Диссертация (1149331), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Для кристаллов поваренной соли было предложено рассчитать отдельнотемпературную зависимость сопротивления хрупкому отрыву и пластическомусдвигу. Точка пересечения диаграмм соответствует критической температуре.Как было сказано выше, для моделирования текучести и разрушенияприменяется подход, основанный на понятии «инкубационного времени», сучетом температурных зависимостей параметров прочности и текучести.Используемые зависимости приведены в главе I.Влияние температурыПовышение температуры традиционно связывают с пластификациейматериала, а понижение – с охрупчиванием. Обычно в исследованиях ставитсязадача определения переходной температуры. Среди первых значительныхисследований в этом направлении были довоенные работы Н.Н.

Давиденкова иегоколлег [94-96].В [97],[98]приводятсярезультатыиспытаниймалоуглеродистых сталей, в [99] данные по молибдену и конструкционной стали,в [100] – по интерметаллидам.58Стоит отметить, что временной и температурный факторы взаимосвязаны.Экспериментальные данные показывают, что увеличение скорости нагруженияобычно приводит к повышению переходной температуры. Если при низкихскоростях хладноломкость наступает при низких температурах, то при высокихскоростях хладноломкость регистрируется при комнатной или даже повышеннойтемпературе [94].Учет влияния температуры для перехода в пластическое состояние можнопроизводить введением температурной зависимости параметров критерия [101](инкубационного времени текучести  , безразмерного параметра формы  ,статического предела текучести  Y ).Зависимость параметра  от температуры можно представить в виде [101] W  kT   .   o 1- exp  Параметр(3.1)– безразмерный параметр, чувствительный к температуре (ванглоязычной литературе в подобных ситуациях обычно используется термин«shape parameter»).

Остальные величины (  0 , W ) - параметры материала.Инкубационноетемпературы.времяэкспоненциальноТемпературнаязависимостьрастетпрочностисуменьшениемзадаетсячерезтемпературную зависимость инкубационного времени, предложенную ранее вработе [102].U  y   o exp   kT  .y(3.2)Параметр  y определяет время подготовки процесса на данном масштабномуровне. Он показывает смещение деформационной кривой, построенной вкоординатах  *   , по оси  . Соотношение (3.2) дано в виде хорошо известнойформулы С.Н.

Журкова [103-105], где k - постоянная Больцмана,и U -постоянные материала, определяющие его прочностные свойства. Как известно, k59T - это энергия колебательной степени свободы в равновесном состоянии. Этоминимальная энергия необходимая для того, чтобы разрушить элементарнуюсвязь между двумя атомами.При этом статический предел текучести убывает с ростом температуры: T y   o exp   T pгдеT,(3.3)– абсолютная температура, остальные величины – константы материала.Параметр  y имеет смысл предела текучести при испытаниях в статическомрежиме. Это стандартная характеристика материала, широко цитируемая винженерной практике.Параметры материала для хрупкого разрушения можно представить поаналогичным зависимостям.Инкубационное время [106]:с ocUokT.Uok.(3.4)Введем обозначение:c  E oс(3.5)С целью качественного описания процессов деформирования материалов приотсутствии всех необходимых исходных данных правомерно использоватьпроизведениев качестве константы.

С точки зрения использования критерияИнкубационного времени ничего изменять не требуется.Статический предел прочности представим зависимостью, аналогичнойстатическому пределу текучести60 T с   oс exp   T p.(3.6)Таким образом, на время перехода материала в пластическое состояниеоказывают влияние как напряжения от силовой нагрузки, так и оттемпературной. Также видно, что понижение температуры замедляет ходинкубационных процессов в материале. Получается, что скорость нагружения,которую при обычной температуре можно было рассматривать как низкую, припонижении температуры следует трактовать как высокую. Этот факт может бытьполезенприпроведениидинамическихэкспериментов,катастрофическим в суровых климатических условиях.нооказатьсяВ лабораторныхисследованиях добиться «выхода» материала на динамические режимы работыпорой довольно сложно и дорогостояще.

Понижением же или наоборотповышением температуры исследуемого образца можно контролироватьдеформационныепроцессы,связанныесналичиемилиотсутствием«динамических» свойств материала.Известно, что влияние на охрупчивание оказывают и другие факторы –воздействие радиации, размеры, неидеальное состояние поверхности образца,агрессивная среда и др.

В настоящей работе это не учитывается. Задача ставиласьизначально как возможность совместного анализа влияния температуры искорости деформации на напряженно деформированное состояние образца.По предложенным моделям были построены скоростные зависимостипредела текучести и предела прочности для различных температур. Можнотакже при фиксированной скорости деформации построить температурныезависимости предела текучести и предела прочности.

Точка пересечениядиаграмм будет соответствовать критической скорости (или критическойтемпературе), при которой происходит смена типа разрушения. Пределпрочности и предел текучести мы можем представить как функции двухпеременных – температуры и скорости деформации. Таким образом, при61построении диаграмм прочности и пластичности мы получаем две поверхности(рисунок 3.1). Как следствие, при пересечении этих поверхностей и проекции нафазовую плоскость T   образуется кривая хрупко вязкого перехода.Рисунок 3.1. ГрафическоеизображениеповерхностейпрочностииAe Afпластичности в зависимости от скорости деформации и температуры.Определение параметров кривой хрупко-вязкого перехода по пересечениюрасчетных диаграмм требует знания характеристик прочности и пластичностидля одного и того же материала.

Данные, имеющиеся в доступной научнойлитературе, как правило, недостаточно полны для расчетов. Однако длянекоторых материалов подробную оценку удалось провести. Стоит отметить,что существуют и специальные эксперименты по нахождению точек хрупковязкого перехода [107-109].По стечению обстоятельств в ходе некоторыхэкспериментов появлялись данные об охрупчивании при испытаниях напластическое деформирование. В настоящей работе собраны воедино некоторыеэкспериментальные работы и построены кривые хрупко вязкого перехода.62Для определения условий хрупко-вязкого перехода можно применятьобычные методы испытаний материалов на разрушение, достаточно лишьизменять температуру испытаний и скорость нагружения.

При комнатнойтемпературе, однако, конструкционные материалы проявляют относительновысокую пластичность. Поэтому гораздо более распространенными являютсярастяжение или изгиб образцов с надрезами.Хрупкий характер разрушения материала объясняется резким возрастаниемпредела текучести (выше предела прочности при данных условиях нагружения)или, точнее, увеличением периода «запаздывания текучести», который начинаетпревышать длительность «задержки разрушения».Анализ экспериментальных данных по испытаниям конструкционнойхромо-никель-молибденовой стали [110]Вработеприводятся[110]конструкционнойэкспериментальныехромо-никель-молибденовойсталиисследования(chromium-nickel-molybdenum), подвергнутой различным режимам термической обработки.

Этопозволило получить материалы с различными свойствами (статические пределыпрочностиравнысоответственно- Сталь А-750 МПА,Сталь С-1105 МПА).Исследовалась возможность данных материалов выдерживать ударные нагрузки.Максимальная скорость деформации достигала 5 104 1/с, а интервал исследуемыхтемператур 77-523K.Статические эксперименты на растяжение проводились соскоростью деформации 2 мм/мин.По полученным экспериментальным зависимостям удалось получитьпараметрыматериаладляиспользуемогоподхода.Подробноеописаниеполучения параметра Инкубационного времени описано в главе II.

Остальныеконстанты были найдены с помощью экспертного метода.В таблице 3.1 приводятся параметры материала под индексом «сталь А» вусловиях вязкого разрушения. В данном случае под прочностью подразумевается63предел текучести, соответствующий деформации 0,2%. Часть используемыепараметры были сведены в единую константу для облегчения процесса расчета.На данном этапе исследования требовалось лишь выявить интересующиезакономерности и попытаться привести их количественной форме.В таблице 3.2. приведены константы материала в рамках хрупкогоразрушения. В рамках данного исследования отмечается, что предел текучестименьше предела прочности.

С ростом скорости деформации величины прочностиипластичностинелинейновозрастают(рисунок 3.2),приувеличениитемпературы, напротив, снижают свои прочностные характеристики. При низкихтемпературах для некоторых величин скорости деформации наблюдаетсясближениепределатекучестиипрочностиприхрупкомразрушении(рисунок 3.4).Таблица 3.1. Параметры материала (сталь А) для текучестиoTpE oyUkГПАKПа*сK0.9091000610-61050oWkK14.461000Таблица 3.2. Параметры материала (сталь А) для хрупкого разрушения:сoTpсК*МПа*сГПАK230.761000с64Sigma (GPa)0.90.80.70.6511031100.11035110110Strain-rate (1/s)Рисунок 3.2.

Зависимостьпрочностиипластичностиотскоростидеформации для «стали А». при комнатной температуре (открытые изакрашенныеточки–соответственно,экспериментальныеточкидляпластичности и прочности из [110], кривые построены по формулам (1.9,1.15) с учетом значений параметров, указанных в таблицах 3.1 и 3.2.Для перехода в пластическое состояние были получены подробные данные.На рисунке 3.3 приводится зависимость предела текучести от скоростидеформации для температур от 170 до 520К.

Характеристики

Список файлов диссертации