Анизотропия механических

состав и др.), структурные (анизотропия материала, кристалличность и размеры кристаллов, размеры и содержание включений, например графитных включений в чугуне, глубина поверхностной закалки, пористость и др.).

Причиной такого сложного и скачкообразного характера развития усталостной трещины является большая неоднородность и анизотропия материала из-за полосчатой структуры. Этот вывод подтверждается на основе исследования других механических свойств и микроскопических наблюдений.

тодом рентгеновского малоуглового рассеяния субмикропор. Анизотропия материала также снижается [30]. В то же время рентгеновский показатель текстуры остается без изменения [56, с. 39]. Можно предположить, что кривая на рис. 1.9 будет* более пологой для пропитанных материалов, т. е. п уменьшится. Теплопроводность. В графите, как известно, концентрация свободных электронов невелика и передача тепла осуществляется главным образом тепловыми колебаниями решетки — •фононами. Определяющая роль фононной (решеточной) проводимости позволяет применить для описания процессов передачи тепла уравнение Дебая с введением поправок на пористость и текстуру:

Способ формования Af/«, % Анизотропия материала по электросопротивлению

Замена продавливания прессованием в пресс-форме изменяет текстуру материала, и как следствие этого меняется анизотропия размерных изменений. Особенно ярко выражено влияние способа формования на материалах с высокоанизотропным природным графитом в качестве наполнителя (рис. 4.4.). Для

Плотность углеродных материалов меняется в широком диапазоне. Ее можно увеличить одной или несколькими уплотняющими пропитками различными импрегнатами (пеком, смолами, фуриловым спиртом, пироуглеродом) или путем термомеханической обработки. В последнем случае возрастает также анизотропия материала. Термообработка графита после уплотнения может изменить совершенство кристаллической структуры материала.

У анизотропных материалов свойства зависят от направления армирующего материала. Их подразделяют на однонаправленные, слоистые и трехмерно-направленные. Анизотропия материала закладывается конструктором для получения КМ с заданными свойствами. Однонаправленные КМ чаще всего проектируют для изготовления изделий, работающих на растяжение. Слоистые КМ получают путем продольно-поперечной укладки с правильным чередованием слоев. Трехмерно-направленное армирование обычно достигается за счет использования "сшитых" в поперечном направлении армирующих тканей, сеток и т.п. Кроме такой анизотропии образуется еще технологическая анизотропия, возникающая при пластическом деформировании изотропных материалов (металлов).

К основным физико-механическим свойствам материалов, определяемым акустическими методами, относят: упругие (модуль нормальной упругости, модуль сдвига, коэффициент Пуассона); прочностные (прочность при растяжении, сжатии, изгибе, кручении, срезе и др.); технологические (плотность, пластичность, влажность, содержание отдельных компонентов, гранулометрический состав и др.); структурные (анизотропия материала, кристалличность или аморфность, размеры кристаллов, упорядоченность кристаллической решетки); размеры, форма и содержание включений, например графитных включений в чугуне; глубина поверхностной закалки и ряд других.

В основу методов акустической тензометрии может быть положена зависимость от механических напряжений различных параметров упругой волны: амплитуды, частоты, скорости, направления поляризации. Подобные зависимости известны в нелинейной акустике и являются следствием таких явлений, как нелинейное взаимодействие упругих волн, рефракция звука, модуляция звука звуком, акустоуп-ругость. Главным фактором, влияющим на изменение характеристик ультразвуковых (УЗ) волн, является изменение межатомных расстояний, т.е. в конечном счете, деформация объектов контроля. Пересчет между полями деформаций и напряжений требует знания вида соответствующих функциональных зависимостей. Кроме того, на распространение УЗ волн влияют и иные внешние физические поля (тепловое, электромагнитное), структурная анизотропия материала, его предыстория, геометрия объекта и состояние ограничивающих поверхностей, наличие зон пластических деформаций и т.д.

4) Установлены и активно изучаются факторы, влияющие на результат эксперимента по акустоупругости: структурная анизотропия материала образца, нестабильность температуры и т.п.

Широко практикуемое в подобных случаях применение линейного закона Гука не всегда может удовлетворить исследователя по ряду причин. Кроме того, на распространение УЗ волн влияют не только деформации, но и иные физические поля (температурное, электромагнитное, радиационное), структурная анизотропия материала, его предыстория, геометрия объекта и состояние ограничивающих поверхностей, наличие зон пластических деформаций и т.д. Для строгого решения обратной задачи, по-видимому, необходимо анализировать результаты совместных измерений, например, учитывать температурную и деформационную зависимости скорости и затухания, а также дисперсию скорости УЗ волн различной поляризации.

ных вдоль прокатки неметаллических включений (см. рис.304). Это явление носит название анизотропия механических свойств1. Для уменьшения дендритной ликвации прибегают к диффузионному отжигу слитков перед прокаткой, который состоит в длительном нагреве стали при весьма высоких температурах (1000—1200°С).

У хрупких материалов (например, чугунов) при сжатии наступает хрупкое разрушение, начинающееся с образования трещин и заканчивающееся раскалыванием образца. Однако для таких материалов характерна резкая анизотропия механических свойств при растяжении и сжатии. Например, предел прочности чугуна при сжатии в 2,5-4 раза больше, чем при растяжении.

Кованым и, особенно, прокатанным металлам свойственна анизотропия механических свойств в направлениях вдоль и поперек волокон. Особенно резко влияет направление волокон на вязкость (рис. 77).

Особенностью бетона как конструкционного материала являются хрупкость и резкая анизотропия механических качеств и- склонность к хрупкому растрескиванию даже при небольших напряжениях растяжения, йредел прочности на растяжение в 10—20 раз меньше предела прочности на сжатие. '• . . : .

53. Микляев П.Г., Фридман Я.Б. Анизотропия механических свойств материалов. - М.: Металлургия, 1969. - 267 с.

ЪЪ.Микляев П. Г., Фридман Я. Б, Анизотропия механических свойств материалов. М.: Металлургия, 1987, 267 с.

На параметры контроля и выбор схем прозвучивания значительно влияет анизотропия механических свойств контролируемых соединений, которая может вызывать как отклонение пучка от нужного направления, так и потерю его энергии.

Отмеченные особенности конструкции и свойств сварных соединений определяют различные методические решения их дефектоскопии. Поэтому ниже рассмотрены методические приемы при контроле сварных соединений разных типов, на дефектоско-пичность которых влияют один или несколько факторов. Разная кривизна поверхности сосудов (практически плоские поверхности) и труб малого и среднего диаметра (менее 500 мм) в определенной мере обусловливает различия в методиках их контроля. Ограниченная площадь сечения шва, большая кривизна поверхности и неровностей периодического профиля арматуры железобетона предопределяют нетрадиционную методику их контроля. Крупный размер зерна и высокая анизотропия механических свойств ау-. стенитных швов существенно затрудняют проведение УЗК, поэтому для повышения достоверности контроля таких швов применяют специальные преобразователи и дефектоскопы, обеспечивающие повышение амплитуды полезного сигнала. Трудность УЗК сварных швов, выполненных контактной, диффузионной сваркой и сваркой трением, заключается в различии дефекта типа слипания, прозрачного для ультразвука. Особую группу конструкций составляют угловые, тавровые и нахлесточные соединения, в которых иногда ограничен доступ к месту контроля, а возможное расположение опасных дефектов в шве затрудняют их обнаружение.

Анизотропия механических свойств обусловливает аномальное изменение не только скоростей упругих волн и их траектории распространения, но и коэффициента затухания (рассеяния). В работе [90] исследовано изменение коэффициента затухания продольных волн в металле шва в зависимости от угла ф между волновым вектором и осью кристаллита. Установлено, что коэффициент затухания при / = 2,5 МГц изменяется периодически от

Головин В. И., Грибанов Ю. А., Плетенецкий Г. Е., Сомов А. И., Анизотропия механических свойств алюминия, упрочненного сеткой из нержавеющей стали, Пробл. прочности, N° 7 (1973).

Таким образом, анизотропия механических свойств стальных листов, вызывающая склонность к слоистому растрескиванию во время сварки конструкции, может приводить к снижению сопротивления конструкции усталостному разрушению. Проведенные исследования показали, что слоистое растрескивание — это не только сварочная технологическая проблема, но и явление, оказывающее влияние на безопасность конструкции, которое следует учитывать в прочностном анализе при проектировании конструкции заданной долговечности.