Явление ползучести. Длительная прочность
Если деформированное твердое тело при неизменных внешних силах предоставить самому себе, то его деформации будут постепенно увеличиваться во времени. Этот процесс называют ползучестью.
Явление ползучести не оказывает заметного влияния на деформации в металлах при нормальных и пониженных температурах, однако оно хорошо заметно при повышенных температурах. Ползучесть в телах из пластмасс, каучука и из других органических материалов дает себя знать при комнатных температурах. Характеристикой ползучести материала является диаграмма между деформацией и временем в цилиндрическом образце, растянутом при постоянной нагрузке и постоянной температуре.
Рис.5.
На (рис.5) показан характер кривых ползучести для металлов при повышенной температуре t o и различных напряжениях. В пределах начальных участков этих кривых скорость ползучести dep/dt меняется достаточно быстро, и поэтому говорят, что на этих участках имеет место неустановившаяся ползучесть. При дальнейшем увеличении времени кривые ползучести стремятся к наклонным прямым, параллельным друг другу. На этих участках скорость ползучести становится постоянной; говорят, что здесь имеет место установившаяся ползучесть.
Наиболее удовлетворительно в настоящее время изучен процесс одноосной установившейся ползучести для металлов. Зависимость между скоростью деформации и напряжением при постоянной температуре для такого процесса можно определить на основании следующих эмпирических формул:
(1)
где А, п, k, S — постоянные величины для данной температуры. Разрушение материала в процессе ползучести происходит по прошествии некоторого промежутка времени. Материал находится как бы в стадии длительной прочности. Промежуток времени от момента приложения нагрузки до момента разрушения называют периодом длительной прочности. Опыт показывает, что при малом периоде прочности разрушение сопровождается наличием значительных пластических деформаций; при большом периоде прочности разрушение носит хрупкий характер.