Главная > Физика > Сопротивление материалов (Биргер И.А.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

15. Ползучесть и длительная прочность

Влияние повышенных температур.

В современных условиях работа конструкций часто бывает сопряжена с высокими температурами. Элементы конструкций сверхзвуковых самолетов нагреваются в полете до 200°С и выше, детали газовых турбин авиационных двигателей работают при температуре 600—1000°С. С действием высоких температур приходится считаться в энергетическом и химическом машиностроении и т. д.

При повышенных температурах конструкционные материалы обнаруживают два новых свойства — ползучести и длительной прочности. Ползучестью называется возрастание пластической (остаточной) деформации при постоянных нагрузках; длительной прочностью называется зависимость разрушающих напряжений (пределов прочности) от длительности работы.

Свойства ползучести и длительной прочности проявляются у углеродистых сталей при Т > 300°С, для легированных сталей при Т > 350°С, для алюминиевых сплавов при Т > 100°С. Для некоторых материалов (полимеров, бетонов и др.) указанные свойства наблюдаются и при нормальных температурах.

В условиях повышенных температур происходит снижение обычных пределов прочности и текучести, определяемых при кратковременных испытаниях. На рис. 4.20 даны зависимости пределов прочности различных конструкционных материалов от температуры. Наиболее резкое снижение наблюдается на алюминиевых сплавах. Углеродистые стали в области 200—300°С обнаруживают некоторое повышение пределов прочности, а затем монотонное снижение. Наибольшие значения при высокой температуре показывают литые жаропрочные сплавы, содержащие 70—80% никеля.

Снижение пределов текучести при повышении температуры происходит примерно так же, как и снижение . При высоких температурах снижается значение модуля упругости на 30—40% (в предельной области температур, при которых используются материалы). При высоких температурах происходит интенсивное окисление поверхности и часто оказывается необходимым защищать поверхность специальными покрытиями.

Наиболее существенной особенностью прочности при высоких температурах является сильное влияние времени нагружения. Это объясняется тем, что, начиная с определенного диапазона температур, в материалах происходят структурные и фазовые превращения, развивающиеся во времени.

Рис. 4.20. Снижение пределов прочности при увеличении температуры (кратковременные испытания): 1 — алюминиевые сплавы (АК4-1, ВД-17); 2 — углеродистые стали (сталь 20, сталь 45); 5 — титановые сплавы ВТЗ; 4 — хромоникелевые стали; 5 — деформируемые жаропрочные сплавы на никелевой основе; 6 — литые жаропрочные сплавы на никелевой основе

При исследовании прочности элементов конструкций, работающих при высоких температурах, необходимо проводить не только кратковременные, но и длительные испытания материалов (получение кривых ползучести и определение длительной прочности).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление