Анизотропию механических

наклонном падении упругой волны из жидкости на поверхность твердого тела значения второго критического угла аП и коэффициента отражения R при этом угле существенно зависят от скорости поперечной волны GI и коэффициента затухания сдвиговых волн в твердом теле ац. Влияние продольных волн па ос и и R значительно меньше (рис. 94 и 95). По полученному значению R можно оценить величину зерна в материале. Измерив 'all, легко найти значение Cf, по которому можно определить модуль сдвига, оценить внутренние напряжения и упругую анизотропию материала.

Так же, как и в общем случае расчета конструкций из композиционных материалов, анализ перечисленных выше элементов включает некоторые основные положения. Необходимо прежде всего учитывать анизотропию материала, а также определить тот уровень, до которого должны быть описаны свойства конкретной 'рассматриваемой системы. Важно использовать только те термоупругие свойства, которые позволяют наилучшим способом описать композиционный материал и основаны на большом количестве экспериментальных данных [10, 71 ]. В этом смысле необходимо обращать особое внимание на построение математической модели конструкции. Удачная расчетная модель создает возможности для наиболее точного предсказания поведения конструкции из композиционного материала.

Приведенные данные свидетельствуют о высокой анизотропии размерных изменений вследствие использования в производстве большинства марок зарубежного реакторного графита — PGA, CSF, АООТ и т. п. — анизотропного нефтяного кокса. При его измельчении после прокаливания получаются анизометричные высокоанизотропные частицы. В процессе формования при продавливании через мундштук такие частицы располагаются избирательно, создавая анизотропию материала. Поэтому наблюдается анизотропия изменения размеров таких графитов особенно при высокотемпературном облучении и флюенсе более 5-Ю21 нейтр./см2. Новые требования вызвали необходимость создания изотропных материалов. Их основой является изотропный по структуре гилсонитовый кокс, получаемый из ископаемых нефтяных битумов.

Здесь положено v3 = 0,5 вследствие того, что упругое звено 3 деформируется совместно с идеально-пластическим звеном 2. При полной разгрузке исчезают только деформации е'^ звена /, между тем, как деформации е{ц = е^ сохраняются так же, как и соответствующие остаточные напряжения sl-f = si-/'. Эти напряжения создают деформационную анизотропию материала, которая проявляется при изменении направления пути нагружения.

стенных труб - акустический импедансный метод, основанный на определении акустического импеданса материала в зоне контакта контролируемого объекта с колеблющимся телом. Показано, что таким способом могут быть определены характеристики упругости и вязкоупругости, твердости, ползучести, анизотропии материалов. Контроль указанных характеристик или их совокупности позволяет выявить и измерить анизотропию материала [20], в частности, связанную с внутренними напряжениями. Данный метод контроля является не только неразрушающим, но и неповреждающим, так как измерительный стержень (обычно с закаленным шариком на конце, соприкасающимся с контролируемым объектом) практически не оставляет следов на поверхности объекта ввиду малой нагрузки, прижимающей стержень к объекту.

Более быструю сходимость последовательных приближений по сравнению с методом дополнительных деформаций обычно обеспечивает метод переменных параметров упругости [100J (см.п.4.5.3). Кроме того, этот метод позволяет естественным образом учесть возможную анизотропию материала конструкции в упругом состоянии. В пределах малого этапа нагружения материшт представляется как неоднородный уп-ругоанизотропный, причем характеристики

оценить величину зерна в материале. Измерив а", легко найти значение сь по которому можно определить модуль сдвига, оценить внутренние напряжения и упругую анизотропию материала.

Более быструю сходимость последовательных приближений по сравнению с методом дополнительных деформаций обычно обеспечивает метод переменных параметров упругости. Кроме того, этот метод позволяет естественным образом учесть возможную анизотропию материала конструкции в упругом состоянии. В пределах малого этапа нагружения материал представляется как неоднородный упругоанизотропный, причем характеристики S\fmn (или 8$ в матричной форме) такого материала зависят от того, выполняются ли в данной точке условия пластического деформирования (см. § 3.3). Эти характеристики могут быть найдены по (3.40) или (3.41) и использованы на данном этапе нагружения при решении линейной задачи термоупругости для упругоанизотропного материала (см. § 6.4), причем температурные деформации должны быть заменены дополнительными деформациями е°/ (или е,°р), определяемыми без учета ползучести (fc = f** = f" = 0) также по (3.40) или в матричной форме — по (3.41). По результатам этого решения проверяем локальное выполнение условий пластического деформирования (3.29) и

Современные методы расчета конструкций, и в частности метод конечных элементов (МКЭ), позволяют с достаточной полнотой учитывать анизотропию материала при расчетах прочности даже довольно сложных конструкций. В качестве примера приведем расчет напряженного состояния соединения оболочки со сферической крышкой, выполненных из стеклопластика (рис. 3.89).

Следует помнить, что, вообще говоря, удельная энергия деформации оболочки W является функцией еще и некоторых постоянных, т. е. не меняющихся в процессе деформации, параметров, например, тензоров, характеризующих анизотропию материала, тензора Ь, задающего кривизну оболочки в отсчетной

Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах малопластичны, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса (0001). При нагреве появляются дополнительные плоскости скольжения (1011) и (1120), и пластичность возрастает. Поэтому обработку давлением ведут при повышенных температурах. Чем меньше скорость деформации, тем выше технологическая ила стичность магниевых сплавов. Прессование в зависимости от состава сплава ведут при 300—480 °С, а прокатку в интервале температур от 340—440 °С (начало) до 225—250 °С (конец). Штамповку проводят в интервале 480—280 °С в закрытых штампах под прессами. Вследствие текстуры деформации полуфабрикаты (листы, прутки, профили и др.) из магниевых сплавов обнаруживают сильную анизотропию механических свойств. Холодная прокатка требует частых промежуточных отжигов. Магниевые сплавы удовлетворительно свариваются и легко обрабатываются резанием (см. табл. 24).

В направлении, перпендикулярном к плоскости листа, блоки когерентного рассеяния в 2,5—3 раза меньше, чем у мартенсита обычной закалки. Наличие кристаллографической текстуры мартенсита, безусловно, предопределяет отмеченную выше анизотропию механических свойств упрочненной стали [111, 112, 121].

Для получения высококачественных металлов в современной металлургии все шире начинают использовать различные методы рафинирования с помощью вакуумного, электрошлакового, электронно-лучевого, плазменно-дугового переплавов, изменения технологии конечного раскисления и пр. Все эти методы направлены на очистку сталей от вредных примесей (кислород, сера, фосфор), а также неметаллических включений. Металлы после рафинирования имеют, как правило, более высокие показатели механических свойств, высшую плотность, меньшую физическую неоднородность, анизотропию механических характеристик и др.

только в процессе сварки, но и при термической обработке и в процессе эксплуатации. Электрошлаковый переплав аустенитных сталей резко повышает пластичность, исключает сегрегацию неметаллических включений, резко снижает анизотропию механических и физических свойств. Поэтому элементы сварных роторов (диски, обечайки, хвостовики) из аустенитных сталей нужно, как правило, изготовлять из металла, полученного методом электрошлакового переплава (ЭШП). Это же относится и к цельнокованым роторам и дискам.

Влияние азота, кислорода и водорода. Азот и кислород присутствуют в стали в виде неметаллических включений (например, оксидов FeO, Fe2Os, FeOMnO, FeOAl2O3, SiO2, A12O3 и др.), в виде твердого раствора или, находясь в свободном виде, располагаются в дефектных участках металла (раковинах, трещинах и т. д.). Примеси внедрения (азот, кислород), концентрируясь в зерно-граничных объемах и образуя выделения нитридов и оксидов по границам зерен, повышают порог хладноломкости и понижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения определяют «металлургическое качество стали», они повышают анизотропию механических свойств, особенно §, \>, KCU, и, являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить, если они присутствуют в повышенных количествах или располагаются в виде скоплений, предел выносливости и вязкость разрушения Kic- Неметаллические включения могут быть причиной шиферного (древовидного) излома, охрупчивающего сталь.

Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах малопластичны, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса (0001). При нагреве до 200—300 °С появляются дополнительные плоскости скольжения (1011) и (1120), и пластичность возрастает, поэтому обработку давлением ведут при повышенных температурах. Чем меньше скорость деформации, тем выше технологическая пластичность магниевых сплавов. Прессование в зависимости от состава сплава ведут при 300—480 °С, а прокатку в интервале температур от 340—440 (начало) до 225—250 °С (конец). Штамповку проводят в интервале температур 480—280 °С в закрытых штампах под прессами. Вследствие текстуры деформации полуфабрикаты (листы, прутки, профили и др.) из магниевых сплавов обнаруживают сильную анизотропию механических свойств. Холодная прокатка требует частых промежуточных рекристаллизационных отжигов.

Кислород и азот растворяются в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическими включениями (оксидами, нитридами, газовой фазой). Они оказывают отрицательное воздействие на свойства, вызывая анизотропию механических свойств, повышение хрупкости и порога хладноломкости, а также снижают вязкость и выносливость. Содержание кислорода более 0,03% вызывает старение сталей, а более 0,1% — красноломкость. Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное содержание азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре и ускоряется при нагреве до 250°С.

Однако необходимо помнить, что повышение содержания серы и фосфора снижает качество стали. Стали, содержащие серу, имеют ярко выраженную анизотропию механических свойств и пониженную коррозионную стойкость.

Азот и кислород содержатся встали в небольших количествах и присутствуют в виде неметаллических включений (оксиды, нитриды), которые усиливают анизотропию механических свойств, особенно пластичности и вязкости, и вызывают охрупчивание стали.

Рис. 177. Влияние ЭШП на анизотропию механических свойств стали ЭИ851:

расчетов имеющихся тарировок для подобных схем нагружения плоских образцов может привести к большой погрешности в определении КИН, учитывая величину кривизныобразцов и анизотропию механических свойств бороалюминия.