22 Вопрос

Макроскопическое напряжение. Остаточное напряжение в материале на расстоянии, сравнимом с размерами устройств тензометрии (в противоположность напряжениям в пределах очень маленьких специфических областей, таким как отдельные зерна).

Остаточные напряжения I рода (макроскопические) возникают при механической обработке, термической обработке и при фазовых превращениях металла. Они уравновешиваются в объеме всей детали, они вызваны неоднородностью силового и температурных полей внутри детали и определяется по величине деформации отрезанных элементов испытуемого образца или рентгенографически. Напряжения I рода развиваются тогда, когда степень пластической деформации неоднородна по всему поперечному сечению деформируемого тела. Когда внешняя нагрузка снимается, то участок металла растянутый больше других не дает соседним областям полностью вернуться в исходное положение и поэтому в соседних участках возникают остаточные напряжения различного знака (сжатие, растяжения).

23 Вопрос

Микронапряжения — местные остаточные напряжения 2-го рода. Они возникают в поликристаллических металлах в процессе деформации больших объемов в результате взаимодействия зерен. К остаточным напряжениям 2-го рода относят также и напряжения внутри отдельного зерна, обусловленные мозаичностью его структуры — результат взаимодействия между отдельными блоками. Эти напряжения являются следствием неоднородности физических свойств различных компонентов поликристалла, а также стесненных условий деформации отдельного зерна и анизотропии свойств внутри его. Основными причинами их возникновения являются фазовые превращения, изменения температуры, анизотропия механических свойств отдельных зерен, границы зерен и распад зерна на фрагменты и блоки при пластической деформации.

24. Причины появления сжимающих или растягивающих остаточных напряжений

Пластическая деформация металла вызывает уменьшение его плотности, а следовательно, обусловливает рост удельного объема, достигающего 0,3-0,8% удельного объема до пластической деформации. Это увеличение объема распространяется на глубину проникновения пластической деформации. Увеличению объема пластически деформированного металла препятствуют нижележащие слои. В результате этого в наружном слое возникают сжимающие, а в нижележащих слоях – растягивающие остаточные напряжения.

25. Рентгеновские методы определения остаточных напряжений

Рентгеновские методы основаны на прецизионном измерении изменений межплоскостных расстояний, определяемых по смещению дифракционной линии. Этот метод обеспечивает достаточно большую точность и позволяет измерять остаточные напряжения в изделиях сложной конфигурации, обладает высокой локальностью на глубине до 0,1 мм. С его помощью можно определять также градиенты напряжений. К недостаткам рентгеновского метода следует отнести существенное влияние структуры и размеров зерна, что особенно критично для рассматриваемого случая. Для исследования подповерхностных слоев

требуется удаление слоя металла, что делает его неприемлемым для неразрушающего контроля толстостенных конструкций. Измерения занимают много времени (до 10 минут на точку), предъявляются высокие требования к чистоте поверхности. Непосредственно измеряемой в дифрактометре величиной является смещение дифракционного профиля, которое есть следствие напряженно деформированного состояния исследуемого материала. Эта величина составляет доли градуса, и должна измеряться с погрешностью, не превышающей сотые доли градуса. Это возможно либо в лабораторных условиях, либо с применением высокоточных механических систем для перемещения измерительного прибора, что усложняет применение для крупногабаритных конструкций. Кроме того, их использование связано с возникновением рентгеновского излучения, а оборудование достаточно дорого.