Поиск по базе сайта:
Критерии прочности материалов icon

Критерии прочности материалов




Скачати 53.57 Kb.
НазваКритерии прочности материалов
Дата конвертації02.08.2013
Розмір53.57 Kb.
ТипДокументи

Критерии прочности материалов.


Критерии прочности материалов испытывать нагрузки без макроскопического разрушения выбирают в зависимости от условий эксплуатации изделия. Принято разделять критерии прочности в статистических условиях нагружения, динамических и циклических. В зависимости от температуры эксплуатации выделяют диапазон низких температур, нормальные условия, диапазон повышенных температур (или высокие температуры). Указанное разделение условий деформации изделий является условным. Это означает, что одни и те же материалы подвергаясь различным сочетаниям нагрузок, могут в различной степени сопротивляться нагрузкам. Физической основой разделения условий нагружения на классы являются физические механизмы деформации материалов. В виду того, что строения материалов и химический состав могут быть различными, материалы при одних и тех же условиях нагружения могут вести себя различным образом. При выделении температурных диапазонов используют информацию о смене физических механизмов неупругой деформации твердых тел. Деформации могут быть обратимыми, в этом случае они называются упругими. И необратимыми – тогда они называются пластическими деформациями. Обратимые деформации связаны с изменениями расстояний между атомами и молекулами, из которых состоит к. материал. Для кристаллических твердых тел упругие деформации обусловлены смещением атомов кристаллической решетки из положения равновесия. Для полимерных материалов упругие деформации могут быть обусловлены смещением атомов в молекуле мономера.

Введем ряд определений, которые характеризуют основные свойства материалов.

Предел пропорциональности – напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между напряжениями и деформациями достигает некоторого значения, установленного техническими условиями.


Предел упругости – напряжение, при котором остаточные деформации достигают значения, установленного техническими условиями. Предел упругости ограничивает область упругих деформаций материала.

Предел текучести - напряжение, отвечающее нижнему положению площадки текучести на диаграмме σ = f(ε) для материалов, разрушению которых предшествует заметная пластическая деформация. Другие материалы характеризуют условным пределом текучести – напряжением, при котором остаточная деформация достигает значения, установленного техническими условиями. Предел текучести является основной характеристикой прочности пластичных материалов.

Предел прочности – напряжение или деформация, соответствующее максимальному (в момент разрушения образца) значению нагрузки. Отношение наибольшей силы, действующей на образец, к исходной площади его поперечного сечения называют условным пределом прочности. Истинным пределом прочности–

отношение растягивающей силы непосредственно перед разрывом к наименьшей площади поперечного сечения образца в шейке.

Предел прочности – основная характеристика механических свойств хрупких материалов, то есть материалов, которые разрушаются при малых пластических деформациях.

Динамическая прочность – сопротивления материалов динамическим нагрузкам, то есть нагрузкам, значение, направление и точка приложения которых быстро изменяется во времени.

При действии динамических нагрузок (удара, взрыва и т.п.) деформирование материала имеет специфические черты.

Запаздывание текучести – явление, которое характеризуется тем, что при мгновенном (очень быстром) приложении нагрузки, вызывающей текучесть материала при статическом нагружении, пластическая деформация возникает не тотчас, а по истечении некоторого промежутка времени – так называемого периода запаздывания текучести. Если нагрузку снять до истечения этого периода, остаточная деформация не возникает, т.е. материал деформируется упруго. Вследствие запаздывания текучести пластичные при статическом нагружении материалы могут разрушаться хрупко под действием ударных нагрузок.

Для оценки склонности материалов к запаздыванию текучести введена специальная характеристика – ударная вязкость, изменяемая работой разрушения надрезанного образца при ударном изгибе на маятниковом копре. Полную работу удара относят к начальной площади сечения образца, снабжённого концентратором напряжений (надрезом), и обозначают КС (или аН). В соответствии с ГОСТ 9454-78 и ГОСТ 4647-80 образцы по форме надреза подразделяют на U-, V-, T-образные. Ударную вязкость обозначают, например, КСТ+100150/3/7,5, где Т – вид образца; +100 – температура, С (при испытаниях в комнатных условиях не указывается); 150 – энергия удара, Дж; 3 – глубина надреза и 7,5 – ширина образца, мм. Испытания на ударный изгиб в диапазоне температур – 100…-269 С производят по ГОСТ 22848-77.

^ Усталость материалов - процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств материалов, образованию и разрастанию трещин. Усталостное повреждение материала вначале проявляется в изменении плотности дислокаций и концентраций вакансий, образовании линий скольжения, локальных напряжений, искажении микрогеометрии свободной поверхности образца, изменении плотности и др. На следующей стадии накопление повреждений оцениваю скоростью прорастания микротрещин и уменьшением сопротивления материала статическому разрушению. Свойство материалов противостоять усталости называется выносливостью.

Количественно усталостный процесс описывают зависимостью между накопленным повреждением и числом циклов или длительностью нагружения – так называемый кривой усталости. Цикл напряжений (деформаций) – совокупность последовательных значений напряжений (деформаций) за один период их изменения при регулярном нагружении. База испытаний – предварительно задаваемая наибольшая продолжительность испытаний на усталость. Предел выносливости – максимальное по абсолютному значению напряжения цикла, при котором ещё не происходит усталостное разрушение до базы испытаний. Напряжение σR – предел выносливости при симметричном цикле напряжений и базе испытаний Nσ. Предел ограниченной выносливости σRN – максимальное по абсолютному значению напряжения цикла.

Характеристики усталости материалов, зависят от напряжённого состояния образцов, частоты нагружения, состояния поверхности и размеров образцов. Ускоренная оценка предела выносливости материалов методом ступенчатого нагружения (метод Локати) регламентирована ГОСТ 19533-74.

Длительную прочность материалов характеризуют временем с момента нагружения образца до его разрушения при фиксированном напряженном состоянии и заданной температуре. Предел длительной прочности – напряжение, вызывающее разрушение материала при заданной температуре за определенное время. В обозначении предела длительной прочности, например 120 МПа, зашифрована следующая информация: при температуре 700С материал не разрушается при напряжении 120 МПа в течении 10 000 ч. Предел длительной прочности меньше временного сопротивления, определенного при той же температуре. Правила испытания материалов на длительную прочность установлены ГОСТ 10145-81.

Чем больше напряжение, тем меньше времени проходит до разрушения образцов, которому предшествует деформация ползучести. Ползучесть – непрерывное пластическое деформирование материалов под действием постоянной нагрузки. Любые твердые материалы в той или иной мере подвержены ползучести во всем диапазоне температур переработки и эксплуатации. Вредные последствия ползучести материалов особенно проявляются при повышенных температурах. Процесс ползучести описывают зависимостью деформации от продолжительности нагружения при постоянной температуре – так называемой кривой ползучести. Предел ползучести – это наибольшее напряжение, при котором скорость или деформация ползучести за определенный промежуток времени не превышает значения, установленного техническими условиями. Ползучесть кристаллических материалов вызвана перемещением дефектов кристаллической решетки, вследствие чего локальное напряжение у краев трещины уменьшаются (релаксируют). Релаксация – процесс установления термодинамического равновесия в материалах – приводит к выравниванию напряжений в материала при постоянном деформировании.



Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації