Температурное напряжение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

Кафедра физики металлов и материаловедения

Курсовая работа

по дисциплине

«ТЕПЛОФИЗИКА»

              Исполнитель:

              студент гр.      622631                      Русакова Е.О.              

              Руководитель:                           Титова Ю.Е.

Тула 2016

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Что такое температурные напряжения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Виды напряжений и их источники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Классификация методов определения остаточных напряжений . . . . 21

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Введение

Задачей металловеда является получение материалов с требуемым комплексом свойств. Этих целей он может достичь, подвергая исходный металлический материал различным видам обработки. На практике очень часто применяется термообработка заготовок и изделий.

Нагрев, деформация и охлаждение, которые производятся с целью изменения физико-химического, структурного или геометрического состояния материала, вызывают появление в материале внутренних температурных напряжений.

Поэтому целью данной работы будет рассмотрение различных видов температурных напряжений. В рамках работы будет рассмотрена классификация напряжений в твёрдых телах, вызванных их нагревом и охлаждением. Так же будут выяснены причины и механизмы возникновения различных типов этих напряжений, а так же способы их измерения на лабораторных образцах и в случае готовых изделий.

Что такое температурные напряжения

Температурное напряжение  — вид механического напряжения, возникающего в какой-либо среде вследствие изменения температуры либо неравномерности её распределения. Температурные напряжения могут возникать как в твёрдых телах, так и в газах.

В твёрдом теле температурные напряжения возникают из-за ограничения возможности теплового расширения (или сжатия) со стороны окружающих частей тела или со стороны других тел, окружающих данное.

На практике, например при термической обработке изделий, они играют важную роль, потому как имеют многочисленные проявления:

- в процессе обработки деформируют материал, иногда до разрушения, или изменяют процесс структурных превращений;

- в процессе эксплуатации влияют на поведение материала за счёт взаимодействия с внешне приложенными напряжениями.

Эти напряжения, если они не сняты по окончанию обработки, являются наименее известным моментом для деталей, поступающих в эксплуатацию.

Виды напряжений и их источники

Во многих случаях возникновение остаточных напряжений обусловлено неоднородностью пластической деформации детали вследствие необратимых объемных изменений в материале.

Причины, вызывающие эту неоднородность, могут быть различного характера:

- неоднородная по сечению пластическая деформация при холодном и горячем деформировании;

- неравномерное распределение температур по объему изделия при его нагреве и охлаждении;

- неравномерность по сечению изделия процесса фазовых превращений при нагреве и охлаждении.

Если бы соответствующие деформации (тепловая и пластическая усадка при кристаллизации жидкого сплава и изменение удельных объемов фаз при превращениях) распределялись однородно, т. е. одинаково во всех точках тела, то остаточные напряжения не возникали бы. Ниже описан механизм образования остаточных напряжений при различных технологических процессах изготовления изделий.