Анизотропии коэффициента

т.е. отношение в правой части последнего равенства, определяемое из экспериментальных данных, является мерой анизотропии характеристик упругости материала объекта.

Соотношения, введенные в (2.6.3) для одноосного напряженного состояния, могут быть обобщены на случай сложного напряженного состояния, когда необходим учет приобретаемой в ходе деформирования анизотропии характеристик ползучести.

Оптимальное конструирование изделий требует полной информации об анизотропии характеристик упругости и прочности материалов при различных напряженных состояниях.

2.7. ДИАГРАММЫ АНИЗОТРОПИИ ХАРАКТЕРИСТИК УПРУГОСТИ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

По данным п. 2.6 и по формулам, приведенным в п. 2.2, рассчитаны координаты точек для построения поверхностей анизотропии характеристик упругих свойств древесины. Числовые значения координат точек этих поверхностей, т. е. величины характеристик упругости в направлениях, различно ориентированных по отношению к трем осям симметрии древесины, даны в табл. 2.14—2.17. Диаграммы анизотропии построены в декартовых координатах. В соответствии с принятым на рис. 2.12 обозначением углов на всех диаграммах направление оси х' совпадает с направлением волокон а при 0=0 и ф = 0, с радиальным направлением г при 6 = 0 и Ф =90° и с тангенциальным направлением t при 0 = 90° и ф = 0.

Судя по данным табл. 2.12, береза, ель и сосна отличаются наибольшей анизотропией модуля упругости, а дуб •— наименьшей. Результаты вычисления и пространственные диаграммы анизотропии характеристик упругости ЕХ', Gx>y>, цХ'у- и \лг-Х' для дуба представлены в табл. 2.18—2.21 и на рис. 2.19—2.22.

Экспериментальное определение характеристик упругости анизотропных стеклопластиков для основных (главных и диагональных) направлений и последующий расчет их величин для произвольных направлений дают такую информацию. Графическое представление этой информации может быть осуществлено с помощью пространственных диаграмм. Пространственные диаграммы анизотропии характеристик упругости позволяют изобразить эти данные в наиболее наглядном виде.

2.9. ПОВЕРХНОСТИ И ДИАГРАММЫ АНИЗОТРОПИИ ХАРАКТЕРИСТИК УПРУГОСТИ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ

Анизотропия упругих свойств пластмасс, армированных другими волокнами, например бора или графита, аналогична анизотропии стеклопластиков и определяется расположением волокон в материале. Некоторые данные по анизотропии характеристик упругости однонаправленной эпоксидной композиции, армированной борными волокнами, приведены в работе [14, рис. 8.3, с. 267], аГдля нескольких композиций, армированных борными и графитовыми волокнами,—в работах [11], а также [19], [20, гл. 31.

определение полного комплекса характеристик упругости древесины. Вместе с тем методы определения характеристик прочности такого сильно анизотропного материала, каким является древесина, все еще продолжают составлять предмет дискуссии и усовершенствования. Подробнее эти вопросы рассмотрены в работе [2, гл. 1]. Ниже приводятся некоторые данные по анизотропии характеристик прочности основных пород древесины конструкционного назначения — сосны и березы.

Пии древесины сосны (рис. 3.10 и 3.11) и березы (рис. 3.12 и 3.13) при растяжении и при сжатии в виде диаграммы анизотропии характеристик прочности. На рис. 3.14 и 3.15 представлены диаграммы анизотропии характеристик прочности древесины березы после модификации, а на рис. 3.16 для примера — поверхность анизотропии, построенная в полярных координатах для характеристики прочности модифицированной березы при сжатии. Поверхность и ее два сечения представлены для древесины сосны при сжатии на рис. 3.17. Поверхности более наглядны, но диаграммы удобнее для использования.

рографита находит свое отражение в столь же сильной анизотропии коэффициента теплопроводности (табл. 7-2). Заметим, что при Г=1300К графит имеет соответственно К± в 150 раз выше, чем пирографит. Плотность пирографита составляет около 2200 кг/м3. Интересно, что теплоемкость слабо зависит от сорта графита и его ориентации. Существует определенная связь между теплопроводностью и электропроводностью различных сортов графита, значения проводимостей которых отличаются более чем вдвое. При комнатной температуре теплопроводность А с точностью ±5% может быть вычислена по величине электропроводности а, которая легко поддается экспериментальному определению. Показано, что в этих условиях справедливо равенство

В деталях, изготовленных из а-оплавов, при наличии разброса текстуры возможно изменение формы при теплосменах из-за анизотропии коэффициента линейного расширения.

Эффект термоциклирования сильно проявляется при наличии анизотропии коэффициента теплового расширения, поэтому большинство работ по изучению пластической деформации было проведено на чистых металлах (цинке, кадмии, олове и др.), характеризующихся этим свойством. Материалы с решетками объемно-и гранецентрированного куба не имеют анизотропии, к ним относится большая часть конструкционных сталей. Рассмотрим основные закономерности пластической деформации при теплосме-нах [6]. Во многих случаях пластической деформации при термоусталости образуются линии скольжения, распределение которых как по зернам, так и внутри зерна (особенно крупного) неравномерно. С увеличением деформации скольжение охватывает все большее число зерен и образуются широкие полосы скольжения.

Под анизотропией коэффициента диффузии понимают зависимость подвижности от кристаллического направления. Независимо от истинного механизма предполагают, что процесс диффузии заключается в скачкообразном перемещении атома в кристаллической решетке. Поскольку межатомное расстояние и энергия перехода атома вдоль различных кристаллографических направлений различны, следует ожидать анизотропии коэффициента диффузии.

Рис. 2.18. Диаграмма анизотропии коэффициента Пуассона №г'х' березы

Рис. 2.21. Диаграмма анизотропии коэффициента Пуассона ^Х'У' Дуба

Рис. 2.22. Диаграмма анизотропии коэффициента Пуассона \iz>x, дуба

Рис. 2.31. Диаграмма анизотропии коэффициента Пуассона HV«' стеклопластика при п = оо

Рис. 2.32. Диаграмма анизотропии коэффициента Пуассона цг,А., стеклопластика при п = оо

Рис. 2.35. Диаграмма анизотропии коэффициента Пуассона HV»' стеклопластика при п= 5

Рис. 2.36. Диаграмма анизотропии коэффициента Пуассона Цг/ж/ стеклопластика при п= 5