Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Механич. характеристики ползучести и длит, прочности конструкц. материалов обычно определяют в опытах на растяжение или сжатие цнлиндрич. образцов (одноосное напряжённое состояние) либо путём испытаний трубчатых или плоских образцов прн разл. комбинациях нагрузок (сложное напряжённое состояние). Длительность испытаний зависит как от уровня нагрузок, так и от задач использования данного материала в конкретных конструкциях. Она может колебаться от неск. минут (для решения технол. задач обработки металлов, непрерывной разливки, ракетной техники) до сотен тысяч часов (стационарные турбины, строит, конструкции).
Наиб, распространение получили два подхода к построению П. т. В первом в качестве оси. соотношения принимается ур-ние состояния в виде
P=f(o,T ,p,qi), (i-1......), (1)
где р — деформация ползучести, о — напряжение, T — темп-pa, (ft — т. н. параметры состояния, для к-рых записывается система кинетич. ур-ннй вида
dqi — Aido-}-Bidp-}-CidT-\-Didt (і — l,...,n), (2)
где коэф. Лі, Bi, Ci и Di сами могут быть ф-циями о, Т, р и q{. Задавая конкретные виды ф-ций /, Bi, Ci и Dі, можно получить все известные, т. н. техн. П. т. Так, если принять, что параметр = t, получим теорию течения, а если ограничиться одним ур-нием
(1), то теорию упрочнения. Вводя параметр иовреждённости м (под н-рым понимается обобщённая мера микротрещин), получим соотношения вида р = /(а, Т, р, ы) и и = ср(а, T, р, ю), к-рые позволяют описать как процесс ползучести, так и длит, разрушение (обычно для сплошного, неповреждённого материала принимается ю = 0, а условие разрушения — в виде (а = 1). Введение двух параметров повреждённости ю н Q позволяет описать наиб, характерные эффекты длит, прочности. Соотношения (1) и (2) позволяют учесть все вен. участки кривых простой ползучести (когда
испытания проводятся при пост, напряжении). Кроме того, в ннх могут быть учтены и танне эффекты,как скачкообразное изменение скорости ползучести прн мгновенных догрузках н разгрузках н эффект последействия.
Во втором подходе принимается зависимость вида р = Ф(о, Т), где под Ф понимается нек-рый функционал по времени t. В частном случае, когда он может быть записан в виде
t
p=Jjf(t,x, TJZ(O1T)CiT,
о
получаем обычную т е о.р ин> наследственности. Величина K(t, т, T), т. н. ядро последействия, характеризует, насколько в момент времени t ощущается влияние (последействие) на деформацию напряжения, к-рое действовало в более ранний момент времени т. Т. к. напряжение действует и в др. моменты времени, то суммарное последействие учитывается интегрированием. Если ядро К зависит только от разности t — т, то нмееіц дело с нестареющим материалом, а если f является линейной ф-цией о, то получается линейная теория наследственности. Когда К является энспоненци-альной ф-цией от t — т, получаем известные модели вязкоупругих сред. В более общем случае Ф может быть представлено в виде ряда кратных интегралов по времени. Тогда получаем соотношения общей нелинейной теории вязкоупругости.
Переход к сложному напряжённому состоянию осуществляется обычно принятием одной нз двух гипотез для деформаций ползучести: в первом случае принимается, что теизор деформаций ползучести Pij пропорционален девнатору тензора напряжений рц — rKSij, во втором принимается гипотеза о пропорциональности тензора скоростей деформаций ползучести Pij тому же девнатору Sy. Первая — деформац. вариант, вторая — теория течения для сложного напряжённого состояния. Параметр К определяется как отношение соответствующих инвариантов тензоров деформаций ползучести и напряжений, для определения к-рых принимаются системы (1) и (2), куда в качестве параметров могут войти произвольные инварианты тензоров напряжений и деформаций.
П. т. используется для анализа напряжённо-деформированного состояния и времени работоспособности элементов конструкций, материал к-рых обладает свойствами ползучести н длнт. прочности. Соотношения (1),
(2) дополняют систему ур-ний равновесия н совместности до полной. В условиях ползучести при пост. виеш. воздействиях может со временем произойти потеря несущей способности отд. элементов конструкций H конструнции в целом. Это относится, в частности, к потере устойчивости элементов типа арок н оболочек, где возможна потеря устойчивости при нагрузках, существенно меньших, чем вызывающие мгновенную потерю устойчивости при нагружении. Важное значение имеют расчёты длнт, прочности, когда возможно наступление мгновенного разрушения прн длнт. эксплуатации в условиях стационарного режима нагружения. П. т. позволяет найти оптнм. режимы ряда технол. процессов высокотемпературной обработки металлов, изготовления композитных материалов и оценить временные процессы прн деформации грунтов, ледников и др. природных сред.
Лит.; Работнов Ю. H., Ползучесть элементов конструкций, М., 1966; его же, Элементы наследственной механики твердых тел, М., 1977; Закономерности ползучести и длительной прочности. Справочник, под ред. С, А. Шестерикова, М., 1983; Малинин Н. H., Ползучесть в обработке металлов, М., 1986. С. А. Шестериков.
