Кудин
.pdfМіжатомна взаємодія, забезпечення пружних властивостей. Відмінність межі пружності і межі пропорційності.
2.1. ПРЕДЕЛЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ, УПРУГОСТИ и ТЕКУЧЕСТИ.
Область напряжений, при которых происходит только упругая деформация, ограничена пределом пропорциональности σпц. В этой области в каждом зерне имеют место только
упругие деформации, а для образца в целом выполняется закон Гука – деформация пропорциональна напряжению (отсюда и название предела). С повышением напряжения в отдельных зернах возникают условия для движения дислокаций и в них начинается пластическая деформация, но пока доля таких зерен невелика это не проявляется на деформации образца в целом (пластической макродеформации нет). Напряжение, при котором появляются первые признаки макропластической деформации, называется условным пределом упругости. В его обозначении индекс указывает на величину остаточной деформации (в процентах), для которой произведено определение предела упругости, например σ0.01. Напряжение, при котором пластическая деформация проявляется уже в
большей степени, называется условным пределом текучести. Чаще всего он определяется при величине остаточной деформации 0.2% и обозначается σ0.2. Формально, различие между
пределами упругости и текучести связано с точностью определения «границы» между упругим и пластическим состоянием, что и отражает слово «условный». Очевидно, что σпц
<σ0.01 <σ0.2 . Однако именно предел пропорциональности или упругости определяет
проявления неупругих свойств и предел усталости. Кроме этого термообработка может увеличить предел упругости без изменения предела текучести. Это означает, что величина этих пределов определяется разными процессами. Отсутствие резкой границы между упругим и пластическим состоянием означает, что в интервале напряжений между σпц и
σ0.2 происходят и упругие и пластические деформации. Упругое состояние существует до
тех пор, пока во всех зернах металла дислокации неподвижны. Переход к пластическому состоянию наблюдается в таком интервале нагрузок, при которых движение дислокаций (и, следовательно, пластическая деформация) происходит только в отдельных кристаллических зернах, а в остальных продолжает реализовываться механизм упругой деформации. Пластическое состояние реализуется, когда движение дислокаций происходит во всех зернах образца. После перестройки дислокационной структуры (завершения пластической деформации) металл возвращается в упругое состояние, но с измененными упругими свойствами. Поскольку пластическая деформация происходит на фоне упругой деформации, то пластическое состояние часто называют упруго-пластическим. но очень часто термин "упруго-пластическое" относится к переходной области, когда прекращается упругая деформация и начинаются процессы пластической деформации.
Очень часто в качестве «границы» между упругим и пластическим состоянием приближенно принимают величину условного предела текучести σ0.2. Значения пределов
пропорциональности и упругости, которые намного точнее определяют границу упругого состояния, обычно приводят для металлов, применяющихся для изготовления пружин. Приведенные обозначения пределов соответствуют одноосному растяжению, диаграмма которого приведена на рисунке. Аналогичные по смыслу пределы определяют для сжатия, изгиба и кручения.
Пластичність металів і їх сплавів. Що забезпечує цю властивість. Перерахуйте метали і типи їх кристалічних структур в порядку зменшення
пластичності. Пластичность – это способность металла изменять форму без нарушения целостности (без трещин, надрывов и тем более разрушения). Она проявляется, когда упругое деформирование сменяется пластическим, т.е. при напряжениях больших предела текучести σв . Возможности пластического деформирования характеризует
отношение σ0.2 /σв. При σ0.2/σВ = 0.5-0.6 металл допускает большие пластические деформации ( δ и ψ составляют десятки процентов). Наоборот, при σ0.2/σВ =0.95–0.98 металл
ведет себя как хрупкий: область пластических деформаций практически отсутствует (δ и ψ составляют 1-3%). Чаще всего пластические свойства оценивают по величине относительного удлинения при разрыве δ. Но эта величина определяется при статическом одноосном растяжении и поэтому не характеризует пластичность при других видах деформаций (изгиб, сжатие, кручение) больших скоростях деформирования (ковке, прокатке)
ивысоких температурах. В качестве примера можно привести латуни Л63 и ЛС59-1, у которых практически одинаковые значения δ, но существенно разные пластические свойства. Надрезанный пруток из Л63 в месте разреза сгибается, а из ЛС59-1 обламывается при небольшом усилии. Проволока из Л63 легко расплющивается без образования трещин, а из ЛС59-1 растрескивается после нескольких ударов. Латунь ЛС59-1 легко поддается горячей прокатке, а Л63 прокатывается только в узком диапазоне температур, за пределами которого заготовка растрескивается. Таким образом, пластичность зависит от температуры, скорости
испособа деформации. На пластические свойства сильно влияют многие примеси, часто даже в очень малых концентрациях. Другой характеристикой пластичности является относительное сужение ψ при разрыве. Во многих случаях оно точнее отражает способность металла к прокатке, ковке, осадке. Более точно о пластических свойствах можно судить, если известно соотношение между равномерным и сосредоточенным удлинением (сужением). На практике для определения пластичности применяются технологические пробы, в которых используются такиеспособы деформирования, которые больше отвечают соответствующим технологическим процессам. При испытании на сжатие (близкая аналогия с деформациями при прокатке) определяется величина максимальной деформации, при которой ещё не начинается трещинообразование. Распространена оценка пластичности по углу изгиба, количеству перегибов или скручиваний, которые выдерживает полуфабрикат без появления трещин и надрывов. Испытание на выдавливание лунки из ленты (аналогия со штамповкой и глубокой вытяжкой) проводится до появления надрывов и трещин. Хорошие пластические свойства важны при технологических процессах обработки металлов давлением. При нормальной же эксплуатации металл находится в упругом состоянии и его пластические свойства не проявляются. Поэтому ориентироваться на показатели пластичности при нормальной эксплуатации изделий на первый взгляд нет смысла. Но если существует вероятность возникновения нагрузок, превышающих предел текучести, то желательно, чтобы материал был пластичен. Хрупкий металл разрушается сразу после превышения некоторого предела, а пластичный материал способен, не разрушаясь, поглотить достаточно избыточной энергии.
Правило фон Мізеса. В яких випадках воно застосовується.
Теорії міцності - це методики визначення на основі низки теоретичних і практичних досліджень критерію міцності (граничного напружено-деформованого стану) матеріалу, що знаходиться в умовах складного напруженого стану. При побудові теорії міцності вводять гіпотезу про переважний вплив на міцність матеріалу того чи іншого фактора і вважають, що порушення міцності матеріалу при будь-якому напруженому стані відбудеться тільки тоді, коли даний фактор досягне певного граничного значення. Це граничне значення фактора, що визначає міцність, знаходять з випробувань на просте розтягання або стискання, а іноді - на кручення. Отже, введення критерію міцності дає змогу порівняти даний складний напружений стан, з прости, наприклад, з одновісним розтягненням і знайти при цьому таке еквівалентне (розрахункове) напруження, яке в обох випадках має однаковий коефіцієнт запасу.
Критерій питомої потенціальної енергії деформації (четверта (IV) теорія міцності). Як критерій міцності у цьому разі вибирають кількість питомої потенціальної енергії формозміни, накопиченої здеформованим об'єктом. Згідно з цією теорією, небезпечний стан (текучість) у загальному випадку напруженого стану виникає тоді, коли питома потенціальна енергія формозміни досягне свого критичного значення. Еквівалентне напруження за четвертою теорією:
Ця теорія ще має назву - критерій текучості Мізеса. Досліди добре підтверджують четверту теорію для пластичних матеріалів, що однаково працюють на розтягнення і стискання. 
Повзучість металевих виробів. Намалюйте типову криву повзучості, які
участки(стадії) на ній можна відмітити. Які основні причини повзучості.
Втома металевих виробів. Методи дослідження.
Испытание на усталость металла
Испытание на усталость и предел усталости: Для литейных сплавов, применяемых в конструкциях, в последнее время все больше значение приобретает определение предела выносливости или предела усталости. Это и есть собственно изломы усталости. Это, вызванный излом, происшедший вследствие большого сечения трещиной, вызванной усталостью материала.
Однако характер излома усталости в литом материале не всегда имеет такой вид. Часто полосы едва обнаруживаются. В других случаях поверхность излома как бы отшлифована вследствие повторных перемещении при сдвиге. Значения сопротивления усталости для различных литейных сплавов далеко не охватывают всех материалов и в большинстве случаев установлены в порядке опыта лишь для простейших нагрузок при переменном изгибе и одностороннем изгибе.
Методы определения усталости очень сложны. Поэтому до сих пор исследования проводились чаще на сплавах в надежде, что в этом случае можно скорее установить основные зависимости. Однако эти надежды до сих пор оправдались. Многие важные в практическом отношении закономерности, до сих пор остались неосвещенными даже в применении к прокатываемым сплавам. Все же в настоящее время имеется достаточно данных, относящихся также и к литейным сплавам, которые позволяют установить, что испытания на
усталость не могут быть заменены какими-либо другими.
Те же данные указывают, что такие испытания далеко не равноценны каким-либо ускоренным испытаниям. Недопустимы испытания, при которых образец исследуется повышающейся нагрузке до появления излома, причем нагрузка и рассматривается в данном случае как "сопротивление усталости. Как литейные, так и прокатываемые сплавы обнаруживают излом лишь при нагрузках, значительно превышающих сопротивление усталости, если испытание начинают с малых, медленно увеличивающихся нагрузок.
Определение сопротивления усталости производится поэтому ТАК О образом, что испытанию подвергается ряд образцов при помоги: приборов, причем нагружение производится при оном числе перемен между двумя предельными значениями. В простейшем и наиболее частом случае они выбираются между равными значениями противоположного знака, которые могут быть различными для каждого отдельного образца. Излом образца происходит тогда после известного числа таких перемен нагрузки.
Подобные довольно ясно отражают процесс, но конструктора обычно интересует также, какие цифровые данные он может положить в основу своих расчетов. Этот вопрос затруднителен уже тем, что мы должны строить кривую по отдельным точкам, или, другими словами, как мы должны выводить среднее из результатов испытаний. Для литейных сплавов часто считают решающими самые низкие из полученных результатов.
Коефіцієнт інтенсивності напруження. Критичний коефіцієнт напружень. (Файли "руйнування 194-195", "ПартонТріщини", файл з книжкою "Партон Механика Разрушений От теории к практике")
Kc —
Критический коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации.
Значение интенсивности напряжения, при котором распространение трещины становится быстродействующим на участках более тонких, чем те, в которых преобладает плосконапряженное состояние.