Роль поверхности в развитии циклической деформации

Дислокационный механизм циклической деформации

При циклическом деформировании металлов зависимости между напряжениями и деформациями носят нелинейный характер, при этом кривые деформирования при нагружении и разгрузке не совпадают, что ведет к образованию петли гистерезиса. Последняя свидетельствует о рассеянии энергии при циклическом нагружении, что получило название механического гистерезиса, или циклической вязкости. [9]. Гистерезисные потери при циклическом нагружении отражают демпфирующую способность, или внутреннее трение металлов [8].

При напряжении существенно ниже предела усталости проявляется так называемый упругий гистерезис – следствие релаксационных процессов на различных дефектах кристаллической решетки, термо-, магнитоупругих и других эффектов и металлах. При напряжении, близких и превышающих предел выносливости, основным фактором гистерезисных потерь становится пластическая деформация металла в пределах каждого цикла.

Циклическое деформирование металла приводит к изменениям в его тонкой структуре, что сказывается на магнитных, электрических, механических и других свойствах. Как правило, вначале деформирования эти изменения весьма интенсивны, затем в меру увеличения количества циклов происходит стабилизация («насыщение») свойств.

Изменение механических свойств при повторном нагружении находит непосредственное отражение в изменении параметров петли гистерезиса. Наиболее распространены два способа циклического нагружения – с постоянной амплитудой деформации ε_а (жесткое нагружение) и с постоянной амплитудой напряжений σ_а (мягкое нагружение) [8].

Рольциклической деформации при этом сводится к разрушению пассивирующей пленки в устье трещины и облегчению контактирования коррозионной среды с металлической поверхностью, а также к повышению химической активности металла [5].

Прициклической деформации образец в итоге разрушается, поэтому прогнозирование усталостной долговечности, установление факторов, которые оказывают влияние на долговечность и разработка способов улучшения долговечности являются важной проблемой с точки зрения практического применения сплавов. Прициклической деформации из условия совместной деформации торцевых шпангоутов и полубезмоментной оболочки получаем связи между коэффициентами Фурье осевых перемещений шпангоутов U_tn и действующих нагрузок qtn. Исследованиециклических деформаций для установления деформационных критериев усталостного разрушения металлов особенно эффективно в области малоцикловой усталости, когда в материале наблюдаются большие циклические пластические деформации.

Прициклических деформациях образцы не успевают упрочниться вследствие межмолекулярной ориентации, как при однократном растяжении. Это также является причиной снижения динамической долговечности по сравнению со статической. Прибольших циклических деформациях за цикл фронт Людерса-Чернова в условиях циклического деформирования происходит как в полуцикле растяжения, так и в полуцикле сжатия. При этом на поверхности металла образуется волнистый рельеф. У металлических материалов, у которых нет физического предела текучести при статическом деформировании, стадия циклической текучести отсутствует.

Очевидно, циклические деформации, которые определяются размерами и числом микротрещин, возникающие в процессе циклического нагружения, могут быть использованы в качестве меры усталостного повреждения на стадии зарождения усталостной трещины. Эта стадия завершается возникновением магистральной трещины, которая при дальнейшем развитии приведет к окончательному усталостному разрушению.

В началециклической деформации наноструктурные материалы проявляют значительно менее короткую стадию быстрого упрочнения по сравнению с обычными поликристаллами.

При приложениициклической деформации наблюдается обратный по сравнению со статическим нагружением и ненапряженным состоянием характер соотношения скоростей окисления вулканизатов с преимущественным содержанием моносульфидных и полисульфидных связей. При одинаковом напряжении в температурном диапазоне 20 - 70 С, при преимущественном содержании моносульфидных связей в вулканизате скорость окисления возрастает в статическом режиме в 19 и в циклическом в 45 раза, тогда как при преобладании в сетке полисульфидных связей - в 16 и 26 раза соответственно [5].

Известно, чтоциклическая деформация приводит к охрупчиванииг металла. Это обусловлено тем, что с ростом числа циклов нагружения происходит изменение сопротивления распространению трещины и в тот момент, когда в металле образуются микротрещины, распространение магистральной трещины облегчается.

Дата добавления: 2015-08-31