Разрыхление материала при пластической деформации. В.В. Новожилов теоретически показал, что всякая пластическая деформация сопровождается остаточным монотонным увеличением объема, которое физически можно представить как образование в теле микропустот, т.е. как "пластическое разрыхление".
В качестве причин упрочнения материала В.В. Новожилов выдвинул следующие гипотезы:
- упрочнение, обусловленное возрастанием внутреннего трения;
- упрочнение, обусловленное внутренними упругими силами межзерновой и межблочной природы.
По первой граница области упругих деформаций всесторонне расширяется, по второй - сжимается как жесткое целое. Фактически, на упрочнение влияют обе отмеченные гипотезы.
Увеличение объема пропорционально работе, затрачиваемой на пластическую деформацию.
Разжижение песка. Происходит под действием вибрационных нагрузок. Водонасыщенный песок превращается в тяжелую вязкую жидкость. Разжижение является сложным стадийным процессом, зависящим от состава и состояния грунта и вида воздействия. Со временем свойства вязкой жидкости утрачиваются и происходит упрочнение. Отдельные виды песков "плывуны" обладают высокой чувствительностью к нарушению структуры и способны длительное время пребывать в разжиженном состоянии. "Псевдоплывуны" - пески, разжижающиеся вследствие фильтрационных процессов и быстро восстанавливающих прочность.
Критическое время сопротивления материала - время, в течение которого его прочность не должна снизиться по сравнению с кратковременной больше, чем на определенную величину.
Твердость - разнообразные характеристики сопротивляемости материала деформации.
Термическая стойкость - способность материала выдерживать без разрушения переменную температуру и термические напряжения.
Ползучесть - нарастание деформаций при постоянном напряжении.
При F = 0,4...0,5 деформации ползучести пропорциональны напряжениям, т.е. имеет место линейная ползучесть. Для железобетонных конструкций интенсивное нарастание деформаций ползучести происходит в течение первых 100 суток после нагружения. После трех лет деформации ползучести затухают. Причиной их развития являются перемещения воды в порах геля, вязкие деформации гелевой составляющей и деформации скелета. При возникновении в бетоне трещин проявляются пластические деформации.
21
Устойчивость форм равновесия. Равновесие может быть устойчивым, безразличным (нейтральным) и неустойчивым. При определенных условиях может быть не единственное положение равновесия. Потеря устойчивости первоначальной формы равновесия часто является причиной исчерпания работоспособности и приводит к аварии или аварийной ситуации. Так, потеря устойчивости элемента соединительной решетки в одном из элементов мостовой фермы привела к катастрофе строящегося моста в Квебеке (Канада).
В процессе работы некоторых конструкций, например, днища в корпусе судна, предусматривается возможность потери местной устойчивости в упругой области работы материала.
Устойчивость является одним из свойств движения системы. Равновесие системы неустойчиво, если малое возмущение вызывает движение, уводящее систему от невозмущенного состояния.
Системы, теряющие устойчивость с перескоком. Примерами их являются пологая арка, хлопающая мембрана. Потеря устойчивости изгибной формы равновесия, при которой конструкция сохраняет первоначальную выпуклость вверх, сопровождается прощелкиванием в новую форму с изгибом выпуклостью вниз. При f ≤ 1,5δ мембрана неспособна к прощелкиваниям. Возможны и различные изгибные формы равновесия оболочек (например, ромбовидные вмятины цилиндрических оболочек). Системы чувствительны к несовершенствам.
Выносливость материала. При переменных во времени напряжениях материал хрупко разрушается после некоторого числа циклов изменения напряжений при условии превышения максимальными напряжениями предела выносливости.
Условный предел выносливости - величина напряжений, вызывающих разрушение при числе циклов, равным заданному.
Предел выносливости - наибольшее напряжение, при котором не наступает разрушение, как бы ни было велико число циклов нагружения.
На рис. 1.7 ... 1.14 приведены из [15] типичные кривые, характеризующие некоторые фундаментальные свойства материалов. Здесь ТM - температура плавления, G - модуль сдвига, (подробнее см. [27, 30, 71, 72, 109, 125]).
Предел ползучести - напряжение, при котором деформация ползучести через определенный промежуток времени при данной температуре получит заранее заданную величину.
Известны два механизма ползучести металлов: дислокационная и диффузионная. При небольших напряжениях движение дислокации замедляется или прекращается, но ползучесть продолжается из-за движения большого числа атомов - диффузионного течения из зоны сжатия в зону растяжения. Обобщенная диаграмма механизмов деформации приведена на рис 1.14
22
Рис. 1.8, Типичные кривые зависимости:а) - логарифма скорости деформирования от логарифма напряжений;
б) - логарифма начального напряжения от логарифма времени до разрушения;
в) - минимальной скорости ползучести от температуры;
г) - нагрузки от времени при постоянной деформации (кривые релаксации).
Рис. 1.9. Типичные кривые ползучести
для различных нагрузок
|
Рис. 1.10. Типичная кривая зависимости
скорости деформации от времени.
|
23
Рис. 1.11. Изохорные
кривые ползучести
|
Рис. 1.12. Изодеформационные
кривые
|
Рис. 1.13. Типичная реакция на ступенчатое нагружение при ползучести
|
Рис. 1.14. Влияние
разгрузки на ползучесть
|
Рис. 1.15. Карта
механизмов деформации
|
24
