Главная > Разное > Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Долговечность материала при термоциклическом нагружении с учетом ползучести

Долговечность материала при термоциклическом нагружении зависит от величины знакопеременных пластических деформаций, вызванных знакопеременными тепловыми напряжениями. Однако при достаточно высокой температуре и особенно при наличии дополнительных механических нагрузок наблюдается ползучесть материала, а при достаточно больших выдержках в области максимальных температур — релаксация напряжений. Исследования [37, 78, 109, 115—118, 150, 192, 193, 198] показывают, необходимо учитывать влияние временных факторов при оценке долговечности материалов. Часто долговечность материала при термоциклическом нагружении и наличии ползучести определяют по формуле Коффина — Мэнсона [249, 263) заменой в ней на [82, 248], где Де, а графически иллюстрирует влияние выдержки при максимальной температуре цикла (а следовательно, влияние ползучести) на долговечность нержавеющей стали [150] при различных значениях времени выдержки и различных интервалах температурных колебаний Такое различие объясняется тем, что процессы накопления пластических деформаций, а значит, и процесоы циклического деформационного упрочнения при одной и той же величине упругопластической деформации для различных значений протекают

по-разному (рис. 166,б, сталь ).

На основании указанных результатов в работе [150] формула Коффина — Мэнсона уточнена и записана в виде

Рис. 166

При данная зависимость совпадает с формулой Коффина-Мэнсона. Поэтому более правильно оценивать долговечность материала в условиях термоциклического разрушения по формуле

где среднее число теплосмен до разрушения при том же температурном режиме и тех же граничных условиях с выдержками при максимальной температуре цикла среднее число теплосмен до разрушения при данных граничных условиях и данном температурном режиме без выдержки при максимальной температуре цикла -функция, учитывающая влияние ползучести на термоциклическое разрушение и определяемая экспериментально. График этой функции для стали при и различных значениях приведен на рис. 167 [150]. Если долговечность определяется не числом циклов, а временем до разрушения, то необходимо строить диаграммы, характеризующие зависимость суммарного времени до

Рис. 167

разрушения от числа циклов. Такая диаграмма для стали для различных значений показана на рис. 168.

На основании экспериментальных данных исследования сопротивления материалов термоциклическому разрушению при различной длительности цикла предложен способ оценки сопротивления разрушения с использованием характеристик длительной прочности [192, 193]. Вводя в формулу Коффина — Мэнсона параметры длительности температурного цикла, запишем ее в виде [5]

Уравнение (13.74) перепишем следующим образом:

или

где — постоянные, зависящие лишь от материала и интервала температурного цикла; величина, не зависящая от значений На рис. 169 даны кривые термической усталости и различных значениях продолжительности цикла для сталей [192, 193]. Из анализа результатов, приведенных на рис. 170 для сталей [193], следует, что кривые — в логарифмической системе координат не всегда можно представить в виде прямых. Поэтому зависимость (13.746) в определенном диапазоне длительности цикла используется как приближенная.

Зависимость между энергией, рассеиваемой в единице объема материала вследствие необратимых пластических деформаций течения и ползучести, и долговечностью материала для стали при различных значениях выдержки при максимальной температуре цикла мин) показана на рис. 171 [150]. Данная зависимость описывается уравнением

Установившееся значение энергии, рассеиваемой за цикл, когда одновременно протекают процессы пластического течения и ползучести, определяется графически или аналитически по формулам

(кликните для просмотра скана)

или

где - интервал напряжений за полуцикл в момент начала выдержки образца при максимальной температуре цикла; пластическая деформация ползучести; параметры пластичности, определяемые из диаграммы циклического деформирования при наличии течения и ползучести (см, рис. 165).

Рис. 171

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление