Основные характеристики ползучести для конструкционных материалов обычно получают при испытании призматических (цилиндрических) образцов на растяжение при постоянной нагрузке Р. При испытаниях измеряют удлинение образца на базе l в зависимости от времени t, измеряемого от момента нагружения. Температуру Т при испытании поддерживают постоянной. В результате испытаний партии образцов при разных начальных напряженияхи одинаковой температуре получают серию первичных кривых ползучести (рис. 3.42).
Рисунок 3.42 - Первичные кривые ползучести
Если испытание каждого образца удается довести до его разрушения, то одновременно получают и характеристики длительной прочности (звездочками отмечены моменты разрушения). Обычно первичные кривые ползучести определяют для нескольких значений температуры Т.
а) Силовая деформация и стадии ползучести
Силовой деформацией называется разность между полной и температурной деформацией.
Относительную силовую деформацию ? = ? l / lо можно записать в виде
(3.50)
где - упругая деформация, возникающая в момент
нагружения;
- пластическая деформация (кратковременная), которая также
возникает в момент нагружения, если напряжение
превышает предел упругости материала;
- деформация ползучести.
Первые две составляющие деформации рассмотрены ранее. Зависимость третьей составляющей от времени имеет обычно три характерных участка (рис. 3.43), соответствующие первой I, второй II и третьей III стадиям ползучести.
Рисунок 3.43 - Кривая ползучести
На первой стадии ползучесть происходит с уменьшающейся скоростью , стремящейся к концу периода к некоторому предельному значению . Вторая стадия II характеризуется постоянной скоростью ползучести. Наконец, на третьей стадии скорость ползучести начинает расти до момента разрушения (состояние разрушения отмечено звездочкой). На первой и второй стадиях деформация образца равномерно распределена по его длине, площадь поперечного сечения мало отличается от начального значения.
На третьей стадии ползучести обычно (но не всегда) образуется местное утонение (шейка) аналогично кратковременному деформированию. При образовании шейки третья стадия протекает при увеличивающихся напряжениях, так как испытания проводятся при постоянной нагрузке Р, а площадь сечения образца уменьшается с развитием шейки. Вторая возможная причина увеличения скорости ползучести на третьей стадии — появление микротрещин, их подрастание, слияние и распространение на все сечение образца.