Содержание статьи

    ПОЛЗУЧЕСТЬ

    ПОЛЗУЧЕСТЬ медленное деформирование тела под действием постоянной нагрузки. Иногда этот термин используют в более общем смысле для обозначения неупругих процессов изменения во времени деформаций и напряжений в телах различной природы, таких как пластики, горные породы, бетон, органические материалы, лед и др. Изучением ползучести и, вообще, деформаций и текучести таких материалов занимается реология. Классическая область исследований теории ползучести – это деформации металлов и сплавов при высоких температурах.

    Основной эффект можно наблюдать в таком опыте: находящийся при достаточно высокой температуре образец подвергается действию постоянной растягивающей нагрузки, в процессе опыта записывается деформация как функция времени.

    Типичная кривая ползучести представлена на рис. 1. Вертикальный отрезок OA изображает мгновенную деформацию в момент приложения нагрузки; участок кривой AB дает рост деформации во времени при постоянной нагрузке: видно, что скорость деформирования v(t), равная производной de / dt, убывает, AB – участок неустановившейся ползучести, после которой наступает установившаяся ползучесть с постоянной скоростью de / dt = const, которая существенно зависит от величины приложенного напряжения. Третий участок CD характеризуется возрастанием скорости и заканчивается разрушением образца. Деформации ползучести аналогичны пластическим деформациям с одним отличием: если полностью разгрузить образец, то обнаруживается явление возврата или обратной ползучести (рис. 2): в момент разгрузки мгновенно исчезает начальная упругая деформация (отрезок BC); после этого ненагруженный образец продолжает укорачиваться, и кривая CD, имеющая горизонтальную асимптоту ED, иллюстрирует этот процесс. Обычно деформация возврата составляет небольшую долю деформации ползучести и в расчетах ею обычно пренебрегают.

          Типичная кривая ползучести            Явление возврата или обратной ползучести

    На рис. 3 и 4 приведены качественно похожие семейства кривых: первое представляет собой типичные кривые ползучести, построенные в экспериментах при одинаковой температуре, но при разных напряжениях; вторая – при одинаковых напряжениях, но различных температурах.

          На рис. 3 и 4 приведены качественно похожие семейства кривых: первое представляет собой типичные кривые ползучести, построенные в экспериментах при одинаковой температуре, но при разных напряжениях; вторая – при одинаковых напряжениях, но различных температурах.

    Скорость ползучести на установившемся участке существенно зависит от температуры и от действующего напряжения. Если аппроксимировать степенной функцией экспериментальную зависимость скорости от напряжения,

    v = const s\up12n

    то оказывается, что показатель n в разных случаях имеет величину от 3 до 12. Это означает, что уравнения, описывающие ползучесть металлов при высоких температурах должны быть сильно нелинейными, поэтому методы реологии, использующие в основном линейные и близкие к линейным уравнения, не используются в теории ползучести металлов, которая исторически развивалась независимо от реологии и была логически связана скорее с теорией пластичности металлов как пластичность при высоких температурах.