Главная > Физика > Сопротивление материалов (Работнов Ю.Н.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 195. Релаксация напряжений.

Одним из проявлений ползучести является релаксация напряжений. Этим термином называется падение напряжения со временем в напряженной детали. Примером может служить ослабление натяга болтов во фланцевом соединении, схематически показанном на рис. 293. Крышка сосуда, находящегося под внутренним давлением, привернута болтами. Для того чтобы соединение было плотным, необходимо затянуть гайки достаточно туго, так, чтобы усилие в болтах от затяжки гаек было больше того усилия, которое возникает в них вследствие внутреннего давления.

Рис. 293.

При высокой температуре болтов и фланцев первоначально созданное натяжение будет со временем ослабевать, и наступит момент, когда оно сравняется с рабочим натяжением. Начиная с этого момента соединение перестает быть плотным, и газ или жидкость из сосуда начнет просачиваться через фланец.

В изделиях, имеющих концентраторы напряжений, распределение напряжений в первый момент после приложения нагрузки, как известно, бывает резко неравномерным.

Процесс релаксации приводит к тому, что концентрация напряжений со временем ослабевает, распределение напряжений становится более равномерным и максимум напряжений снимается. В этом случае влияние релаксации на прочность благотворно. Части машин, работающие при повышенных температурах, часто оказываются нагретыми неравномерно, а при неравномерном нагреве возникают температурные напряжения. Эти температурные напряжения релаксируют и оказываются вследствие этого не такими опасными, как можно было ожидать.

Для того чтобы осуществить опыт на релаксацию в чистом виде, необходимо сообщить образцу упругую деформацию и удерживать его при этой постоянной деформации, измеряя зависимость напряжения от времени.

Рис. 294.

На рис. 294 приведены кривые релаксации для хромомолибденовой стали.

Для материалов, подчиняющихся уравнению состояния (194.3), кривая релаксации может быть получена из кривых ползучести. Действительно, если из опытов на ползучесть определить, например, константы в уравнении (194.3), то вследствие универсального характера этого уравнения оно должно быть пригодно и для случая релаксации. Положим . Тогда

Внесем в уравнение (194.3) и разделим переменные. Получим:

Левая часть интегрируется только тогда, когда — целое число. Однако для произвольного а это интегрирование всегда можно выполнить численно; таким образом, будет найдена зависимость между временем i и пластической деформацией или напряжением . На рис. 294 пунктиром построены кривые релаксации, рассчитанные на основании кривых ползучести для той же стали. Расчет кривых релаксации по кривым ползучести возможен не всегда; для структурно неустойчивых материалов и для больших длительностей уравнение состояния может не выполняться.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление