1.3. Пределы ползучести

Кривые ползучести являются основой расчета на ползучесть. Для сопоставления сопротивления различных материалов ползучести вводится условная характеристика – условный предел ползучести [σ_пл]. Будем различать условный предел ползучести по допускаемой деформации и условный предел ползучести по допускаемой скорости установившейся ползучести. Вторая формулировка используется, как правило, для деталей, работающих длительный срок.

Под условным пределом ползучести по допускаемой деформации будем понимать напряжение [σ_пл], при котором деформация ползучести за заданный промежуток времени t_сл достигает величины допускаемой деформации [], установленной техническими условиями. Из приведенного определения следует, что для данного материала предел ползучести зависит от температуры и времени испытания, а также и от принятой величины допускаемой деформации. Заданный промежуток времени обычно принимается равным сроку службы детали. Допускаемая деформация [] выбирается обычно, исходя из условий нормальной эксплуатации детали за срок ее службы t_сл. Ориентировочные данные о величинах суммарной допускаемой деформации ползучести [] для некоторых элементов конструкций приведены в таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1

Элемент конструкции	Срок службы, ч	[]
Турбинные диски	105	0,0001
Паропроводы	105	0,003
Цилиндры паровых турбин	105	0,001

Условный предел ползучести [σ_пл] по допускаемой деформации определяют следующим методом. На графиках семейства кривых ползучести при различных напряжениях проводят вертикаль на расстоянии t_сл от начала координат, и установив зависимость напряжения от деформации ползучести для выбранного значения времени строят соответствующий график. По этому графику и находят величину предела ползучести как ординату точки, абсцисса которой равна []. Расчетное условие в рассматриваемом случае имеет вид

.

Пренебрегая стадией неустановившейся ползучести и вводя степенной закон для скорости установившейся ползучести, для определения условного предела ползучести по допускаемой деформации получим

.

Семейство кривых ползучести	Мгновенная кривая деформирования для значения времени t = tсл

В случае, когда и начальная деформация, и деформация в стадии неустановившейся ползучести малы сравнительно с деформацией ползучести в установившейся стадии, при определении предела ползучести исходят из наибольшей допускаемой скорости деформации установившейся ползучести. Под условным пределом ползучести по допускаемой скорости деформации установившейся ползучести будем понимать напряжение, при котором скорость деформации ползучести равна определенной величине, установленной техническими условиями. Величина предела ползучести в таком определении зависит от от температуры и принятой величины скорости деформации. Ориентировочные данные о значениях для некоторых элементов конструкций приведены в таблице 1.3.2.

Семейство кривых ползучести	График зависимости логарифма напряжения от логарифма скорости установившейся ползучести

Таблица 1.3.2

Элемент конструкции	, 1/ч
Турбинные диски	10–9
Паропроводы	10–8
Цилиндры паровых турбин	10–6 – 10–5

Для определения предела ползучести по допускаемой скорости ползучести вначале при помощи кривых ползучести устанавливают значения скорости установившейся ползучести при различных напряжениях. Затем в логарифмических координатах строят график зависимости логарифма напряжения от логарифма скорости установившейся ползучести, который представляет прямую линию. По этому графику и находят величину предела ползучести.

При степенном законе для скорости установившейся ползучести расчетное условие имеет вид

.

Для определения условного предела ползучести по допускаемой скорости деформации установившейся ползучести получаем

.