§ 3. Ползучесть, усталость, пластичность

В этих случаях можно ограничиться двумя параметрами состояния:

а) параметром упрочнения вызывающим убывание скорости ползучести на первом этапе; мы рассмотрим уравнения этого типа несколько позднее;

б) параметром поврежденности образование межзеренных микротрещин эквивалентно уменьшению эффективной площади поперечного сечения образца, так что эффективное напряжение о не равно в точности

Вот почему на третьей стадии ползучести происходит увеличение скорости ползучести. Когда со достигает значения единицы, эффективная площадь стремится к нулю, и образец ломается.

При достаточно высоких температурах упрочнение не играет никакой роли, и основное влияние оказывает параметр Уравнения, описывающие поведение материала, имеют вид

Параметр со понимается здесь в несколько более широком смысле, чем в уравнении (3.1). Сейчас уже не говорится о плотности микротрещин или об уменьшении эффективной площади сечения. Здесь со понимается как параметр, монотонно растущий с увеличением плотности микротрещин, имеющий в начале опыта значение О, а в момент разрушения 1.

Аналогичная теория может быть построена для описания явления усталостного разрушения. Если пренебречь изменениями структуры внутри цикла, то для цикла можно получить выражение

Здесь под понимается необратимая деформация, накопленная к моменту, соответствующему циклу. Внутри каждого цикла нагружения параметр предполагается постоянным. Теории данного вида были предложены А. Г. Костюком для обычной усталости и Левиной — для малоцикловой (100—200 циклов).

Если мы вернемся к традиционной пластичности, то можем обратиться к классической диаграмме напряжение — деформация (оси в и а на рис. 2). Если не производить разгрузки, то нельзя определить, является данный материал нелинейно-упругим или пластическим. В случае чистой пластичности линия разгрузки будет прямой, параллельной линейно-упругому участку диаграммы (рис. 2).

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

С другой стороны, можно представить себе упругий материал, подчиняющийся закону Гука в первом приближении. Растяжение образца сопровождается образованием микротрещин, т. е. увеличением параметра понимаемого, например, в смысле формулы (3.1). Диаграмма напряжение—деформация будет похожей на диаграмму идеально-пластического тела, и при нагружении образца различить эти две диаграммы будет невозможно. Но у упругого материала деформация в любой момент - остается чисто упругой. (Нелинейность диаграммы есть следствие уменьшения площади поперечного сечения образца.)

Разгрузка будет происходить по прямой линии, направленной к началу координат, как показано на рис. 3. Так называемая деструктивная пластичность характерна для полимерных материалов. Соответствующая диаграмма представлена на рис. 4. Пластичность, соответствующая данному телу, имеет почти всюду - разрушающий характер.

Образование мелких внутренних трещин наблюдается и в металлах: имеются данные металлографического анализа этого явления и существуют попытки введения описанных концепций в теорию пластичности. Мы вернемся к этому вопросу несколько позже.