Что такое изохронные кривые

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Изохронная кривая

Изохронные кривые для данного полуцикла деформирования зависят от предыстории циклического нагружения, которая проявляется прежде всего через функцию общего времени деформирования, учитывающую частоту активного нагружения, а также наличие или отсутствие выдержек. [1]

Схема изохронных кривых статической ползучести показана на рис. 4.7, а. Изохронные кривые циклического деформирования ( повторное нагру-жение в сочетании с ползучестью при выдержке под нагрузкой) показаны на рис. 4.7, в. Изохронные кривые для данного полуцикла деформирования зависят от режима предыдущего циклического нагружения, что проявляется прежде всего через функцию общего времени деформирования, учитывающую частоту активного нагружения, а также выдержку. [4]

Схема изохронных кривых статической ползучести показана на рис. 2.3.12, а, причем т 0 соответствует мгновенной статической кривой, все другие кривые представляют собой изохронные кривые ползучести. Приведено семейство мгновенных кривых циклического деформирования ( т 0), что соответствует случаю отсутствия ползучести. [5]

Преобразование подобия для изоциклических и изохронных кривых осуществляется с помощью функций подобия по числу циклов и по времени. Эти функции и их параметры определяются из системы базовых экспериментов, выполняемых при мягком нагру-жении с выдержками и без выдержек при различных уровнях амплитуд напряжений с варьируемыми скоростями деформирования и временами выдержек в цикле. [8]

Расчет ведется по изохронным кривым ползучести в разное время нагружения. [10]

Наблюдаемые расхождения между изохронными кривыми ползучести для простого и плоских напряженных состояний вызваны, по-видимому, некоторой начальной анизотропией образцов, изготовленных из экструзионных труб. [12]

Данные расчета с использованием изохронных кривых ( рис. 5.22) показывают, что изменение напряжений с течением времени существенно замедляется. [14]

Ранее было отмечено, что изохронные кривые могут быть описаны различными функциями нелинейности. [15]

Источник

Что такое изохронные кривые

ГОСТ 34368.2-2017
(ISO 899-2:2003)

Метод определения ползучести при трехточечном изгибе

Plastics. Method of determination of flexural creep by three-point loading

Дата введения 2018-06-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Инновации будущего» совместно с Автономной некоммерческой организацией «Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов» при участии Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов» на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 «Композиты, конструкции и изделия из них»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 ноября 2017 г. N 52-2017)

За принятие проголосовали:

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2017 г. N 1911-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34368.2-2017 (ISO 899-2:2003) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2018 г.

Оригинальный текст этих структурных элементов примененного международного стандарта и объяснения причин внесения технических отклонений приведены в дополнительном приложении ДА.

Измененные отдельные фразы выделены в тексте курсивом.

Потребности национальных экономик стран, указанных выше, и/или особенности межгосударственной стандартизации учтены в дополнительном пункте 5.1.2, который выделен путем заключения его в рамку из тонких линий, а информация с объяснением причин включения этого положения приведена в виде примечания.

Дополнительные ссылки, включенные в текст стандарта для учета особенностей межгосударственной стандартизации, выделены полужирным курсивом*.

В настоящий стандарт не включен подраздел 7.3 примененного международного стандарта, так как он носит справочный характер. Оригинальный текст невключенных структурных элементов международного стандарта приведен в дополнительном приложении ДБ.

Исключены ссылки на ИСО 62:1999, ИСО 472:1999 вместе с положениями, в которых они приведены.

Внесение указанных технических отклонений направлено на учет целесообразности использования ссылочных межгосударственных стандартов вместо ссылочных международных стандартов и особенности межгосударственной стандартизации.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДВ.

Наименование настоящего стандарта изменено для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).

В настоящем стандарте ссылки на международные стандарты заменены соответствующими межгосударственными стандартами. Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДГ

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2019 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на жесткие и полужесткие пластмассы и устанавливает метод определения ползучести при трехточечном изгибе.

Настоящий стандарт также распространяется на наполненные и армированные пластмассы (полимерные композиты).

Настоящий стандарт не распространяется на ячеистые пластмассы.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 4648-2014** (ISO 178:2010) Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб

ГОСТ 12423-2013** (ISO 291:2008) Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)

ГОСТ 32656-2014 (ISO 527-4:1997, ISO 527-5:2009) Композиты полимерные. Методы испытаний. Испытания на растяжение

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

ползучесть (creep): Суммарная деформация, развивающаяся во времени под воздействием постоянной нагрузки.

3.2 изгибающее напряжение , МПа (flexural stress): Напряжение, возникающее на поверхности образца в середине между опорами.

3.3 прогиб , мм (deflection): Расстояние, на которое отклоняется от своего первоначального положения верхняя или нижняя поверхность образца при приложении нагрузки посередине между опорами.

3.4 деформация изгиба при ползучести , % или безразмерная величина (flexural-creep strain): Деформация, возникающая на поверхности образца в результате воздействия напряжения в любой момент времени t в ходе проведения испытания на ползучесть.

3.5 модуль ползучести при изгибе , МПа (flexural-creep modulus): Отношение изгибающего напряжения к деформации изгиба при ползучести.

3.7 долговечность (time to rupture): Время между моментом приложения к образцу полной изгибающей нагрузки до момента его разрушения.

3.8 предел ползучести при изгибе (creep-strength limit): Начальное напряжение, при котором происходит разрушение образца ( ) или достигается заданная деформация изгиба ( ) после истечения заданного времени t, при заданной температуре и относительной влажности.

3.9 начальное расстояние между опорами (пролет) L, мм (initial distance between specimen supports; span): Начальное расстояние между линиями, проходящими через точки контакта образца с опорами по нормали к поверхности образца.

4 Оборудование

4.1 Испытания проводят на испытательной машине, обеспечивающей нагружение на изгиб и поддержание нагрузки с погрешностью ±1% заданной нагрузки, возможность регулирования скорости нагружения образца.

4.2 Испытательная машина должна быть снабжена траверсой, по которой могут перемещаться две опоры, и нагружающим наконечником, как показано на рисунке 1.

Радиус закругления краев опор должен составлять:

Радиус закругления нагружающего наконечника должен составлять (5,0±0,1) мм.

Траверса должна обеспечивать неподвижность опор при испытаниях и иметь цену деления шкалы 1 мм, позволяющую устанавливать опоры на заданном расстоянии.

4.3 Для измерения прогиба образца используют приборы бесконтактного или контактного типа, которые крепят таким образом, чтобы не оказывать влияние на характеристики образца, погрешность измерения которых должна составлять ±0,01% максимального значения прогиба.

4.4 Секундомер или часы с погрешностью измерения не более ±0,2 с.

Источник

Временные уравнения состояния и критерии длительной прочности

Вязкие (или реологические) свойства твердых тел устанавливаются главным образом по данным опытов на ползучесть. Ползучестьюназывается накапливание деформации во времени при постоянном напряжении.

Рис. 22. Общий вид кривой ползучести

На рис. 22 показана типичная кривая ползучести при фиксированном эффективном напряжении сжатия (или растяжения) и определенных внешних условиях (температура, давление, влажность). На этой кривой выделяют условно три стадии ползучести:

АВ – неустановившаяся, она характеризуется уменьшением скорости деформации;

ВС – установившаяся, скорость постоянная;

СД – прогрессирующая, скорость деформации растет вплоть до момента разрушения.

Деформация образца на первом участке сопровождается структурными изменениями, которые затрудняют ползучесть, происходит упрочнение. Выход на участок ВС означает, что материал исчерпал способность упрочняться, и вследствие этого уменьшилась скорость деформации. Ускоренная ползучесть на участке СД объясняется зарождением и развитием трещин. Участок вертикальной оси 0А соответствует мгновенной деформации , коротая в зависимости от уровня напряжения может быть либо упругой, либо содержать мгновенную пластическую деформацию. В любой момент времени полную накопленную деформацию можно определить в виде суммы , где — деформация ползучести.

Рис. 23. Серия кривых ползучестиРис. 24. Семейство изохронных

1. Теория старения.Для описания участков кривой ползучести используются различные теории (гипотезы). Так, для описания первых двух участков кривой чаще других используется теория старения, согласно которой полная деформация является функцией напряжения и времени при фиксированных внешний условиях (давление, температура, влажность и т.д.), т.е. . Эта функция задается серией кривых ползучести, которые затем перестраиваются в изохронные кривые в координатах . Техника подобной перестройки очевидна. Проведем вертикальную прямую, соответствующую . Точки пересечения этой прямой с кривыми ползучести определяют пары значений и . Построив их в соответствующей системе координат, получим кривую для момента времени . Подобным образом строятся кривые для других моментов времени. Эту серию кривых называют семейством изохронных кривых. Кривая мгновенного деформирования (t = 0) также является изохронной.

Экспериментально установлено, что совокупность изохронных кривых можно описать с помощью следующей эмпирической формулы

, (2.83)

где — параметры ползучести.

Для вязкопластичного тела функция нелинейная, определяется согласно (2.68). Для вязкоупругого тела , и с учетом (2.83) деформацию вычисляют по формуле

. (2.84)

Рис. 25. К определению параметров ползучести

а – деформационная кривая; б – исходная кривая по ползучести; в – преобразованная кривая по текучести

.

Откуда — величина отрезка, отсекаемого построенной прямой на оси ординат, а — ее угловой коэффициент. Естественно, более точные результаты получатся, если использовать несколько кривых ползучести.

Характерно, что параметр близок к 0,3 для различных горных пород.

По теории старения для описания сложного напряженного состояния

пользуются теми же уравнениями обобщенного закона Гука [см формулу (2.73)], в которых надо модули упругости G и пластичности заменить функциями времени и соответственно.

Ниже приведены средние значения параметров и для некоторых горных пород при времени, заданном в с.

коэффициенты
Песчаник	0,0046	0,283
Известняк	0,0067	0,299
Глина кембрийская	0,01	0,2
Аргеллит	0,0158	0,279
Алевролит	0,0368	0,285
Галит	0,085	0,2
Каменная соль	0,15	0,246

Благодаря простоте и удобству, теория старения нашла широкое применение в практике инженерных расчетов. Но в силу того, что эта теория исходит из опытов на ползучесть при постоянных нагрузках, ею можно пользоваться только в условиях постоянства напряженного состояния или медленного монотонного его изменения.

Для общего случая действия нагрузки на твердое тело используют уравнения состояния хорошо разработанной теории наследственной ползучести.

Источник

Что такое изохронные кривые

Наиболее простой теорией ползучести является теория старения. В соответствии с этой теорией должна существовать зависимость

где — суммарная деформация и напряжение при простом растяжении, t и Т — время и температура нагружения. В соответствии с равенством (94) суммарная деформация

Для сложного напряженного состояния зависимость (96) относится к интенсивностям деформаций и напряжений:

или в другой форме

Интенсивность суммарной деформации (упругости, пластичности и ползучести) определяется интенсивностью напряжений, временем и температурой нагружения.

Для стационарного режима нагружения ) зависимость

может быть определена из эксперимента (кривых ползучести). Основная гипотеза теории старения состоит в том, что зависимость (99) справедлива при нестационарном нагружении

Расчет ползучести основывается на кривых ползучести (см. разд. 15), построенных при постоянных температурах для различного уровня напряжений. На рис. 5.17 показана сетка кривых ползучести при напряжениях

По оси абсцисс откладывается время, по оси ординат — деформация при растяжении стержня (образца) при постоянном напряжении. В момент (начало отсчета) начальная деформация соответствует мгновенной деформации (упругой или упругопластической) в результате действия приложенного напряжения.

Рис. 5.17. Построение изохронных кривых ползучести (б) по сетке кривых ползучести (а)

при построении кривых ползучести так же, как и кривых деформирования, не учитывается.

Если провести сечение , например то прямая пересечет кривые ползучести в точках которым соответствуют деформации ползучести .

В каждой точке известно значение действующего напряжения Эти данные позволяют построить зависимость

На рис. 5.17 кривая (101) проходит через точки Зависимость (101) выражает изохронную кривую ползучести для времени t.

Для начального значения времени t = 0 изохронная кривая совпадает с обычной кривой деформирования при растяжении стержня. Сетку кривых деформирования можно представить в виде поверхности суммарных деформаций при ползучести (рис. 5.18) в координатах

Плоскости (на рис. 5.18 они заштрихованы) при пересечении с поверхностью образуют изохронные кривые ползучести.

Рис. 5.18. Поверхность суммарных деформаций при ползучести

По теории старения, которая излагается в трактовке Ю. Н. Работнова, ползучесть приводит к уменьшению упругопластического сопротивления материалов — с увеличением времени условные кривые деформирования понижаются, материал «состаривается».

Отметим, что деформации ползучести возникают и при напряжениях, меньших предела текучести, и потому «понижение» происходит и на упругом участке условных кривых деформирования.

После нахождения изохронных кривых ползучести задача сводится к расчету упругопластического тела по деформационной теории пластичности (разд. 19). Для начального момента времени расчет полностью совпадает с определением напряжений деформаций по деформационной теории пластичности.

Для момента времени t проводится точно такой же расчет, но в качестве кривой деформирования принимается изохронная кривая ползучести для соответствующего момента времени.

Модели ползучести, основанные на теории старения, пригодны для описания монотонного, или стационарного, нагружения, процессов релаксации (падения) напряжений при неизменной деформации.

Основным недостатком теории старения является отрицание влияния истории нагружения. Из уравнения (98) следует, что в момент времени t данному напряжению соответствует определенная деформация ползучести. Следовательно, если напряжение мгновенно возрастет, то должна мгновенно увеличиться и деформация ползучести, что, конечно, произойти не может.

Более правильно считать, как это делается в других теориях ползучести, что при мгновенном возрастании напряжений подобным образом увеличивается скорость ползучести.

Источник