Голцев Методы механических испытаний и механические 2012

2) возникновения преимущественных кристаллографических ориентировок, в результате чего свойства поликристаллического материала приближаются в известной мере к свойствам монокристалла. В ряде случаев анизотропия, отсутствующая в упругой и пластической областях, резко проявляется при разрушении или даже при одном виде разрушения. Характеристики разрушения обычно имеют большую анизотропию, чем характеристики пластической деформации.

Анизотропия В алюминиевых сплавов в зависимости от содержания примесей, режимов обработки слитков, структуры и режимов обработки полуфабрикатов может быть меньше анизотропии 0,2, например в случае нерекристаллизованной структуры, и больше, например у рекристаллизованных полуфабрикатов.

Форма и размеры сечения профилей влияют на анизотропию предела прочности так же, как на анизотропию предела текучести, что подтверждается результатами исследований, проведенных на прессованных панелях и полосах из сплава Д16Т. От соотношения ширины В и толщины t полос зависит В не только в направлении ширины, но и в продольном направлении: с уменьшением отношения

221

В/t предел прочности продольных образцов увеличивается. Предел прочности полос из сплава Д16Т с нерекристаллизованной структурой почти во всех направлениях существенно выше, чем с рекристаллизованной. Известно, что результаты испытания гладких образцов во многих случаях характеризуют средние, а не локальные свойства материала. Наличие концентратора напряжений и динамический характер нагружения при испытании на ударный изгиб часто приводят к результатам, отличающимся от результатов статических испытаний гладких образцов, а разрушение при этом может носить более хрупкий характер.

Поскольку ударная вязкость – функция и прочности, и пластичности, она является одной из наиболее чувствительных к анизотропии характеристик. Например, при почти одинаковых значениях предела прочности в поперечном и продольном направлениях ударная вязкость поперечных образцов стали 30ХГСА может быть в три раза ниже, чем продольных.

Параметры вязкости разрушения (К1с, Кс и др.) являются наиболее структурно-чувствительными характеристиками, поэтому их анизотропия в металлических изделиях обычно проявляется резко. Она определяется и ориентировкой образца, и направлением распространения трещин.

В общем случае анизотропия параметра вязкости разрушения в условиях плоского напряженного состояния Кс меньше, чем К1с, в связи с тем, что в листовых материалах в силу высоких степеней горячей и холодной деформации разного рода включения сильно деформированы и раздроблены и оказывают более слабое влияние на сопротивление распространению сквозной трещины. Кроме того, листовые материалы обычно более пластичны, чем массивные, а поэтому менее чувствительны к концентрации напряжений, вызываемой включениями. Сказывается и менее жесткое напряженное состояние в вершине трещины в условиях плоского напряженного состояния по сравнению с плоской деформацией.

Анизотропия трещиностойкости листов алюминиевых сплавов выявлялась неоднократно, причем у всех сплавов, кроме АК4-1, вязкость разрушения продольных образцов была выше, чем поперечных.

Исследования сопротивления разрушению прокатанного листа толщиной 1 мм из циркониевого сплава Н-1 (Zr-1 % Nb), проведенные в МИФИ на кафедрах физики прочности и физики металлов на

222

образцах с центральным надрезом, показали, что Jс-интеграл для НПобразцов меньше, чем для ПН-образцов, в отличие от результатов

испытания гладких образцов ( НПВ ПНВ ).

Аналогичные результаты были получены при исследовании анизотропии характеристик сопротивления разрушению тонколистовой холоднодеформированной стали 09Х16Н15М3Б. Эти результаты приведены в табл. 12.

Видно, что для всех степеней холодной деформации сопротивление материала разрушению в поперечном направлении оказалось выше, чем в продольном.

223

Список использованной литературы

1.Бурдуковский В.Г., Каманцев И.С. Критерии накопления повреждений и разрушений при многоцикловой усталости металлических материалов (обзор)// Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2009, т. 76, № 7, с. 36‒41.

2.Гольденблат И.И., Бажанов В.Л., Копнов В.А. Длительная прочность в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. ‒ 248 с.

3.Гольцев В.Ю., Маркочев В.М. Лабораторный практикум «Механика разрушения». М.: МИФИ, 1998. ‒ 60 с.

4.Гольцев В.Ю., Пирогов Е.Н. Методы механических испытаний и механические свойства материалов. Лабораторный практикум. М.: МИФИ, 2008. – 160 с.

5.Гольцев В.Ю., Кудрявцев О.Г., Матвиенко Ю.Г., Новиков В.В. Трещиностойкость тонколистовой холоднодеформированной

стали 09Х16Н15М3Б//Атомная энергия, 1985, т. 59, вып. 2, с. 125‒129.

6.ГОСТ 25.502-79. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость.

7.ГОСТ 25.503-97. Расчеты и испытания на прочность. Метод испытания на сжатие.

8.ГОСТ 25.505-85. Методы механических испытаний. Метод испытаний на малоцикловую усталость при термомеханическом нагружении.

9.ГОСТ 25.506. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.

10.ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытания на растяжение.

11.ГОСТ 2999-75. Метод измерения твердости по Виккерсу.

12.ГОСТ 3248-81. Металлы. Метод испытания на ползучесть.

13.ГОСТ 3565-80. Металлы. Метод испытания на кручение.

14.ГОСТ 9012-59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю.

15.ГОСТ 9013-59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу.

16.ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.

224

17.ГОСТ 9454-78. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах.

18.ГОСТ 10145-81. Металлы. Метод испытания на длительную прочность.

19.ГОСТ 14019-2003. Материалы металлические. Метод испытания на изгиб.

20.ГОСТ 22975-78. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Роквеллу при малых нагрузках (по Супер-Роквеллу).

21.ГОСТ 23273-78. Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору).

22.ГОСТ 26007-83. Методы испытания на релаксацию напряжений.

23.ГОСТ 28840-90. Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб.

24.ГОСТ 28845-90. Машины для испытания материалов на ползучесть, длительную прочность и релаксацию.

25.Егоров В.И. Физико-химическое воздействие среды на структуру и механические свойства материалов: Учебное пособие. М.: МИФИ, 1987. – 64 с.

26.Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. – 624 с.

27.Колмогоров В.Л., Бурдуковский В.Г., Каманцев И.С. Прогнозирование повреждений при многоцикловом нагруже-

нии//Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2009, т. 76, № 5, с. 45‒47.

28.Матвиенко Ю.Г. Модели и критерии разрушения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 328 с.

29.Махутов Н.А. Научные и прикладные проблемы механических испытаний// Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2007, т. 74, № 1, с. 68‒70.

30.Махутов Н.А. Механические испытания в проблемах машиноведения и машиностроения// Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2008, т. 75, № 10, с. 38‒43.

31.Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: Справочное пособие в 3-х томах/ Под общей ред. А.Т. Туманова. Т. II. Методы исследования механических свойств металлов/ Под ред. С.И. Кишкиной и Н.М. Склярова. М.: Машиностроение, 1974. – 320 с.

225

32.Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1985, ‒ 504 с.

33.Перлович Ю.А., Гольцев В.Ю., Исаенкова М.Г., Каплий С.Н. Текстурные изменения в вершине движущейся трещины при разрушении листового сплава Zr-1%Nb // Атомная энергия, 1992, т.73, вып.2, с.121‒128.

34.Перлович Ю.А., Гольцев В.Ю., Фесенко В.А., Матвиенко Ю.Г. Зависимость анизотропии механических свойств и сопротивления разрушению листовой стали 09Х16Н15М3Б от особенностей ее кристаллографической текстуры. – Несущая способ-

ность материалов и элементов конструкций ЯЭУ. 1991, с. 51‒60.

35.Пирогов Е.Н., Гольцев В.Ю. Сопротивление материалов. Учебное пособие. М.: МИФИ, 2008. ‒ 200 с.

36.Прасолов П.Ф., Гольцев В.Ю. Анизотропия механических свойств металлов: Учебное пособие. М.: МИФИ, 1995, ‒ 60 с.

37.Соболев Н.Д. Деформация и разрушение конструкционных материалов: Учебное пособие. М.: МИФИ, 1983. – 88 с.

38.Соболев Н.Д. Деформация и разрушение твердых тел: Учебное пособие. М.: МИФИ, 1980. ‒ 80 с.

39.Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М.: Машиностроение, 1974. ‒ 472 с.

40.Чиликов С.М., Потаенко Е.Н., Бугаец А.И., Кирпичников В.Г.,

Кравченко С.А. Проблемы и перспективы развития оборудования для механических испытаний материалов// Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2007, т. 74, № 1, с. 90‒95.

226