力学名词解释

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蠕变极限:在一定的温度下,经一定时间,金属蠕变速度仍不超过规定数值,此时所能承受的最大应力,称为蠕变强度或蠕变极限。

什么是蠕变与蠕变极限?什么是持久强度与持久塑性?

金属在一定温度和一定应力作用下,随着时间的推移缓慢地发生塑性变形的现象称蠕变。材料发生蠕变的温度与其性质有关,碳钢在300—350℃时,合金钢在350—450℃时,在应力作用下,就会出现蠕变。温度越高,应力越大,蠕变速度就越快。

材料抗蠕变的性能用蠕变极限来衡量,它表示在一定温度下,于规定时间内,钢材发生一定量总变形的最大应力值。持久强度是在高温条件下,经过规定时间发生蠕变破裂时的最大应力。持久塑性是指处于蠕变状态的材料,在发生破裂时的相对塑性变形量。高温材料特别是发电厂使用的管材,应具有良好的持久塑性,希望不低于3%—5%。过低的持久塑性,会使材料发生脆性破坏,降低其使用奉命。

材料的蠕变极限、持久强度、持久塑性都是通过试验方法求得的

固溶处理:材料或工件加热至适当温度并保温足够时间,使可溶相充分溶解,然后快速冷却到室温以获得过饱和固溶体的热处理工艺。

使合金中各种相充分溶解,强化固溶体,并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工或成型。

高温持久强度试验测定材料在某一温度下受恒定载荷作用时,在规定的持续时间内不引起断裂的最大应力的一种材料机械性能试验。高温持久强度是高温构件设计选材的重要依据。持久强度一般用σ寲表示,其中t为试验温度(℃),τ为规定的持续试验时间(小时)。例如σ喖=300兆牛/米2,即表示材料在试验温度为700℃、试验持续时间为1000小时的持久强度为300兆帕。持久强度试验的方法是:保持某一恒定温度,对一组试样分别选取不同的应力进行试验直到断裂为止,得出一组试验持续时间,然后在双对数坐标纸上画出应力与持续时间的关系曲线,由之求出规定时间下的应力,即持久强度。持久塑性是用试样在断裂后的延伸率和断面收缩率来表示的。它表示材料在温度、应力共同作用下在规定的持续时间内的塑性性能。它与材料的缺口敏感性、低周疲劳性能和抗裂纹发展能力等有关。持久试验时间的长短根据产品对象而定,例如对喷气发动机零件,一般提供数百到数千小时的持久强度数据;而电站动力设备用材料则要求提供十万到二十万小时的持久强度数据。在实际试验中,常用较短时间的试验结果来外推长时间的性能。外推的方法已有很多,但外推时间一般应不大于实际最长试验时间的10倍。

许用应力allowable stress:机械设计或工程结构设计中允许零件或构件承受的最大应力值。要判定零件或构件受载后的工作应力过高或过低,需要预先确定一个衡量的标准,这个标准就是许用应力。凡是零件或构件中的工作应力不超过许用应力时,这个零件或构件在运转中是安全的,否则就是不安全的。许用应力是机械设计和工程结构设计中的基本数据。在实际应用中,许用应力值一般由国家工程主管部门根据安全和经济的原则,按材料的强度、载荷、环境情况、加工质量、计算精确度和零件或构件的重要性等加以规定。许用应力等于考虑各种影响因素后经适当修正的材料的失效应力(静强度设计中用屈服极限yield limit或强度极限strength limit疲劳强度设计中用

疲劳极限fatigue limit)除以安全系数。塑性材料(大多数结构钢和铝合金)以屈服极限为基准,除以安全系数后得许用应力,即*σ+=σs/n(n=1.5~2.5);脆性材料(铸铁和高强钢)以强度极限为基准,除以安全系数后得许用应力,即*σ+=σb/n(n=2~5)。(n为安全系数)

塑性材料和脆性材料并没有严格的绝对界限,所以有时很难预先确定用屈服极限还是用强度极限为基准来确定许用应力。例如低碳钢的屈服极限与强度极限的比值(称为屈强比)小于1,所以以屈服极限为基准的许用应力总是小于以强度极限为基准的许用应力。随着高强钢的采用,材料的屈强比不断提高,就可能出现相反的情况。考虑到确定许用应力有这两种可能性,在室温静载荷下工作的零件或构件的设计中,应同时求得两种情况下的许用应力,加以比较,取其较小值。在疲劳强度设计中,一般应用安全系数表示的强度判据进行疲劳强度的验算。

许用温度:随着温度升高,钢板会有一个软化屈服点,当温度高于软化点后,钢板的强度将急剧下降。

持久强度:在给定的温度下和规定时间内,试样发生断裂的应力值,用符号σ(T,t)表示。

其中σ表示应力,单位为MPa;T为温度,单位为℃;t为时间,单位为h。

例如:σ(700,1000)=200MPa,表示材料在700℃时,持续时间为1000h,的持久强度为200MPa。

金属材料、机械零件和构件抗高温断裂的能力,常以持久极限表示。试样在一定温度和规定的持续时间下,引起断裂的应力称持久极限。金属材料的持久极限根据高温持久试验来测定。飞机发动机和机组的设计寿命一般是数百至数千小时,材料的持久极限可以直接用相同时间的试验确定。在锅炉、燃气轮机和其他透平机械制造中,机组的设计寿命一般为数万小时以上,它们的持久极限可用短时间的试验数据直线外推以得到数万小时以上的持久极限。经验表明,蠕变速度小的零件,达到持久极限的时间较长。锅炉管道对蠕变要求不严,但必须保证使用时不破坏,需要用持久强度作为设计的主要依据。持久强度设计的判据是:工作应力小于或等于其许用应力,而许用应力等于持久极限除以相应的安全系数。

超超临界:火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力。锅炉内的工质都是水,水的临界压力是:22.115MPA 374℃[2];在这个压力和温度时,水和蒸汽的密度是相同的,就叫水的临界点,炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉,大于这个压力就是超临界锅炉,炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31 MPa 被称为超超临界。

从国际及国内已建成及在建的超临界或超超临界机组的参数选择情况来说,只要锅炉参数在临界点以上,都是超临界机组。但对超临界和超超临界机组并无严格的界限,只是参数高了多少的一个问题,目前国内及国际上一般认为只要主蒸汽温度达到或超过600度,就认为是超超临界机组。

超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果,超超临界机组与超临界机组相比,热效率要提高1.2%,一年就可节约6000吨优质煤。未来火电建设