Flux viscos
Această intrare sau secțiune despre întreținere nu menționează sursele necesare sau cele prezente sunt insuficiente . |
Creep (uneori denumit prin termenul englezesc: creep ) este deformarea unui material supus unei solicitări constante care apare în materialele menținute perioade lungi de timp la o temperatură ridicată. Acest fenomen este prezent în materialele viscoelastice (inclusiv oțelul , betonul și materialele plastice ).
Discuția începe de la fluxul Stokes al unui fluid newtonian .
Fenomenul dual, adică scăderea în timp a tensiunilor inițiale, chiar și la o deformare constantă în timp, se numește relaxare a stresului .
Materiale metalice
Fluirea se produce deasupra temperaturii de fluaj (Ts), coincidență indicativă cu temperatura de recristalizare și aproximativ, în medie, la jumătate din temperatura de topire măsurată în kelvini .
Trei faze principale pot fi distinse atunci când procesul are loc la T> Ts și tensiune constantă:
- prima fază : când se aplică sarcina, apare deformarea elastic-plastică , care crește cu viteza descrescătoare favorizată de mobilitatea luxațiilor cele mai favorabile (urmează o curbă logaritmică );
- a doua fază : se stabilește un echilibru între întărire și recristalizare: deformarea continuă cu o viteză aproape constantă și redusă față de cea prezentă în faza următoare;
- a treia fază : deformarea crește rapid, ajungând rapid la rupere, datorită microfisurilor ascuțite și a micro-aspiratoarelor rotunjite (la punctele de întâlnire a celor trei cristale) și mai ales a fluxului difuziv al îmbinărilor bobului (adică boabele se întind datorită difuzia atomilor în direcția de tracțiune și vacanțele în direcția normală).
În cazul T <T S , tensiunea constantă induce o deformare elastică și plastică fără ca aceasta să continue până când se rupe: de fapt nu există suficientă energie pentru a deplasa luxațiile mai puțin orientate favorabil, astfel încât la un anumit moment deformarea se oprește.
Mecanismul care dă naștere fluajului se datorează unei competiții continue între procesele de întărire și restaurare structurală a materialului, care reglează mișcarea luxațiilor.
În prima etapă, întărirea predomină și, prin urmare, rata de deformare scade în timp; în a doua etapă cele două procese sunt echilibrate și deformarea continuă pe măsură ce relaxarea structurală reduce rata de întărire. În cele din urmă, în a treia etapă se produce spargerea materialului, în urma unei alunecări între cereale.
Fluirea este un fenomen activat termic , iar rata de deformare poate fi descrisă printr-o lege Arrhenius .
Parametrii implicați
Deoarece T S este aproximativ egal cu 0,4 T F , materialele cu topire ridicată sunt preferate pentru construcția componentelor care urmează să fie utilizate la temperaturi ridicate. Cu excepția celei de-a treia etape, fluajul este influențat de prezența a numeroase planuri ușor de alunecare; prin urmare, metalele cu rețea CFC (față cubică centrată) sunt dezavantajate, în timp ce rezistența la fluare este importantă pentru materialele proiectate (materiale cu margini coloane) sau chiar mai bine, materialele monocristaline (de ex. palele turbinei) rezistă la fluaj. Alunecarea luxațiilor poate fi redusă și datorită inserării elementelor de aliere ; oligoelementele precum borul și zirconiul , pe de altă parte, împiedică alunecarea marginilor bobului.
Tratamente și fabricație
Pentru a îmbunătăți rezistența la fluaj, sunt utile tratamente care ajută la reducerea suprafeței articulațiilor, cum ar fi recoacerea , normalizarea , solidificarea direcțională, crearea de obiecte cu un singur cristal.
Rezistența poate fi, de asemenea, crescută prin operații precum, de exemplu, deformări plastice preventive la rece care împiedică luxațiile, precipitarea particulelor în interiorul cristalelor sub temperatura de echicoezie sau între cristale pentru temperaturi mai ridicate.
Producția de metale rezistente la fluare are loc adesea sub vid pentru a elimina impuritățile gazoase (în special oxigenul , care ar putea oxida aluminiu și titan aproape aproape întotdeauna).
Fluxul vâscos în beton
Contracția și fluajul reprezintă deformările amânate ale betonului ; în cazul fluajului vorbim de „deformare amânată în timp cu o structură încărcată”.
Fenomenul de fluare a betonului depinde de migrarea parțială a apei chimic necombinate către golurile disponibile, ceea ce are ca rezultat o contracție volumetrică a gelului de ciment.
Prin urmare, este legat de compoziția betonului, de dimensiunea elementului și de umiditatea relativă a mediului, dar și de gradul de sarcini de lungă durată aplicate structurii și de întărirea betonului în momentul aplicării încărcăturile.
Tendința deformărilor vâscoase în timp
În diagrama deformare-timp a unui specimen de beton, în faza de încărcare, deformarea totală la momentul t este formată dintr-o parte elastică ε e , care nu variază în timp și care apare imediat după aplicarea sarcinilor și a o parte ε νt care reprezintă fluajul în funcție de timp și de sarcina aplicată.
Valoarea lui ε νt cu timpul tinde asimptotic la o valoare ε ν∞ care este egală cu aproximativ 2 - 3 ori ε e .
Dacă specimenul este descărcat la un moment generic t, se observă un resort instantaneu ε ei mai mic decât ε e .
Acest springback este urmat de un springback amânat , atunci când proba este descărcată.
Rămâne o deformare reziduală ε ν care reprezintă deformarea dobândită ireversibil a specimenului.
Practică de proiectare
În practica obișnuită de proiectare nu se efectuează calcule specifice pentru a evalua efectul fluajului.
Cu toate acestea, se ia în considerare implicit în numeroase cazuri:
- în metoda tensiunilor admisibile, efectul concomitent al fluajului și contracției este luat în considerare în modulul n care se presupune a fi egal cu 15;
- în calculul structurilor hiperstatice, sunt neglijate tensiunile torsionale care ar apărea din cauza congruenței.
Efecte asupra structurilor
- principalele efecte negative sunt:
- inflexiune mai mare în structurile flexate accentuată de prezența contracției
- o curbură mai mare a stâlpilor sub sarcină excentrică. Excentricitatea inițială a sarcinii crește și forța portantă a stâlpului scade
- pierderea forței de pretensionare în structurile de beton precomprimat; fenomen amplificat de prezența contracției
- principalele efecte pozitive sunt:
- eliminarea vârfurilor de tensiune (de exemplu în colțurile cadrelor)
- eliminarea tensiunilor forțate
Fluxul vâscos în plastic
Bibliografie
- Aurelio Ghersi, Tehnica de construcție - beton armat , partea I.
- Elio Giangreco, Teoria și tehnica construcțiilor , vol. Eu, Liguori Editore.
- Fritz Leonhardt, Calcul de proiectare și tehnici de construcție , vol. Eu, ETS.
- Mario Collepardi, V pentru vâscozitate , Enco Journal.
- Vito Alunno Rossetti, Beton - Materiale și tehnologie, Editura McGraw-Hill
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN )Creep viscos , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
