Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1149751), страница 8

Файл №1149751 Диссертация (Микроструктурная модель необратимой деформации и дефектов в сплавах с памятью формы) 8 страницаДиссертация (1149751) страница 82019-06-29СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Эти модели являютсямакроскопическими.Большинствоизнихпостроеныдляодноосногонапряженного состояния. К тензорным моделям относятся [90, 91]. Модель [96]является одной из последних и наиболее развита в области описаниядеформационного поведения СПФ на основе железа. Она основана на ранееразработанной модели [91] и дает лучшее описание взаимодействий деформаций вполикристалле СПФ, а также лучшее представление кинетики обратногопревращения. Рассмотрим ниже основные положения модели [96].Общая деформация представительного объема представляется в видесуммы упругой и неупругой деформации , неупругая деформация жескладывается из деформации, связанной с превращением, и пластическойдеформации .

= + ,(100) = + .(101)Деформация превращения выражается через объемную долю мартенсита исреднее значение деформации превращения по объему мартенсита ̅ : = ̅ .(102)Так как мартенсит ориентируется приложенным напряжением, то деформацияпревращения сонаправлена с девиатором тензора напряжений:̇ = ̇̅ ,(103)3 Σ3Σ ==,2 Σ 2 √(3⁄2)Σ : Σ (104)где ̅– максимальная деформация превращения, Σ – девиатор тензоранапряжений. Это уравнение нельзя использовать при обратном превращении поднулевым напряжением, поэтому вводится направление, зависящее от среднейдеформации:̅̅̅= =.̅ √(2⁄3)̅ : ̅(105)47Таким образом, с использованием функции Хевисайда (), уравнение длядеформации превращения принимает вид:̇ = ̇ ̅[(Σ ) + (1 − (Σ )) ̅ ] = ̇ ̅.(106)Аналогичным образом, считается что пластическая деформация имееториентациюдевиаторатензоранапряжений.Предполагаетсячтотолькоаустенитная фаза претерпевает пластическую деформацию и вводится мерапластической деформации , откуда:̇ = (1 − )̇ .(107)Такие предположения для деформации превращения и пластическойдеформации приводят к тому, что микроструктура представительного объемаописывается двумя параметрами: объемной долей мартенсита и мероймикропластической деформации, и именно они используются как параметрысостояния в последующем термодинамическом подходе.Вводится потенциал Гиббса, выражение для которого имеет вид: = Σ: − [( − 0 ) − log ( )] − ( − 0 ) − ,0(108)где T – температура, , , 0 - материальные постоянные, – потенциалупругой энергии.

Последний учитывает вклады напряжений от различныхмеханизмов:макроскопическихнапряжений;напряжений,вызванныхнесовместностью между деформированными зернами; напряжений, вызванныхнесовместностью между мартенситными вариантами и пластическими зонами взернах: = 1⁄2 Σ: ( − ) + ( ) + () + (1 − ) ( ) + (, ) ,(109)где , , , – материальные функции, описывающие энергию межзеренныхнапряжений, напряжений между мартенситными вариантами, напряжений междузонами пластического сдвига, напряжений между мартенситными вариантами изонами пластического сдвига соответственно.С помощью потенциала Гиббса и неравенства Клаузиуса-Дюгема находятсятермодинамические силы, связанные с мартенситным превращением и спластической деформацией:48 = ̅(Σ −):−(−−+−,)0 = (1 − ) (Σ − (1:−−)−.) (110)(111)Считается, что термодинамическая сила, препятствующая превращению,зависит от критического напряжения превращения , максимальнойдеформации превращения ̅и температур превращения.

Также в условииобратного превращения вводится линейное слагаемое , действие которогоподобно действию изотропного упрочнения. Таким образом, условия прямого иобратного превращения имеют вид: = − = − ̅+ ( − 0 ) = 0 if ̇ > 0 ,,,= − = + ̅+ ( − 0 ) + = 0 if ̇ < 0 .(112)Впоследствии вводится условие для пластического течения классическоговида.

Кроме того, для учета зависимости напряжения течения от температуры,вводится слагаемое, линейно зависящее от температуры. В итоге условиепластического течения имеет вид: = − = − + ,(113)где и – материальные постоянные, определяемые из эксперимента.Таким образом, получается набор определяющих уравнений (100, 101, 110113), определяющих термомеханическое поведение СПФ на основе железа(FeMnSi).491.4.

Описание усталостной прочности и дефектов в СПФК практически наиболее важным применениям сплавов с памятью формыотносятся соединительные и крепежные устройства, силовая аппаратура, приводыи двигатели разного назначения. Рабочие элементы в этих устройствах находятся вусловиях длительного действия постоянных или циклически изменяющихсянапряжений, деформации и температуры. В связи с этим для успешногопроектирования надежных устройств из СПФ требуется разработка методовпрогнозирования разрушения в различных режимах эксплуатации.ПоведениеСПФприразличныхциклическихвоздействияхкакмеханических, так и термических было широко изучено [42, 97, 98]. Однакобольшинство результатов относятся к ограниченному числу циклов и в основномнацелены на изучение стабилизации свойств и развития пластической деформации,гораздо меньше исследований посвящено изучению усталостного разрушенияСПФ.Мелтон и Мерсье (K.N.

Melton and O. Mercier) [47-49] одними из первыхполучили результаты по усталостным свойствам сплавов Ni-Ti и Cu-Zn-Al. Ихработа содержала результаты по механической усталости при изотермическомполностью обратимом нагружении. В условиях циклического нагружения допостоянного напряжения, не вызывающего фазового превращения, образец неразрушался при 107 циклов. МакНиколс и др. (J.L. McNichols et al.) [50] изучалиусталость Ni-Ti при циклическом изменении температуры через интервалмартенситных превращений под нагрузкой. Их результаты показали пределусталости от 104 до 105 циклов для амплитуды деформации от 4.4% до 8.3%. Онитакже показали, что разрушение не было достигнуто даже после 10 8 циклов дляамплитуды деформации менее 3%.

Лагудас и др. (D. C. Lagoudas et al.) [51]определили предел усталости около 2104 циклов для сплава Ti-Cu-Ni отожжённого50при температуре 550 оС в течение 15 минут и подвергнутого термоциклированиюпод напряжением 150 МПа.В последнее время начали появляться исследования, изучающие различныефакторы, влияющие на усталостное разрушение, и механизмы этого разрушения. Вработе [52] изучали зависимость усталостной прочности сплава Ti-Cu-Ni отпроцентного содержания меди в сплаве и температуры испытаний. В [53]рассмотрено изменение деформационного поведения и усталостное разрушениеСПФ при различных режимах циклического нагружения (растяжение, изгиб,кручение), также было отмечено влияние микроструктуры на поведение иусталостные свойства СПФ.

В работе [54] рассматривалась долговечностьмонокристаллов никелида титана. Здесь была отмечена значительная рольмикропластической деформации на усталостные свойства, а также влияниеналичия и размеров частиц Ti3Ni4 на процессы развития этой деформации.В работе [56] изучалась усталостная прочность монокристаллов Cu-Al-Be.При этом было отмечено непосредственное влияние мартенситных превращенийнаусталостноеразрушение.Наповерхностиматериала,подвергнутогоциклическим нагрузкам, наблюдалась бороздчатая структура, связанная с зонаминакопления деформационных дефектов при превращении.

При большом числециклов в этих бороздках зарождались микротрещины. Кроме того, отмечалосьвлияние коррозии и окисления на разрушение образца. Авторы [57] изучалиусталостную прочность сплава Ti-Cu-Ni при циклических мартенситныхпревращениях под различными постоянными нагрузками. Было рассмотренонесколько видов микротрещин на поверхности образцов, рост которыхвпоследствии приводил к разрушению. Механизм зарождения этих микротрещинбыл аналогичен механизму в [56] (см рисунок 3).

Здесь также отмечалосьнегативное влияние поверхностного окисления на долговечность материала.Экспериментальное изучение усталостных свойств СПФ позволяет получитьпонимание процессов, влияющих на разрушение, а также определить зависимостидолговечности этих материалов от режима циклического воздействия. Но дляуспешного проектирования устройств из СПФ, необходимо на основе опытных51Рисунок 3 - Механизм образования поверхностных микротрещин[57].наблюдений получить законы, определяющие их долговечность при циклическихвоздействиях, поскольку затруднения в определении срока службы являются однойиз главных причин, тормозящих их широкое распространение. В связи с этим,прогнозированиедолговечностиСПФстановитсяважнойзадачейдляисследователей.В ряде работ [47-49, 55-57] анализ экспериментальных данных поусталостной прочности показал, что поведение СПФ в режиме циклическихнагружений хорошо описывается законом Коффина-Мэнсона: ∆ = ,(114)где - число циклов до разрушения; ∆ - прирост пластической деформации зацикл; , – некоторые постоянные.

Этот закон подходит для разных режимовциклирования, но при этом существуют значительные различия в выбореконстанты . При циклическом изотермическом нагружении образца, авторы[47, 48] получили ≈ 0.2, в то время как в работе [55] для термоциклирования подпостоянным напряжением, было выбрано значение = 1.11 (для обычныхметаллов этот показатель близок к 0.5). В работе [55] этот факт объясняется52выбором «смысла» для ∆ . При изотермических нагружениях в качестве значенияэтой величины берется ширина петли механического гистерезиса при нулевомнапряжении. Именно такой способ определения изменения пластическойдеформации был использован в [47, 48], но ее авторы не учли того факта, что не всяостаточная деформация является совсем необратимой.

Часть этой остаточнойдеформации является фазовой пластичностью и может исчезнуть при нагреве,поэтому величина ∆ в данном случае завышена, что и приводит к низкомузначению . В случае термоциклических испытаний в качестве величины,характеризующейпластическуюдеформацию,выбираласьнезамкнутостьтермодеформационного гистерезиса.

Характеристики

Список файлов диссертации

Микроструктурная модель необратимой деформации и дефектов в сплавах с памятью формы
Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6521
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее