Методы расчета механического поведения сплавов с учетом их реологических свойств

В процессе формирования отливки температура сплава изменяется в широких пределах: от температуры заливки до температуры цеха. При этом меняется состояние сплава и его физико-механические свойства. При температуре заливки жидкий сплав представляет собой ньютоновскую жидкость, кинематическая вязкость которой близка к кинематической вязкости воды. В верхней части интервала кристаллизации сплав является суспензией, сохраняющей текучесть, но не подчиняющейся ньютоновскому закону вязкого трения. При некоторой температуре происходит структурирование расплава и он начинает проявлять свойства твердого тела. Изменяются в широких пределах не только физико-механические свойства сплава, но и его природа. Для эффективной организации технологического процесса получения отливки необходимо знать, как изменяются реологические свойства сплава.

Реология – наука, изучающая развитие напряжений и деформаций в телах различной природы. Основой для исследования механического поведения тел является их реологическое уравнение, связывающее между собой напряжения (σ – нормальное напряжение или τ – касательное напряжение), деформации (ε, γ), скорости деформации (, ), скорости изменения напряжений (, ) и т. п.:

; (1.1)

. (1.2)

Как известно из курса сопротивления материалов, под действием приложенных к телу усилий в нем развивается сложное напряженное состояние, характеризующееся тензорами напряжений и деформаций. Действующее в данной точке напряжение относительно выбранной площадки можно разложить на две составляющие: нормальную σ _n и касательную τ (рис. 1.1). В дальнейшем нормальную составляющую будем обозначать просто буквой σ.