Page 94 - Zmist-n2-2015

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 2. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК:539:3 621:3
ВПЛИВ ЖОРСТКОСТІ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ
ЗА ДВОВІСНОГО НАВАНТАЖЕННЯ ТРУБЧАСТИХ ЗРАЗКІВ
НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МІЦНОСТІ СТАЛІ 20 У ВОДНІ

С. Т. ШТАЮРА
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів

Побудовано діаграми осьових і тангенціальних напружень за двовісного пропорцій-
ного навантаження, яке спричиняє напружений стан (НС) різної жорсткості у трубчас-
тих ненаводнених та наводнених (10 МРа) зразках. Встановлено, що з підвищенням
жорсткості НС (χ = 0,52) за двовісного навантаження зумовлені розтягом напружен-
ня текучості та руйнування ненаводнених зразків підвищуються до 24% порівняно з
відповідними за одновісного розтягу. У наводнених зразках вони зростають лише до
13%. З підвищенням жорсткості НС інтенсивність цих напружень у перерізі зразків
спадає. Під час руйнування наводнених зразків вона вища, ніж для ненаводнених.
Ключові слова: порожнинний циліндричний зразок, жорсткість напруженого ста-
ну за двовісного навантаження, пропорційне та непропорційне навантаження,
осьові та колові напруження, характеристики текучості та міцності.
Труби, піддані двовісному навантаженню, часто застосовують у багатьох
галузях. Для оцінки їх міцності встановлюють залежність руйнівних еквівалент-
них напружень від тиску чи сумісної дії тиску і розтягу. Через вплив двовісного
навантаження на схильність матеріалу до крихкого руйнування змінюються за-
кони зміцнення та умова настання гранично-рівноважного стану, а також харак-
теристики міцності та пластичності, які суттєво відрізняються від аналогічних за
одновісного розтягу [1–6].
Оскільки більшість елементів конструкцій працює під складним наванта-
женням, то, щоб оцінити їх міцність та опірність руйнуванню, використовують
характеристики матеріалу, визначені з діаграм руйнування, побудованих за ре-
зультатами випробувань тонкостінних трубчастих зразків за різної жорсткості на-
пруженого стану (НС) під час двовісного навантаження [3, 4]. Зокрема, застосо-
вують методику, побудовану на рекомендаціях ДСТУ 4131, ДСТУ 2550 [7, 8], які
регламентують випробування трубчастих зразків розтягом та внутрішнім тиском.
Нижче встановлено вплив жорсткості НС за двовісного навантаження на ха-
рактеристики пластичності та міцності сталі 20 під дією водню.
Зразки, обладнання та методика. Випробовували тонкостінні трубчасті
зразки за пропорційної дії осьової сили та внутрішнього тиску мастила. Механіч-
ні характеристики сталі 20 за одновісного розтягу ненаводнених та наводнених
суцільних циліндричних [9] та трубчастих [7, 8] зразків усереднювали після
трьох випробувань за швидкості переміщення траверси 1 mm/min (табл. 1).
Тонкостінний трубчастий зразок мав сталу товщину робочої частини. До
його хвостовиків приварювали захопи для герметизації внутрішнього об’єму (за
випроб внутрішнім тиском мастила) та кріплення у випробувальній камері, щоб
дослідити вплив двовісності навантаження та водню на характеристики міцності
матеріалу за розтягу (рис. 1). Випробовували суцільні циліндричні (d 0 = 10 mm,

Контактна особа: С. Т. ШТАЮРА, e-mail: dept13@iapmm.lviv.ua
98