Экспериментально-теоретическое исследование процессов деформирования материалов с памятью формы тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

с*

0 МИНИСТЕРСТВО НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ - ' КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

КЫРГЫЗСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ДЮШЕКЕЕВ КУБАНЫЧБЕК ДООТКУЛОВИЧ

УДК 539.37

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ

Специальность 01.02.04-Механика деформируемого

твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Бишкек 1993

-Работа вшолиека в Кыргызском-техническом унивэронхстз.

Научный руководитель - кандидат <?«аакс-матзматачеоках

Наук, доцент С.А.Абдрахманов

Офйадалшк оппонецкн - доктор технических наугс.про&аоаор ' С.Еунисбоков

кандидат тохническах наук,додент Я.И.Рудаов

■Ведущая организация - Институт т: о;; с ? рут;т орок o--tgxho логнч a ci:: ■ "

проблем маааноотроошш Кириловой Рос-, публики, r.BuaiiCíi:

Easiixa состоится «■ЗЯ« JiCd-ùitâ 1993 г. в ^ часов •Па ааездапни спэцналдзнровашюгэ с02эта К 01.93,25 в Киргиз-окон теглшчесшл унивзреитоте по адрасуг 720044, Киргысотан'а г »Бишкек, проспект "лра.бб,

G диосерхгдяой можно оаиакевдтьоя' в библиотеке унааоренг'оир. Автореферат разоолан IS93 г.

Ученый оокрзтарь специализированного

Соаота К 01,53,25, кандидат фззпко-

матртгячеокмх- наук Г'.И.Исгаиэаоксй

ОВЦАЯ' зСДРАКТБРЕСШьД РАБОТЫ

Актуальность. Ктагодаря своим уникальным свойствам материалы с паглятыз формы наводят все-.более пирокое применение в технике а. медицине. В частности, сплавы этом класса используются как-элементы исполнительных и силовых механизмов. Примером применения сплавов с память» фор;,а в технике мояет слузгать термо-ыеханическое соединение деталей с помотаю труб,'изготовленных из таких гатераалов.

Несмотря на относительно ппрокое применение,-.'до недавнего врестни исследования сплавов с памятью формн носила в основном экспсрямянтальЕый характер. Лишь в последние годы опубликовано ряд работ, в котернх в рамках структурно-аналитической теории дефордзрезашя (проф.Лихачев В.А.)- рспены некоторые задачи механики материалов с- лгпягью фориа. С&на:«), пряяененае структурно-аналатэтаской геерпп к расчету коцкретгнх инженерных задач сопро-аоддаэтея Ескоссргка трудностями,'связапккми с выбором струкгур-ес ^резней я сложностью необзщшого пэтстатического аппарата.

Для апгеззрпак ргсчетов в работах /6,8/ била предложена пршиадтя теория дефор'щреззнзя гяггераядов с памятью фор:"-;. Но,

К01?ОТСр"3 2СХШ0СЦ,- связпяпиз С- величинами, входящими в оцределяю-где сог2?1у::т:с:я стой -гэорза остэнглпсъ сткрпга.-и. В частности, "3 Спло агг:ггссто -Еозе^отя хлгзрпалг при - црптлем изртэкситном

з случае изменения лапряккшг в.интервале превраще-.ттзя, по ггттано соотяс^зкяе величин фззовых деформаций в по-хтзрзчгем'и прц^огжогл нацрг"?.1=нзях при .фазовггх превращениях.

Практ:-;:ш Я'-г."г::н-,г: о-:. что при проектировании толстостенных труб для торгякеган-зеского ссадкнепзя вознй1«ают некоторые вопроса а-еоретп'-гетотго лланп. Например, неясно, какое влияние ойзест даглгязо, ¡гр'гдсЕОНисо' к трубе перед охлаждением, на величину «ьа-зелях накоплечнгх яри-прямом мзртенептном древрэцонл!.',

у^еозо спстлс^егио зткм первоначально црплопенпнм давлением

дпглочпем, ГЕнгерзруг'Лм трубой пр1 проявлении 7? ггг^.-гп ¿ерг-та в стссиенкнх услезпях.

Пастсстя работа п?лог.нсша в ссотг::тстггл с вдяаси госбэд-г-.-тзгх •:зу-и;о-ассле;тоБ^тсл'ьс:'Н" работ по тг?г;з "Прсблс.зд квганвкя паториагев, сбзарнтих. еффеитом пакятп Е"'л), утворг-

денной Мзшстепстроя народного образования рзспублшсн' Киргозстан.

Ц<мъ рзботн сосгояез з оярздедэша основных §ззнко-^ехаш1-чески параметров сплавов с паилтьа форагы, входяпах.в прикладную теории деформирования, и в шяеледаа гаконоглорноотай глехакэтескэ-го созаденля' таких сялafess, a тахасе а исследования деформации и реактивные усилий толстост eancíi трубы се^сдтью фарт.

. • в задача есслодогангш яходаяо: .

I. 3^£Е£р2й1йкгадьноа о сред злена s основных'фазнкочлехакичес-кпх шра^етров,' вяэдяцш: е фшх&ядув теорлю д^форадроващ ште-рналов с паглгкз фор:сл

а), игучеааз влвсная йгшэдешш вапряаення в-.ввтерваде• дря- ■ гая» шртенсвтй»- цр®врйщ{щщг Ёз;'Беар'чину -какеидашю EsscffUMsacß-- фаговой :

■ б) аооаедовгшив' всва?йй|' фаговрго тасффавдвнта 'попсречаой

ДЕЙОр!ЗЦ}Щ Е • рЗЗЕШЗ^ОрХЙ CÏ'JÇQSSfc ЩЛрЯГ20НЫЯ». ОТ CED- -

¿оба заданна • •

s) .сцевга взлсчаЁг иода» ..фагового преапаяенпя ювдрвда.

. 2. TecpsTaso-ç Еослодадклэ ДЬ§ОГЖД2Я-.Е

рвактпзвога драйве«;. гслс^оотезЕОй груб:: ' с' üophr.

*. „• Б 'работа ксп&^савзддсь. езк «геореш-

чоскш»,. тез п эгсЕзр^.ентЬльяг-'оÍ'üsoís: ксододоранзя. Теорзтатао-кие Есай&дозаапя провощалась .шгвестнши; катодзш каханикн дефор-каруеглого твердого ■ те£2 „ g в вкс шфакиаЕельсзг веследовзЕЦязс пршлоЕялнсь исштагдльназ гскац. ДГС 2/2,. а танжо. спе-

цаальпо •схозструсровзкгая уотгло^г». езквргакоь с-по- ■

потаю ыеханачоеккх и -'¿iSKTpa^t-ciaix. текаклетров, Еадерсянг? 'температуры осуществлялось';зфЬчрда-^лелегой тетхлоЕзра!; '■' •

Научная Выявлена • вавафадсть .кэаду. гадачикагл

кзкеиыааьно каковаэлиоЁ 'разовой .де&ормацаа '.ц .депряззная, пс^оцязь Щзтося в-'працессб_вр;а'од):;тртедса5гнаго йравраасипя' сплава. Установлено 'сортноганае' мкзду -велйчннйил поперечной и дродольной • ■да зовах деформаций 'ids. ярд. ¿ъер-лрзбейоц,- так. а в' изахершческом' ■ шгруневлда: обрагца, райотащ*аго да растяньшк.'.' Определена величина косуля' фазового -¿реэраасная. • Устаповдезгс, 'лто'в процессе яоязучвета гшерарушея- .. ' .

Показано Ер»Е«!2а»Ш1С- прикладной таорзл-д^рмяроваиия к

расчет ЕСфср:зэдк£ ТолстсстйЕЯой труба с ешлятье) йорг.сы. Пасены завлспмостп вёллягнагли гарвоначгльно. црзлогелпого давления,

накощ»шо2 фазовой дбфо$кэщш:а ргакшгвдого давлэнак трубя.

Дрз.ктпческяя пе'тноста^ Пркоадпая теория дв-форггирсвашхй штериадсз с-пашш® форма,- основанная на шявлёнваг в данной работа закокоизрисетей, псгзт бшп> использована при расчете я-проектировании силовых п испсляЕтелькю: -элемежов с паиятьэ формы раз-лгчшх устройстз и ыеханззмов (тер^омеханп^ескш. ссзвдяекш, тге-дицЕНсгсле црггЗрры^'^зртснснгнмд '¡шатата-ж и т.е.). .. '

Аттробтвтя работа. ■ Озкохлеэ результаты работы дологаны п сб-судданы на Всесеюзпшс (иенрзощ'блкэднсгссс) сегллнарах "Актуальные цроблеьн прочности"-СНсзгорсд-Денищ,рад,1339, 1991; Сашст-Петер-бург, 1992; Ухта, 1392), на Всесеюзпоа коорлдкагЕмогшгал совещании "Проблемы прочности л сзйсыостойксст энергетического сборудова-22Я™ СйрунззДЗБЭ), на П/Всессззнш сеинпвре "Технологические задачи ползучести а свэрхагастычаостз" (фрунзо, .1990), па ресдуб-лскансхсоЗ'кокферонщга "ыатемйТЕче.ское ыоцелпрояанкэ а вроблеьи азтоматззащш" (ЗрунзаДЗЭО). ' . ■ • .

'Публккаххта. По таке диссертации' опубликовано 10 работ.

Объем и структура работн. • Диссертация состоит из введе-шш, четырех глав,-заключений и; сшаа литературы, содержащего 77 налгиЗ-ноЕзлил. Работа изложена, на' 194 страницах кашиношсного текста и нгшзч'ает 67 рисунков и 2 таблицы.

; • ■ -СОВЕЕЗАШЕ ЛДССЕРХА1Щ0БЕСЙ РАБОТЫ ' - , •

Вшяз?этд' содеркпт обоснование актуальноети проблемы, в нагл сформу тр ована эдль работы. ' ' ' - -

В первой глава дан сбзор работ, посвященных исследованию фющхо-мехакических свойств материалов с памятью формы.Рассыот-. рены такие основные эффекты, проявляийиеся в сплавах с памятью, как явление памяти формы, поведение сплава при одноосном растяжении, явление' сверхупругисти, окфект генераций реактивных усилии, эффект гетогократнообратимой памяти' Форш и др. Приведены примеры. практического использования сплавов .с паглятыз форели в техвдкеи медйципе.

Показано, что несмотря на широкое применение этих сплавов,, была слабо развита механика их деформирования. В последние года профессором В.А.Лихачевым предложена структурно-аналитическая теория прочности, характеризующаяся совершенно новым подходом к описанию напряхенно-дейорглирозанного состояния материалов.' В основу этого подхода положен тезис о том, что явления деформации и разрушения следует рассматривать происходящими одновременно на многих взаимодействующих структурных уровнях. Что примечательно, в рамках этой теории наряду с другими задачами, мояно решть и задачи деформирования материалов с памятка. Однако, при применении структурно-аналитической теории к решению конкретных инженерных задач возникает определенные трудности, связанные с выбором структурных уровней и техникой вычисления. Поэтому идет процесс поиска более легкодоступных определяющих соотношений механики материалов с памятью формы.

В конце главы сформулированы задачи исследования.

Во второй глава изложены результаты -экспериментов. Для установлен^! определяющих соотношений менду напряжением, деформацией и температурой яри деформировании материалов с памятью форш необходимо знать поведение материала при различных'резинах' тррмо-силового воздействия. Базовым материалом для окспериаонтальных исследований.был выбран титано-никелевий сплав."Значения характеристических температур фазовых превращений определялись с помо- • щью метода измерения электросопротивления образца в широком интервале температур. ••..-. ..

В первой.серии экспериментов исследовано поведение образца в сл„ -гае одноосного растякения при 'различных температурах. Температура, при которой производилось'растяжение образца, достигалось двумя путями. В нервом.случае образец, находящийся при низких. температурах, нагревался до температуры испытания, во втором случае образец;сначала нагревался до температур выше конца обратного мартенситно-о превращения, затем охлаждался до температуры испытания.' Эксперименты показали, что величины таких основных механических характеристик сплава, как предел фазовой текучести и модуля .упругости £ . зависят от температуры

(рис. I). Причем эти зависимости в полуцнклах нагрева и охлаждо-ния не совпадают и,.следовательно появляется хшстерезио.

300

EDO

ICO

J.T0

А

i.

ht i У'' »

■ V I? i

h /

Ш

120

I-S i / -**

¡A Б

А а"*—

T/C

¿o

80

120

T,°C

Pno.I. Езг^сгвсвть t$23or.oro предала тсг^зестл ( А ) и модуля уцрзтсстя С Б ) от vcœopnîTpu: Л - склпздвппз.

Установлено, что значения величин предела фазовой текучести и модуля упругости ра ссматрива елгого сплава з аустенитнш состоянии приблизительно в два раза больше значении соответствуй®* величин в мартенсятном состоянии.

В следуздай серии экспериментов исследован фазовый коэффициент поперечной деформации, равный взятому по модулю отношении-поперечной фазовой деформации к продольной фазовой дефор-

мации , т.е.

^ определялся из экспериментов на растяяение при двух способах получения фазовой деформации: атермическом и изотермическом. При атермическом способе фазовая деформация генерируется в процессе прямого мартенситного превращения сплава из аусте-нкта в мартенсит под некоторым механическим напряжением (эффект пластичности превращения), а во втором случае ~ за счаг реакции "мартенсит-мартенсит" в результате изотермического деформирования образа, в ыартенситном состоянии.- В обоих случаях уровень напряжения выбирался таким образом, чтобы в образце не появилась пластическая, деформация.

При атермическом нагрузониа полная деформация £ образца слагается из упругой 'б.у , температуркой ¿V и фазовой состаЕЛяицих. С учетом этого выражение (I) для определение фазо- ; вого коэффициента поперечной деформации примет вид

ЧШЦ- . ■ ■ с» ' •

В случае изотермического нагрунешя'отсутствует температурная деформация, следовательно для определения >*,, . яда ом:

Эксперименты проводились на плоском образце, изготовленном из никелпда титана (44,3 вес % 7? — /Л ), имепцэго следующие характеристические температуры превращения: Л/я -+ 7 ,

Л/л- ~ -7, /?» - .25, А = 40°С. Продел фазовой текучести сплава в мартзнситяом состоянии бил равен ¿У" = 45 МПа.

-И I

Y

o,s

cu

ад

л п , \о п А

с. г~,1 о -

*

J.O

Т,"С

Б

0,5

0,3

ОД

•ч . л Л Ii ^ -, Г.. 1 » л ^

ао цза- з о и' ... .Лг_, д ° » *

-10

10

го

Т/С

Рпе.2. Езпяпз тсгшэратуры фззозый коэффициент Еопврзчксй дефортгацаз прн атзрмлчоском Earpyseiîns: А - жлаздегпгв, Б - погрэз,

о - цря 6* к 12,5; о -'яра 6Г = 25; Д -цря 6Г= 37,5 №а.

Деформация образца в продольном л лолерзчнси направлениях измерялась с механических тоязо&етров и тензодатчиков согн

рОТИВЛВНИЯ.

Для определения величин, входящих з (2) поступили следующим образом: образец в ауствнитнсм состоянии пагрузали некоторым напряжением, меньшим • ££ , и термахдаклировали чораз интервал!! мартенситных"превращений, в результате яего получали величины полной деформация <£ и £Г/ . Затем тсрглацпклируя образец в свободном состоянии, получали величины тесипературнкх деформаций

€т и . Наконец, накусал образец б- пределах упругости

нри различных температурах, измеряли упругие деформации . и

Д^ . Эксперименты проводились для -следрпшх трех уровней напряжений 12,5; 25; 37,5 МПа.

Как показала результаты экспериментов (рис. 2) фазовый коэффициент поперечной дефзркацаи ^ при атерглческом нагру-г.енип образца как при нагреве, так и при охлаждении не зависит ни от напряезния, ни от тбилературн и практически остается величиной постоянной для данного сплава.

Для определения •■ при изотеркдч'сскш нагруяении образец растягивали в картенедшод состояние до различных уровней ■ дз&ишции с 'нооледуЕдзй разгрузной. Загкспетсть кооргшента поперечной деформации ^ л фазового козф&шаекта поперечной дэ-фор^ацин' ^ показаны на, рис. 3. Из этого рисунка видно, что фазовый. коэффициент поперечной деформации в улругефазоБой области дефоршцай прднилзет практически лостаякзоо. зиаташга, как л при а тэр^шческоу- нагру-.ении. '

О,

ЛА ^.......

✓ \

. с/

Рас.З. Завдскхэсть коэффициента поперечной дефоркацаи ( ° ), и фазового коэффициента поперечной деформации ( ^ ) от степени дефориацид при дзотошзческок нагрухенлд.

*

Б третьей серии эксЕс-рпглекгоа спро^алядсг: модуль Сзссзого превращения яягядггз тд'.-зез (û4,S Tí-.'Л ). îîur. аглаздэ-

н::п сбрзгга "тот!.;? птсвогпд roboro г^ргетситгюго презрзеензя ■:од псстол;и-.' заср гэп-кпчузте.т рсоглз

;:з 5кспорг.:г?:7о^ Ш2 раст.т..-гг.сгп-гого Г7язлопо,

irro лг::; сг урез-

ая тсс '.ч'з „:.•■. до некоторого

л^пря.""-:-;." i;"o.r.?:T"-:eor.;r Этот ™о.не!П-

о--v.:-го р:.-уууусу.у тс.гг:сплзб":

в ауi;yy , гтг;.'. ■"".*;; пг'~':о;г"г>с':п

г.ьгдЭ'Ю .•ir.1:;-",::'. ; г гг.".;-: г;1;г•''пи.'о'.'э.-П'П

напряг" '...... • 'УУУ :уус.~ : :

r:r*y;., : г г.т1 ' " . - ------

гсспссс^ъ :::: : г. п-ту.т.-г^гэ

r.r.ci-ar-'V'iH'-^ ус'лзитгсуг:. т;го :::*". ■:".:'~ ro'r'.'j: отлого .'.*: •.—.••-•

......"'-¡У"'-" ~rr:j;-2 " ~:ууу> ::•' r".":-:": •■ :-.-_-.--) -•;птГ',;":г

jiip.vvo--;::;'"70.:0 г? сп;'?г" .г--г: со';:."::п

г И'.лн;^ ~ п. ' г;эе~рт:;е-

i'júi î-э гя.-'р'":;-^!;^., ; Р.^-о-оч " S-гол ер::;-'?1:':"

I) л".!"р г ; с по голе:::: :-::;-:сторкг.'

. 'р.а:.у z'l телу-.зег" с.згзнй

тз '.^ртз:::::.';;;-:-: оегг-оел'лд . con. г.гх лод~гргаетел

полло.рр ^.груо ."г:л:р;;рл :''^-г.-.т: презри riGinnh

'•:'! v.r.v.vy:" лгуг.т гр.огг:-".:'■" -ro/i-v? сууо Л"! дг-уп уроглег:

«

водится догрузка (разгрузи) образца напряаганш

Эксперименты проводились на црозслочЕои образца при растяжении и на цилиндрическом образце при кручения. Зклчогао -лония принималось равным 84,2 ЬПа, 2 •¿■5' = 21 tSIa.

Предел фазовой те1сучести проволока был равен — 115 '"Ts,

температуры превращений были равны JU„ = 48, Л!.; = 25,

flu - 60,- J?k = 85°С (Для краткости, а такде в виду аналогичности результатов здесьяс приводятся результата сгзлврдпзлтов на кручение). Результаты экспериментов показзлд, что в случае догрузка в интервале прямого превращения величина ка:ссимальпо накопленной фазовой дефоргсцип (кривая I, рис. 4) получатся

Г

3 !-

г

\

/

J-

Si

va:

Рис. i. c^BiiGiiboCTь .максимальн'.;:: i./Jv:o3yjC дэфор:сл:

догрузка (рдзгругха) при растя: ссдд;:: I - догРУЗка, 2 - разгрузка ( av = 84,2, ACJ =21 , 3,4 - догрукгз ( ¿'о - 0, ¿(5 - 6-1,2 п 21 . маньге. чз:;; деф^рмац:;.!, ЕЗлуадяЕая лод ,

ппплоязцлып до начала гтезрощгшия (^ирпи::; 1гу1н-л*дрп.-'й лмпгл}. йен температуры догрузки уменьшается и

3

I

цпгбжгается к глзтаггз ФазоззЗ лл лрллгл, лсд

лалрягйн:-"л f» » лл—л~злсгл so ллпа ЛСЗЛЕЛЛ'ЛЛЯ (срэя-глл лул^злт-лл с-т1?'.тгг."ч лгзг-лгг^зя п пр:

:югр";лл-. ргллз ^лх-гул-ллсго сосллд { 0) (ллл:лэ 3 п 4, слс. 4). В ра2Г'р;;з.гС1 в iîixr-.n:-:r;:o злл.лло ярогчллхлля

Скрязгл F-3. 4) bin угс-кгтге-пл сл.^лгл'-ур:' рдагруз:^ на лллолдзплол Резкой дс^лглллл: Ч~л зтс-î oö

вэлг'ггзш лзлпт «заду еллтллзлл лз:'зрлллл:, лелеллзнлей

иол кзг^члзнлялл (спался п^гг.-лпл-п .г-хк) и - з.-5" vHngî.-rx яткедоияя ллллл), .срллслз: лл-гл до глчага я>злп;глзгзя. Taicr; сбзззел, еелл гслсут.лл ir гллтзгл^рз

начала лпглего ¡гозлрглгллл, то з .»л'зулзтлгз пргър:л.з:г.'л irr-"->ii-гкггота'х болкзгя дзйорлтлзлл га ег- с елу"-ллг легда

догрузка ггоехшвздлхел ítt::i глизрат^гс, с-ллалл:: :с zvzrj *дгг»р-гада ; parprriOirrT. Щ.л разгрузка со^зла ¡л-ллгел глглгрг'ла

рл;~лл: зазлз ллйл'дгзгея aпалолггллл- -г::;".;:', -'.'ее.::"::......л,

что аллггзза Сг^гстг/гг.сл) сбрнлца v :глтгcr.z ефлелзго

лого лгларлдзлл:: аз - 'гллл: ¿л" :'' ллллглл ла "л лл"::;"- ззз~

лз;л\~л : ;?л л:лл..

В плазл сэг::гт злзсзр:л:?нгхл.":гл лгхл?дсг.с5л'1* лзузало вллл-шз способа подучелля £>г?с."зй глЪрл-г.п: л ¿3 гзллчллл ла ллл-еллллнео раалтлзл^з налзллзплз г.лаз^азчного пбразга. легзтоз-лз алого из 'пллллла тл:лла (Q t't ). Как блао

апгзтзпо, пасплл) золозг'зплл лллло делучагь ллбо атзрлачззхл:: способам,. ллсо йсчгазагз злелззлллзлл, кплэ-

лл:а рост? рзлп^ллллто л" ллл~л п n:¿o ' л,: г'лллща (глдланле? р"лглллх^о х'злрллшгхх л rc!7„c* обратного лрзлллгдглл) пгллзллзел: лз загасла ¿л с.пгззба пелучзплл 0-Лс~оД г.олзрлаллп. Еллочзно, что до урс;зл рзг::гллтпг; лзщгллллдЛ, равного прзда.лу 'Oicnacli "зл^'легл л гузтзлзглг:.: сс^тэллл:, паг:1с:л:сс;ть

дзлорлглгл: олпзла л л лллл

Gzznyzzssi ссрлл олег.. J3:.:3HXC3 блла лослл^Ела "огггосу ^лз-нлл шглучссл; нз с-'Хзлг .-:~î ^зелл. л'::згорг.л.чхг лпзг.сзлллоз ла кз::з0.л:лз.-. :; - . : - лг.л?:л'лллс ссчзплл, лзгзтел-

и под з^ой нагрузкой выдергивалась около 200 часов, посдсчего разгружалась. При разгрузка исчезла упругая деформация и осталась деформация, приобретенная зз счс-т ползучести. При вндзр:::к.а галки после разгрузки наблюдалось незначительное обратное -осдед-зИстзке. Величина нагрузки набиралась аз условия, чтооь; максимальнее напряжения балки не иравыизлз предела фазовой текучести сплава з мартенситном состоянии ( О = 160 «К-;). Эксперимент;; проводились для двух ууовиай клцрякз^зя: 34 л £5 ".На, г. з. балка нагрузглась з упругоЛ области ~y.i «згревз балки чзроз интервал обратного мзртопсптного яр*:-?рзцснс& пропзоило полноз восстановление оз исхо;,аЗй <íGp:.:n. Сто оЗотоктсг.ъстсо позволило сделать лллод, что в процзеез ползуч зегп сплзлз с пд^гшэ фор..л- гзксрлруотся йа^оззл деХ'сры&цы, хотора.-; при к»греке мз'хот исчезать.

?; тилглсл: г;:-ЗУ-: пслсл:епз ос нот... ШьПУ-аднзГ: тлелли дсл'З].:.:,;-рова:шя материалов л паалгьз формн. :.ovorj22 о;:тс1Ял:зт ловздлннл :.:.~.тзрг.2Л2 при прямом :: обратно:.: млрл.„нслтног: прзврадешус:. "рл построении теории пр.-ля'хн сладу"-.:«: допуизнпя: а) тело изотропно; и) тзоиоспловоо кзздтнстзле но зтзнвлзт пластп-:зс-делолтлцлл; ь) :п;р.гктарнст::чез1:.;з температур;: флзои;;^: плевр;;:,л:;:;::: нз завися'1.' от папряязшхя.

Цр;;;вдак;ю дгаормоц";:: в ¿ -тол: главна ьзцггавлавгв с^адт-вазтоя из тормоуи'угол , тзмизратуриои «//Г иДззо-

Boíi состлвлллл;:^::

- ,/с?/* с/ф 77. и>

С уллтел; того, л:л; в ллтсрпаллс:'т:л.:п-плтур газовых проьзл-тэллл :':;л/лл упрул'зот . лплл'лз ( «5 ) является величина::, зазлел-ллл от т;л;::лрлт,;лл ¡. л ллл .? уллтлллл: ллнен Ду^сес-нл, для тэттлул: г глаллгэ.л:.: гллбплл ~л улм/лл-углл д л:л л ллла: j'„'-малом ллелть с.-знуимзе зл-лмлллл

л ;:з;:лл. лил л; - ерлд-юз пиирл-

■'злогл ::'!лирлллл; . - сл. :зол

Эксперименты показывают', что коэффициент теплового расширения е^ при фасовах превращениях является величиной, зависящей от температуры. Тогда, с учетом изотропности материала, для цр'ряшвний температурной деформации имеем

(6)

Как показано выше, величина фазовой деформации, накопленной в процессе картзнситного превращения прямопропориионально зависит от начального напряжения , приложенного перед

превращением. В ранее опубликованных работах /6,2/эта зависимость записывалась в виде

¿т (7)

где П - модуль разового превращения материала; _

фунгцпя проведения, характеризуемая процесс - охладцения;

Мм г Мг - температуры начала и конца прямого мартенсит-ного превращения.

Дальнейшее экспериментальное исследование показало,что и при иагенеши напряжения в процессе превращения величина накапливаемой деформации изменяется пропорционально напряжению. Следовательно," обобщая формулу (7), для фазовой деформации запишем следующее вцракение:

ут (6)

/7///,, -/У*)

где - значение к "¡пряяения перед охлаждением.

Другими словами, если до температуры То- внутри интервала превращения, фазовая деформация генерировалась под некоторым напряжением и при этой температуре изменилась величина напряжения, например, стала , то величина накапливаемой деформации при дальиейпш охлаждения будет прояорцг-онзль на здцрязепшо &г

Учитквая тот факт, что величина деформации, вссстэнавли-впемой при нзгровэ, не зависит от напряяення , а зависит лазь от величины фазовой деформации- ^ , накопленной при

прямом .врсврггзшкц» дая таят фо&т иагжа аашг-

сать

С ° • ^ (9)

где Пг(т,т) - функция поведения, хзрзхтцрпзузщая процесс нагрева; Ли ^ Дм ~ соответственно, температуры начала к конца' обратного ьартекситного превращения- Заглечая, что при охлаждения ГТ?{т,т) = I, П^(^у) - 0, а лра нагреве наоборот, а такхз учитывая-еслзд Еолерочнш: деформаций, для прлраг шекия деформации Сизовых превращений ( ) имеем следуидее

выражение в тензорной форма:

^ /-■- ¿'я (Ю)

и Л*(-Т7Т} /_ г»- ** Г ) 7 ** . л. — л,. ( ^ - ^У>

где - тензор гллбнн:: напряжений перед охлавдениеа;

Т/^ - тензор главных фаговых деформаций; - среднее

напряжение; гГ^Т - .среднсс значение фазовых деформаций.

Таким образом, лриращзнае полнойдеформации в глаЕшх осях при прямом и обратном мартенситногл црезраадниязс состоят ез сулг.: деформаций, опраделяекгх енра-т-знияж (5) ,(6) п (10).

В четвертой глава изложены результаты теоретико-экспериментального исследования двфорызции толстостенной трубы, изго-.товленкой из яикелида. титана. При теоретическом исследовании термосилоЕОо воздействие ка трубу осуществлялось следуздкм образом. Труба нагружалась в ау стелит::^ состоянии некоторым начальны?,) внутрёншш давлением Рн . затем охлаадалась через интервал температур прямого шртенсктного превращения и разгружалась, в результате чего труба расширялась за счет фазовых деформаций. Дри этом значение начального давления Рн выбиралось из условия, чтобы наибольшее напряжение в трубе не превышало предел фазовой текучести материала в шргелситном

состояния.Посла, разгрузки в трубу вставлялся стврасань из материала без намята формы и эта система нагревалась до температур выше конца обратного мартенситного превращения. В процессе обратного картенсптшго превращения вследствие проявления эффекта памяти форш труба генерировала реактивное давление. Исследовалась связь меяду начальным давлением, фазовой деформацией и реактивнш давгзнием трубы. Задача решалась в рамках прикладной теории в двух постановках: плоское напряженное состояние и плоская деформация. При решении задачи принималось, что коэффициент теплового расширения не зависит от температуры, а зависимость модуля упругости от температуры линз"пая. Исследование показало, что максимальная величина реактивного давленая труби линейно зависит от величины начального давленая Ри . Показано, что до некоторого значения модуля упругости материала стерння, приблизительно равного модули упругости мэдд, максимальное реактивное давление труби изменяется пропорционально жесткости стержня. Дальнейшее увеличение жесткости нэ оказывает существенного влияния па величину максимального реактивного давления. Зазор, образовавшийся мэлду стерзнем и трубой при сборке существенно' влияет на величину реактивного давления трубы. Увеличание зазора приводит к пропорциональному уменьшение реактивного давления.

Экспериментальное исследование проводилось на толстостенной' трубе, имеющей наружный диаметр 17,23 ш, внутренний диаметр В, 89 мм и-высоту 25мм, изготовленной из никелида титана (44,8 вес. % Ъ-л/г ). Фазовую деформацию трубе задавали с по-мощьа дорнования. ее в шртенситшм состоянии. После этого в трубу плотно вставляла'стальной ст'ертень а нагревали до температуры выпе когща.обратного шртенситного превращения. Вследствие проявления эффекта намята форш труба зажимала стераень некоторым реактивным давлением. Величину максимального реактивного давления трубы, т.е. значение давления в конце обратного мар-тенситного превращения, экспериментально определяла путем изменения величины силы трения между стерннем. и трубой в момент страгавэния. Определив коэффициент трения системы "накалил ти-танэ-сталь" из экспериментов на плоских образцах, через салу трения вычисляли реактивное давление трубы.

Эксперименты'показали, чт> в рассмотренных пределах фазовой деформации максимальное реактивное давление трубы линейно зависит от величины фазовой деформации (рис. 5).На этом рисунке точками обозначено экспериментальное значение реактивного давления, а линией - теоретические значения.

200

200

100

9

' г"

• Ф-

-

с»

Р

С®

Рис. 5. Зависимость ьгзкспкального реактивного давления трубы от величины остаточной деформации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

•По результатам исследований сделаны следующие выводы:

1. Изучено влияние термосилозого воздействия на гле^сани-ческие свойства никелида титана (46,2 лес.%72-¡л ). Установлено, что при мартенситных превращениях величины модуля упругости и предела фазовой текучести сплава изменяются приблизительно

в два раза.

2. Для рассматриваемого сплава фазовый коэффициент поперечной деформации является величиной постоянной и не зависит от способа получения фазовой деформации.

3. Модуль фазового превращения, характеризующий жесткость материала на генерации фазовой деформации при прямом мартенсит-ном превращении, является для данного сплава величиной лостоян-

А • • . . •

ней. Для' никелвда -титана его ватачана приблизительно па порядок . меньше-величины модуля продольной упругоета.

4. Изменение величины, приложенного к образцу напряжения в процессе прямого ыартенситяого превращения существенно влияет на величину,изксикэлышх.фззозых деформаций. Причем, если температура- догрузка близка п . температура начала образования мартенсита, то в результате превращения накапливается большая деформация по сравнению-с тем случаем, когда догрузка производится лри температурах, близких к концу интервала превращения. Изменение напряжения в интервале обратного мар-тьнситного превращения практически не влияет на величину возвращаемой дефор*.гадая, •''.■•

5. Способ получении фазовой деформации'не влияет на величину и характер развития реактивных напряжений. ■

6. Из эксперт.'ентов на изгиб установлено, что в процессе ползучести сплава с памятью формы генерируется фазовая деформация.

7. С учетом проведенных экспериментальных, исследований развита прикладная теория деформирования материалов с памятью-формы, в частности, в определяющие соотношения введено налря-&енйе,. изменяющееся в интервале яркого мартанситного превращения. - . . . ■

8..'Решена задача о деформации толстостенной трубы с памятью формы и генерация,ею реактивного давления. Решение .представлено как .для случая плоско-напряженного состояния, так и для случая плоской деформации трубы. Получены зависимости реактивного давления от жесткости противодействия, от толшны трубы, от величины фазовой деформации и зазора. .

9. Экспериментально исследовано влияние■ ¡величины фазовой деформации трубы на величину максимального реактивного давления трубы, Показано, что з рассмотренных пределах фазовой деформации максимальное реактивное давление трубы линейно зависит

от величины фазовой депортации.

10. Представленные результаты дают основание предполагать корректность предложенной теории л применять ее лри исследовании иных задач, связанных с лозедокием материалов с памятьв формы.

Основяыз результаты диссертации оаублакдааш в следузгцих работах: •

1. Абдрахманов С .А., .Дшекеев К.Д. Прикладная теория эффекта памяти формы и их применение: Материалы-семинара. .

- г.Новгород, I9S9.. -С.98-99.

2. Абдрахманов С.А., Дшекеев К.Д. О реактивных усилиях толстостенной трубы с памятьа формы //Тезисы докладов республиканской конференции "Математическое моделирование и проблемы автоматизации." АН Кирг.ССР. -г..-Фрунзе, 1930. -C..S. .

3 . Абдрахманов С.А.,Дшекеев К.Д., й'рагамов Р.GL О влиянии ползучести на эффект памяти- фориы сплаЕа// Прог-

нозирование механического поведения материалов. Материалы ХХУ всесоюзного семинара "Актуальные проблемы прочности"-. Т.2. -г.Новгород, 1991.: -C.II2-XI4. .

4. Абдрахманов С.А., .Кунеев-В.И., Дшекеев.КД, Эффект памяти CtzNzs- при определв1ши.;реак.тиБ1Щх усилий а растянутом ствране с Друниной '///Проблема прочности а рейсмосто&соста •• энергетического.оборудования: Материалы координационного совещания, 1-7 сентября 1989 т. -г.Срунзо, 1989. -С.39.

5. Абдрахманов С.А.,' ДЗумабаей S.A., -Дшекеей. К.Д.» Ибрагимов P.IU. "О генерации напряжений в'.-прямом стеряке'с.памятью -Формы.// Технологические.задачи ползучести.и -сверхвластач- ■

. ности: -Материалы- П-всего&зного. семинара-. Тезнсы докладов. -Брунее, 1920. -G.49-5G. • ' ..' ■.

6; Абдрахманов'-.С. А.» Дшзкеав К, Д. Феноменологическая - теория эффекта отрицательной ползучести'//Проблемы, прочности.

. -1991. -0.44-48. - . ' - ".

7. Абдрахгланов- С.А., '..Дщекеез К.Д..-Изгиб и кручение брусьев' из материалов с памятью формы. -Бишкек:-'.йзд-во "йлш". 1252. -52. е.-. ••

8. Абдраиашв-С.А.,',Ддаекеев'К'.Д.- 0.закономерностях поведения "материалов с памятью -формы., при.тармоедловом. возденет- ' •бип. -Екскек: /1зд-во 19Э2. -50 .с.

9. Абдрзкглзкоз С.Л., ДетзкесвК.Д. So коне:. ¡ есно о тд д s форма -.резаная материалов ' при мартзнойтнсм превращении //■ §ункцио-' шльяо-уехапичэсклэ - свойства, сшавоз с 'мзртенситянм маха- . .. нсзмом' неупругости:. Материалы 'ХХШ-Меяреслублдкансхого семинара- "Актуальные проблкет прочности"- г.Ухта Д9Э2. ' • -С.191-201.

10.. Абдрэзханоз CA.,' Двзакесв К.Д. Деформация-материала с

эффектен памяти форкн .в интервале мартенситЕнх црввраще-• ■ ндй //Проблем прочности. -IS92. -112." -С.57-62.