在高温环境下保持外载荷一定时,会发生材料变形不断增大的情况,即发生蠕变现象,如图7-1所示。蠕变分为三个阶段:在第一阶段,蠕变速率(creep rate)由大变小,这一阶段又称为初始蠕变(primary creep);第二阶段的蠕变速率保持一定,这个阶段称为稳态蠕变(steady state creep);在第三阶段,蠕变速率随时间而不断增大,称为加速蠕变(accelerated creep)。蠕变发展到一定程度时材料发生整体断裂。图7-1所示曲线称为蠕变曲线(creep curve)。
图7-1 蠕变曲线
应力对蠕变曲线的影响如图7-2所示。当应力较小时,初始蠕变起主导作用,随着时间的增加,蠕变速率变得非常小;当应力较大时,稳态蠕变占主导地位。通常用幂函数来表示应力对蠕变的影响,即
图7-2 应力对蠕变曲线的影响
式中:mi(i=1,2,3)为应力指数,其值总是大于1;n1为初始蠕变时间指数(约为0.3)。(www.xing528.com)
式(7-1)中右端的第一项表示瞬间蠕变应变,第二项表示初始蠕变应变,第三项表示稳态蠕变应变。一般随着温度上升,稳态蠕变会更加显著。
蠕变断裂的试验结果如图7-3所示,纵坐标表示应力,横坐标表示时间(断裂或产生指定大小的应变所需时间),这个图称为蠕变强度-寿命图(design data diagram)。由图7-3,根据要求的寿命和容许的应变,可以确定相应的应力大小,即蠕变强度。
图7-3 蠕变强度-寿命图
蠕变断裂是蠕变累积而导致的结果,一般情况下,稳态蠕变阶段占据材料寿命的大部分时间,稳态蠕变速度与断裂寿命t R之间存在以下关系:
由式(7-2)推出,稳态蠕变产生的应变与所经历的时间成比例。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。