Меню

  • На главную

Поиск

  • Проблемы длительной прочности ч.3

    Posted 7/19/2010 в 8:28:26 ПП

    Наряду с энергетическим подходом, обладающим преимуществом простоты и общности, существует тенденция к созданию таких моделей разрушения, где происходит последовательный разрыв напряженных связей в теле. Впервые модель такого хрупкого разрушения была предложена Л. Прандтлем (Z. angew. Math, und Mech., 1933, 13 : 2, 129—133), рассмотревшим два скрепленных по всей длине упругих тела (балки), содержащих трещину, когда поперечные упругие связи хрупко разрушаются при достижении некоторого удлинения.
    В последнее время все большее значение приобретают исследования долговечности резин. По С. Н. Журкову и Б. Н. Нарзуллаеву (1953), уравнение может быть применимо не только для твердых тел, но и для всех резин, кроме кристаллизующихся. В то же время экспериментальные исследования, проведенные Г. М. Бартеневым и Ю. С. Зуевым (1964), приводят к соотношению для определения величины длительной прочности резин.  Вопросы влияния агрессивных сред на долговечность пластмасс и резин будут нами рассмотрены в следующей статье. Детальное исследование этих вопросов с изложением методов увеличения долговечности резин в агрессивных средах содержится в работе Г. М. Бартенева и Ю. С. Зуева (1964).
    Остановимся еще на одном аспекте, связанном с исследованием искусственных камней, в частности бетона. Известно, что бетон твердеет после его изготовления, причем с течением времени меняются его упругие, неупругие и прочностные свойства. Для описания процесса деформирования бетона используются различные реологические уравнения как в дифференциальной, так и в интегральной форме, где реологические коэффициенты с течением времени меняются. В этом направлении отметим, в частности, работы Н. X. Арутюняна, А. А. Гвоздева, А. К. Малмейстера, Ю. Н. Работнова и А. Р. Ржаницына.
    Бетон представляет собой совокупность кристаллизационных и коагу-ляционных структур, которые оказывают влияние на прочностные свойства бетона. Однако при рассмотрении вопросов длительной прочности определяющей является кристаллизационная структура. Свойства бетона разрушаться с течением времени при меньших нагрузках, чем величина кратковременных нагрузок, известно давно (Дж. Р. Шенк, J. Amer. Concrete Inst., 1935, vol. 27, p. 2). А. К. Малмейстером с сотрудниками (1957) были предложены методы определения реологических коэффициентов и проведены детальные исследования длительной прочности систем, способных двойниковаться, которые качественно удачно моделируют явление разрушения реальных материалов при отрыве и срезе. Экспериментальная проверка полученных результатов (А. М. Скудра 1956; Е. К. Шкер-белис 1957) дала хорошее их подтверждение. Разработанная методика расчета длительной прочности бетона при растяжении позволяет предвидеть раскрытие трещин в железобетоне во времени и дает возможность судить, о перераспределении напряжений, протекающем в бетоне при его разрушении с течением времени.
    Исключительно важными являются исследования длительной прочности в условиях сложного напряженного состояния. В зависимости от условий (температура, напряжения, материал) разрушение происходит при больших или малых деформациях, т. е. носит вязкий или хрупкий характер. Таким образом, можно говорить о времени вязкого разрушения и времени хрупкого разрушения. Расчет времени вязкого разрушения является задачей теории ползучести, где эксперименты полезны скорее для проверки тех или иных законов ползучести, но не для получения критериев разрушения (Ю. Н. Работнов 1966).
    Область хрупких разрушений во многих случаях является более важной при оценке долговечности конструкций и сооружений. Чаще всего предельная деформация бывает не очень большой и срок службы лимитируется этой предельной деформацией, а не вязким разрушением в области больших деформаций. Для современных материалов, например, используемых в турбостроении (характерен хрупкий характер разрушения при относительно малой величине деформации в момент разрушения. Относительно критерия хрупкого разрушения логично предположить, что скорость развития трещин зависит от величины нормального напряжения в плоскостях возникновения трещин. Испытания, проведенные В. П. Сдо-быревым (1958, 1959) на сплавах ЭИ-437Б, изготовленных из прутковых материалов и из штамповочных заготовок для диска газовой турбины, показали, что оценка по наибольшему нормальному напряжению более точна.  Проведенные экспериментальные исследования длительной прочности при сложном напряженном состоянии позволяют определить время до разрушения изделий различной формы в условиях сложного и неоднородного напряженного состояния. Обычный подход состоит в том, что на основе какой-либо теории ползучести находится величина наибольшего нормального напряжения, которая сопоставляется с кривой длительной прочности, найденной в результате эксперимента. По кривой длительной прочности находится время до разрушения. Такой способ носит, очевидно, условный характер, так как совершенно не принимается во внимание трещино-образование. При расчетах по теории старения это учитывается лишь частично. Возможности построения более общих теорий длительной прочности с применением различных теорий ползучести были указаны Ю. Н. Работ-новым (1959, 1966).

    Тэги: