t f–пределы длительной прочности при растяжении и сдвиге соответственно. В этом критерии ограничение на знак s 1 отсутствует; кроме того, с помощью константы а учитывается влияние вида нагружения, тоесть, косвенным образом, неодноосности напряженного состояния.

Критерий А.А. Лебедева.Своеобразная модификация рассмотренного ранее критерия статической прочностиПисаренко–Лебедева(подраздел 1.4), была предложена одним из его авторов, А.А. Лебедевым. Формально она аналогична названному критерию:

; (5.11)

– как и прежде, коэффициент разнопрочности. Для определения предела длительной прочности при сжатии (что технически далеко не всегда осуществимо) автором разработана оригинальная методика:

вначале к образцу в виде стержняв течение некоторого времени прикладывается осевая сжимающая нагрузка, а затем ее направление меняется на противоположное – растягивающее– и фиксируется время до разрушения . В качестве временидо разрушения при сжатии  принимается такое, при котором . В итоге было установлено, что .

Результаты экспериментальной проверки этого критерия нам неизвестны, однако в условиях статического нагружения он продемонстрировал неплохое соответствие опытным данным, что внушает определенный оптимизм.

Деформационный критерий В.Л. Колмогорова.В заключение упомянем также и критерийиного типа, представляющий аналог уже обсуждавшегося в подразделе 1.4деформационного критерия В.Л. Колмогорова и внешне весьма его напоминающий:

(5.12)

–постоянныематериалаврассматриваемыхусловиях; –пределыдлительнойпрочностиприрастяженииичистомсдвиге.Принципиальное отличие в этом случаесостоит в использовании соответствующих предельных характеристик – напряжений и деформаций при линейном и сложном напряженных состояниях, определяемых произведением скорости установившейся ползучестина время до разрушения –

(как вариант, может быть использована оценка ресурса пластичности e сf (5.7) по Станюковичу). Деформационный критерий,как известно, может быть записан и в терминах напряжений:

,

но в качестве физического закона, связывающего напряжение и деформацию, вместо уравнения диаграммы деформирования следует использовать изохронную кривую.

Что касается адекватности предложенного вариантадеформационного критерия, ситуация повторяет сказанное в отношении критерия Лебедева:необходиматщательнаяэкспериментальная проверка, хотя, как представляется, он имеет хорошие перспективы.

Ниже (табл. 5.5) приведены формулировки деформационного критерия для материалов, данные по длительной прочности при линейном и плоском напряженном состояниидля которых представлены в табл. 5.4.

Далее на рис. 5.18 показано сопоставление поверхностей разрушения стали 12ХМФ по критерию Сдобырева и деформационному при плоском напряженномсостоянии.В целом картина качественносовпадает с той, что наблюдалась в условиях однократного статического нагружения: деформационныйкритерий прогнозирует заметное снижение прочности длянапряженных состоянийс растягивающими составляющими и, наоборот,ее повышение при смешаных напряженных состояниях и состояниях с обеими сжимающими компонентами.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 248;