Напряжения и деформация

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, РАЗРУШЕНИЕ,

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под воздействием приложенных сил. Деформация вызывается действием внешних сил, приложенных к телу, или различными физико-механическими процессами, происходящими в самом теле (например, изменением объема отдельных кристаллов при фазовых превращениях или вследствие температурного градиента). При этом напряжения в случае одноосного растяжения s = P/F. Сила Р, приложенная к некоторой площадке F, обычно не перпендикулярна к ней, а направлена под некоторым углом, по­этому в теле возникают нормальные и касательные напряжения (рис. 28, а). Напряжения могут быть: истинными - когда силу относят к сечению, существующему в данный момент деформации; условными - когда силу относят к исходной площади сечения. Истинные касательные напряжения обозначают t и нормальные S, а условные соответственно t и s. Нормальные напряжения подразделяют на растягивающие (положительные) и сжимающие (отрицательные).

Рис. 28. Образование нормальных s и касательных t напряжений в случае приложения силы Р к площадке F (а) и эпюры растягивающих напряжений при различных концентраторах

напряжений (б):

s_н - номинальное (среднее) напря­жение (показано штриховой линией); s_к - максимальные напряжения

Наличие в испытуемом образце (изделии) механических надре­зов, трещин, внутренних дефектов металла (металлургического, технологического или эксплуатационного происхождения), сквоз­ных отверстий, резких переходов от толстого к тонкому сечению приводит к неравномерному распределению напряжений, создавая у основания надреза пиковую концентрацию нормальных напря­жений (рис. 28, б). В связи с этим такие источники концентрации напряжений называют концентраторами напряжений. Пик на­пряжений s_к тем больше, чем меньше радиус концентратора напряжения и чем больше глубина надреза с:

(14)

где s _н - номинальное (среднее) напряжение.

Так как напряжения вызываются разными причинами, то различают временные напряжения, обусловленные действием внеш­ней нагрузки и исчезающие после ее снятия, и внутренние остаточ­ные напряжения, возникающие и уравновешивающиеся в пределах тела без действия внешней нагрузки.

Внутренние остаточные напряжения возникают в процессе быстрого нагрева или охлаждения металла вследствие неоднород­ного расширения (сжатия) поверхностных и внутренних слоев. Эти напряжения называют тепловыми, или термическими. Кроме того, напряжения появляются в процессе кристаллизации, при неоднородной деформации, при термической обработке вследствие неоднородного протекания фазовых превращений по объему. Их называют фазовыми, или структурными.

Дата добавления: 2014-01-05