Испытания на ползучесть и длительную прочность

Московский государственный технический университет 

имени Н. Э. Баумана 

 
 

 
 

М. П. Гусев 

 
 
 

Испытания на ползучесть  
и длительную прочность 

 
 

Методические указания к выполнению лабораторных работ  

по курсам «Теория пластичности и ползучести»,  
«Основы теории пластичности и ползучести»,  

«Прикладная теория пластичности и ползучести» 

 
 
 

Под редакцией В. Л. Данилова 

 
 
 
 
  
 
 
 

 

УДК 669:539.4 
ББК 22.25 
Г96 
 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru  
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/181/book1279.html 
 
Факультет «Робототехника и комплексная автоматизация» 
Кафедра «Прикладная механика» 
 
Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний 
 
Рецензенты: А. Ю. Карпачев, А. Т. Каменихин 
 
Гусев, М. П. 
Испытания на ползучесть и длительную прочность : методические указания по курсам «Теория пластичности и ползучести», «Основы теории пластичности и ползучести», «Прикладная теория пластичности и ползучести» / М. П. Гусев ; под ред. В. Л. Данилова. — 
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 45, [3] с. : ил. 

ISBN 978-5-7038-4234-8 

Даны рекомендации по выполнению лабораторных работ, посвященных испытаниям на ползучесть и длительную прочность 
образцов из металлов и сплавов на современном испытательном 
оборудовании, а также рекомендации по использованию и 
настройке оборудования. Приведены примеры математической обработки кривых ползучести для определения технических параметров процесса ползучести. 
Для студентов МГТУ им. Н. Э. Баумана, изучающих курсы 
«Теория пластичности и ползучести», «Основы теории пластичности и ползучести», «Прикладная теория пластичности и ползучести». 
УДК 669:539.4 
ББК 22.25 
 
 
 

 
© МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015 
© Оформление. Издательство 
ISBN 978-5-7038-4234-8 
 
 
       МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015 

Г96 

Предисловие 

Предлагаемые методические указания посвящены описанию 

технологии экспериментального исследования и изучению свойств 
ползучести металлов при одноосном напряженном состоянии.  

Приведены описания пяти лабораторных работ. Первые две 

работы посвящены изучению простейших законов ползучести и 
исследованию базовых свойств кривых ползучести. В третьей работе студенты изучают технические теории ползучести на примере 
экспериментов со ступенчатым изменением напряжения, действующего на образец. Четвертая работа посвящена изучению процесса обратной ползучести, описание которой невозможно в рамках 
технических теорий. В пятой работе на примере экспериментов по 
разрушению образцов предлагается исследовать зависимости для 
определения времени разрушения образцов. 

Основной целью методических указаний является приобрете
ние студентами навыков расчетно-экспериментальных исследований процесса ползучести металлов. 

После выполнения лабораторного практикума студенты должны 

уметь: 

− различать стадии процесса ползучести; 
− экспериментально определять скорости деформаций метал
лов на стадии установившейся ползучести; 

− понимать природу подобия кривых ползучести в координатах 

«время — деформация ползучести»; 

− использовать теорию анизотропного упрочнения для описа
ния явления обратной ползучести; 

− применять теорию течения металла при ползучести для рас
четно-экспериментального определения времени вязкого разрушения. 

В ходе выполнения работ студенты приобретают навыки ис
пользования современных программных средств обработки экспериментальных данных и получения на их основе характеристик 
исследуемого процесса. 
 

Работа № 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 
СКОРОСТИ ДЕФОРМАЦИЙ ОБРАЗЦА  
В УСЛОВИЯХ УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПОЛЗУЧЕСТИ 

Цель работы — расчетно-экспериментальная проверка соот
ношения для скорости деформации установившейся ползучести. 

Теоретическая часть 

Кривая ползучести — это график изменения деформаций при 

одноосном растяжении образца в условиях постоянного напряжения (рис. 1.1). 
 

 

а 
б 

Рис. 1.1. Кривые ползучести, построенные с учетом мгновенной упругой 
деформации (а) и без ее учета (б): 
σi (i = 1, …, 4) — постоянные напряжения, σ1 < σ2 < σ3 < σ4; ε — полная относительная деформация; εс — деформация ползучести; t — время деформации, Е — 
модуль Юнга 

 
Как правило, процесс ползучести состоит из трех стадий: I — 

начальная стадия, или стадия неустановившейся ползучести, II — 
стадия установившейся ползучести, III — стадия ускоренной ползучести, предшествующая разрушению. Каждая из трех стадий харак

теризуется определенной скоростью деформаций ползучести ξс. На 
стадии I скорость деформаций ползучести падает до минимального 
значения ξс min, на стадии II она постоянна и минимальна, на стадии 
III скорость возрастает до момента, при котором происходит разрушение образца. 

При исследовании ползучести металлов наибольший интерес 

представляет стадия ползучести II, поскольку она самая продолжительная по времени. В большинстве нагруженных элементов 
конструкций, работающих длительное время при высокой температуре, деформации ползучести накапливаются с постоянной скоростью ξс min. Для формального описания установившейся стадии 
ползучести принято использовать следующие зависимости скорости деформаций ползучести от напряжения и температуры: 

 
min
;
n
с
A
ξ
=
σ
 
(1.1) 

 
min
exp
;
m
с
C
B
T
⎛
⎞
ξ
=
σ
−
⎜
⎟
⎝
⎠
 
(1.2) 

 

(0)
min
,

r

с
b
D σ − σ
⎛
⎞
ξ
=
⎜
⎟
σ − σ
⎝
⎠
 
(1.3) 

где σ — напряжение в образце; T — температура образца; 

, ,
,
,
,
,
A n B m C D r  — константы материала; σ(0) — предел ползучести, характеризующий минимальный уровень напряжения при котором появляется деформация ползучести; σb — предел кратковременной прочности материала при температуре испытаний. 

Для сопоставления сопротивления ползучести различных мате
риалов вводят условную характеристику — предел ползучести σс. 
Под пределом ползучести понимают напряжение, при котором 
скорость деформации ползучести равна определенному значению, 
установленному техническими требованиями. Однако предел ползучести можно определить только для стадии установившейся 
ползучести, где скорость деформаций постоянна. 

Для достижения цели лабораторной работы требуется решить 

следующие задачи:  

− получить экспериментальные кривые ползучести при разных 

значениях напряжения и температуры;