WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

На рис. 7 приведены графики зависимости температуры в средней точке стержня от времени для процесса прямого превращения, происходящего из-за охлаждения через торцы и процессов обратного превращения, являющихся следствием пропускания электрического тока различной интенсивности. По оси абсцисс время отложено в единицах сек. Начальная температура стержня равна 403 К. Температура торцов поддерживается равной 253 К. Участки замедленного изменения температуры со временем на кривых соответствуют зонам фазовых переходов. Значения силы тока равны 0.1А для кривой №2, 0.2А для кривой №3, 0.3А для кривой №4, 0.4А для кривой №5, 0.45А для кривой №6, 0.5А для кривой №7, 0.6А для кривой №8 и 0.7А для кривой №9. Кривая № 1 соответствует отсутствию электрического тока. Как видно, при недостаточной величине тока обратное превращение не происходит. Полученные диаграммы позволяют подобрать силу тока, достаточную для того, чтобы провести обратное превращение в заданное время.

На рис. 8 приведены графики распределения температуры по длине стержня для различных моментов времени и различных значений силы тока, указанных под каждым рисунком. Как видно, при достаточно высоких токах в зоне фазового перехода распределение температуры по длине стержня становится более равномерным, как для высоких, так и для низких уровней напряжений. На рис.9 приведены графики зависимости относительного смещения торца стержня от времени при прямом и обратном превращении для различных приложенных напряжений и двух значений силы тока. В рамках линейной теории такого типа графики для различных значений действующих напряжений должны быть одинаковыми и идентичны данным, полученным для очень малых напряжений. Наблюдаемые явные различия между графиками для малых и больших напряжений свидетельствуют о том, что по линейной и нелинейной теориям для смещений торца стержня при высоких действующих напряжениях получаются существенно различные результаты.

Рис. 7

Графики рис. 9 свидетельствуют о том, что если при достаточно высокой силе тока, приобретенные при прямом превращении смещения снимаются достаточно быстро и почти полностью, то для небольших силах тока процесс восстановления формы происходит очень медленно и, как правило, полного возврата не наблюдается. За достаточно большое время устанавливается стационарный режим температурного, фазового и деформированного состояния, в рамках которого некоторые зоны стержня, примыкающие к его торцу за счет охлаждения через торцы продолжает оставаться в мартенситном, и, поэтому – деформированном состоянии, а центральная часть стержня за счет пропускания электрического тока нагревается достаточно для перехода в полностью аустенитное недеформированное состояние. Между центральной зоной и торцевыми областями находятся небольшие по размеру переходные области, в которых доля мартенситной фазы возрастает от нуля на их внутренних границах до единицы на границах внешних. Размер торцевых зон уменьшается с ростом силы электрического тока. Поэтому с ростом силы тока возврат деформации становится более полным.

,

,

,

Рис. 8

Что касается величины приложенных напряжений, то в данной задаче с ростом напряжений смещение свободного торца стержня, отнесенное к смещению под той же нагрузкой свободного торца упругого стержня с аустенитным значением модуля Юнга весьма существенно падает (почти в два раза при росте напряжений от значения до значения ). Разумеется, абсолютное значение смещения с ростом приложенных напряжений возрастает, однако смещения упругого стержня с ростом напряжений растут быстрее, чем смещения стержня из СПФ.

Рис. 9

Основные результаты и выводы

  1. Экспериментально исследована зависимость девиаторной компоненты фазовой деформации полного прямого превращениям под действием постоянного растягивающего напряжения от величины этого напряжения. Установлено, что эта деформация монотонно возрастает с ростом приложенного напряжения, причем скорость этого нарастания монотонно уменьшается с ростом напряжений. Для достаточно высоких напряжений скорость нарастания деформации стремиться к нулю, а сама деформация асимптотически стремится к некоторому предельному значению.
  2. При многократном испытании образца из никелида титана на прямое превращение под действием постоянного напряжения деформация, накапливающаяся в таком процессе, увеличивается с ростом номера термомеханического цикла со стабилизацией, после которой начинается медленное падение соответствующих деформаций.
  3. Предложен алгоритм определения зависимости характерных температур прямого и обратного мартенситного превращения, происходящих под действием механических напряжений, основанный на введении допуска по изменению неупругой деформации в начале и окончании соответствующих процессов.
  4. Проведены экспериментальные исследования накопления деформаций прямого превращения при двухступенчатом нагружении. Установлено, что в случае, когда при переходе с первого этапа на второй напряжение растет, справедлива гипотеза о том, что суммарная деформация, накопленная в двухступенчатом процессе равна деформации полного прямого превращения под действием напряжения, характерного для второй ступени процесса.
  5. Предложена феноменологическая модель реверсивного деформирования при обратном мартенситном превращении, которая отражает основные качественные особенности рассматриваемого явления. В случае, когда напряжения, действовавшие при предшествующем прямом превращении и последующем обратном превращении сосны, модель предсказывает наличие реверсивных эффектов при обратном превращении в случае, если напряжение, действующее при обратном превращении, превосходит напряжение, действовавшее при предшествующем прямом превращении. В случае, когда упомянутые выше напряжения несоосны, поведение при обратном превращении зависит как от величин напряжений, так и от угла между соответствующими девиаторами. Модель содержит дополнительную постоянную материала, значение которой может подбираться из условия наилучшего соответствия результатов, даваемых моделью и экспериментальных данных.
  6. В рамках упрощенной линейной и более адекватной нелинейной теорий деформирования сплавов с памятью формы получены численные решения дважды связных задач о температурном, фазовом и деформированном состоянии стержня из СПФ при прямом и последующем обратном превращениях, вызванных охлаждением и нагревом через торцы. Установлено, что, как правило, разница между полученными решениями монотонно возрастает с ростом приложенных при фазовых переходах напряжений. Рекомендуется использовать для решения подобных задач более точную нелинейную теорию деформирования СПФ, особенно при высоких напряжениях.
  7. Выведено связное уравнение энергетического баланса для СПФ, термоупругие мартенситные превращения в которых происходят при пропускании электрического тока. Уравнение учитывает приток немеханической энергии, связанной с действием электрического тока, выделение и поглощение латентного тепла фазового перехода, и диссипативные явления.
  8. Разработан алгоритм решения связных задач об изменении электрических свойств, температурного, фазового и деформированного состояния стержней из СПФ, претерпевающих термоупругие мартенситные превращения при пропускании через них электрического тока. Полученные результаты решения таких задач позволяют подобрать силу тока, необходимую для осуществления обратного превращения за заданное время.

Список публикаций.

  1. Мовчан А.А., Чжо Ту Я Феноменологическое описание реверсивного деформирования сплавов с памятью формы при обратном превращении под действием напряжений // Механика композиционных материалов и конструкций. 2006. Т12. № 4. C. 443-458.
  2. Мовчан А.А., Чжо Ту Я Решение начально-краевых задач о прямом и обратном превращении в рамках нелинейной теории деформирования сплавов с памятью формы // Механика композиционных материалов и конструкций. 2007. Т. 13. № 4. 452-468.
  3. Мовчан А.А., Казарина С.А., Чжо Ту Я. Решение дважды связных начально-краевых задач о деформированном, фазовом и температурном состоянии элементов из сплавов с памятью формы с учетом действия электрического тока // XLVI Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» 15–17 октября 2007 года. Витебск. Беларусь: материалы конференции. Ч.1. / УО “ВГТУ” – Витебск: УО “ВГТУ”, 2007. С. 57-64.
  4. Казарина С.А., Мовчан А.А., Чжо Ту Я Экспериментальное исследование воздействия электрического тока на механическое поведение образцов из никелида титана // Материалы XIII Международного симпозиума "Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред".- М.:2007. С. 128-129.
  5. Мовчан А.А., Чжо Ту Я Связная задача о воздействии электрического тока на механическое поведение образцов из сплава с памятью формы // Материалы XIII Международного симпозиума "Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред".- М.:2007. С. 194-195.
  6. А.А. Мовчан, И.В. Мишустин, И.А.Мовчан, Чжо Ту Я. Модель нелинейного деформирования сплавов с памятью формы // Тезисы докладов XXIII сессии международной школы по моделям механики сплошной среды. (Саратов, 27 августа – 1 сентября 2007 г.), Саратов: Изд-во Саратовского университета им. Н.И. Лобачевского, С. 78.
  7. Мовчан А.А., Чжо Ту Я Решение связной термоэлектромеханической задачи для стержня из сплава с памятью формы в рамках теории нелинейного деформирования этих материалов // Механика композиционных материалов и конструкций. 2008. Т. 14. № 3. С. 443-460.
Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»