Релакса́ція напру́жень у матеріалознавстві (англ. stress relaxation) — самовільне зменшення напружень у матеріалі, пов'язане з перерозподілом між пружною і пластичною деформаціями.
Загальні положення
Напруження, що зазнають релаксації або спеціально можуть бути створені при складанні вузлів машин і установок для забезпечення нормальної роботи останніх (наприклад, кріпильні з'єднання, пружні елементи), або вони неминуче виникають в процесі виготовлення деталей (технологічні напруження). Зокрема, релаксація напружень може спостерігатися при вилежуванні деталі після термічної обробки, при низькотемпературному відпуску, при змінному навантаженні в умовах заданої амплітуди деформації тощо. Дослідження показують, що релаксація напружень може відбуватися в різних металах і сплавах при нормальній, високих, а в ряді випадків і за низьких температур.
Вважається доведеним, що релаксація напружень (подібно до повзучості) є результатом як зсувних дислокаційних, так і дифузійних процесів. Процеси першого типу пов'язані з кооперативним пересуванням групи атомів (наприклад, по площинах зсувів). Процеси другого типу — з індивідуальним переміщенням окремих атомів як біля границь зерен основної структури, так і по всьому об'єму полікристала. Переважна роль того чи іншого явища, яке обумовлює процес релаксації, залежить від робочої температури і від рівня діючих напружень.
Стійкість матеріалу до релаксації напружень можна підвищити за допомогою:
- термічної обробки, що забезпечує оптимальну для релаксаційної стійкості структуру;
- стабілізації, що збільшує опір релаксації (і повзучості) на першій стадії процесу;
- термомеханічної обробки;
- повторних навантажень.
Закономірності, що спостерігаються при релаксації напружень
Процес релаксації напружень можна продемонструвати таким способом: зразок довжиною l закладається у захопні пристрої випробувальної розривної машини й розтягується на величину Δl й утримується у такому стані.
Зниження напружень при релаксації відбувається внаслідок поступового зменшення пружної деформації і приросту на ту ж величину в'язкопружної та в'язкопластичної складових деформації. Повна деформація на початку деформування дорівнює пружній і є сталою. Але з перебігом часу пружна деформація «перероджується» у пластичну і напруження в матеріалі прямують згодом до нуля, матеріал розвантажується.
Процес релаксації можна розбити на декілька стадій, але найчастіше виділяють дві стадії: першу, протягом якої зниження напружень у навантаженій деталі відбувається швидко зі значним спаданням швидкості релаксації, і другу, протягом якої зниження напруження відбувається значно повільніше з поступово спадною швидкістю релаксації. Тривалість першої стадії суттєво залежить від виду матеріалу, а також величини температури й початкового напруження.
Переважно вважають, що наростання в'язкопластичної складової деформації в процесі релаксації схоже до наростання її в умовах повзучості. Однак швидкість релаксації не можна ототожнювати зі швидкістю повзучості, оскільки механізм виникнення й наростання в'язкопластичної деформації в умовах релаксації дещо відрізняється. При релаксації зменшення напружень у деталі викликається наростанням в'язкопластичної деформації за рахунок пружної в умовах сталої довжини зразка (деталі), а при повзучості наростання в'язкопластичної складової деформації відбувається виключно за рахунок видовження. При цьому загальна деформація в умовах повзучості буде значно більшою, ніж деформація, досягнута в умовах релаксації.
Див. також
- Релаксація напружень гірських порід
- Залишкові напруження
Примітки
- ДСТУ 2825-94 Розрахунки та випробування на міцність. Терміни та визначення основних понять.
Джерела
- Борздыка А. М. Релаксация напряжений в металле и сплавах / А. М. Борздыка, Л. Б. Гецов. — М.: Металлургия, 1972. — 304 с.
- Гинцбург Я. С. Ограниченная ползучесть деталей машин / Я. С. Гинцбург. — М.: Машиностроение, 1968. — 249с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Relaksa ciya napru zhen u materialoznavstvi angl stress relaxation samovilne zmenshennya napruzhen u materiali pov yazane z pererozpodilom mizh pruzhnoyu i plastichnoyu deformaciyami Zagalni polozhennyaZalezhnist a deformaciyi i b napruzhennya vid chasu v umovah relaksaciyi Napruzhennya sho zaznayut relaksaciyi abo specialno mozhut buti stvoreni pri skladanni vuzliv mashin i ustanovok dlya zabezpechennya normalnoyi roboti ostannih napriklad kripilni z yednannya pruzhni elementi abo voni neminuche vinikayut v procesi vigotovlennya detalej tehnologichni napruzhennya Zokrema relaksaciya napruzhen mozhe sposterigatisya pri vilezhuvanni detali pislya termichnoyi obrobki pri nizkotemperaturnomu vidpusku pri zminnomu navantazhenni v umovah zadanoyi amplitudi deformaciyi tosho Doslidzhennya pokazuyut sho relaksaciya napruzhen mozhe vidbuvatisya v riznih metalah i splavah pri normalnij visokih a v ryadi vipadkiv i za nizkih temperatur Vvazhayetsya dovedenim sho relaksaciya napruzhen podibno do povzuchosti ye rezultatom yak zsuvnih dislokacijnih tak i difuzijnih procesiv Procesi pershogo tipu pov yazani z kooperativnim peresuvannyam grupi atomiv napriklad po ploshinah zsuviv Procesi drugogo tipu z individualnim peremishennyam okremih atomiv yak bilya granic zeren osnovnoyi strukturi tak i po vsomu ob yemu polikristala Perevazhna rol togo chi inshogo yavisha yake obumovlyuye proces relaksaciyi zalezhit vid robochoyi temperaturi i vid rivnya diyuchih napruzhen Stijkist materialu do relaksaciyi napruzhen mozhna pidvishiti za dopomogoyu termichnoyi obrobki sho zabezpechuye optimalnu dlya relaksacijnoyi stijkosti strukturu stabilizaciyi sho zbilshuye opir relaksaciyi i povzuchosti na pershij stadiyi procesu termomehanichnoyi obrobki povtornih navantazhen Zakonomirnosti sho sposterigayutsya pri relaksaciyi napruzhenProces relaksaciyi napruzhen mozhna prodemonstruvati takim sposobom zrazok dovzhinoyu l zakladayetsya u zahopni pristroyi viprobuvalnoyi rozrivnoyi mashini j roztyaguyetsya na velichinu Dl j utrimuyetsya u takomu stani Znizhennya napruzhen pri relaksaciyi vidbuvayetsya vnaslidok postupovogo zmenshennya pruzhnoyi deformaciyi i prirostu na tu zh velichinu v yazkopruzhnoyi ta v yazkoplastichnoyi skladovih deformaciyi Povna deformaciya na pochatku deformuvannya dorivnyuye pruzhnij i ye staloyu Ale z perebigom chasu pruzhna deformaciya pererodzhuyetsya u plastichnu i napruzhennya v materiali pryamuyut zgodom do nulya material rozvantazhuyetsya Proces relaksaciyi mozhna rozbiti na dekilka stadij ale najchastishe vidilyayut dvi stadiyi pershu protyagom yakoyi znizhennya napruzhen u navantazhenij detali vidbuvayetsya shvidko zi znachnim spadannyam shvidkosti relaksaciyi i drugu protyagom yakoyi znizhennya napruzhennya vidbuvayetsya znachno povilnishe z postupovo spadnoyu shvidkistyu relaksaciyi Trivalist pershoyi stadiyi suttyevo zalezhit vid vidu materialu a takozh velichini temperaturi j pochatkovogo napruzhennya Perevazhno vvazhayut sho narostannya v yazkoplastichnoyi skladovoyi deformaciyi v procesi relaksaciyi shozhe do narostannya yiyi v umovah povzuchosti Odnak shvidkist relaksaciyi ne mozhna ototozhnyuvati zi shvidkistyu povzuchosti oskilki mehanizm viniknennya j narostannya v yazkoplastichnoyi deformaciyi v umovah relaksaciyi desho vidriznyayetsya Pri relaksaciyi zmenshennya napruzhen u detali viklikayetsya narostannyam v yazkoplastichnoyi deformaciyi za rahunok pruzhnoyi v umovah staloyi dovzhini zrazka detali a pri povzuchosti narostannya v yazkoplastichnoyi skladovoyi deformaciyi vidbuvayetsya viklyuchno za rahunok vidovzhennya Pri comu zagalna deformaciya v umovah povzuchosti bude znachno bilshoyu nizh deformaciya dosyagnuta v umovah relaksaciyi Div takozhRelaksaciya napruzhen girskih porid Zalishkovi napruzhennyaPrimitkiDSTU 2825 94 Rozrahunki ta viprobuvannya na micnist Termini ta viznachennya osnovnih ponyat DzherelaBorzdyka A M Relaksaciya napryazhenij v metalle i splavah A M Borzdyka L B Gecov M Metallurgiya 1972 304 s Gincburg Ya S Ogranichennaya polzuchest detalej mashin Ya S Gincburg M Mashinostroenie 1968 249s
