Достижения критической

В условиях ионно-плазменных технологий для достижения критических параметров (при воздействии электронного и ионного пучков, вытянутых из плазм газового и электродугового разрядов) происходит емена механизма диссипации энергии — переход от диссипации энергии по механизму теплопроводности к конвективным потокам, исследование формирования износостойких покрытий системы Ti(N, С) при ионно-плазменной технологии показали, что смена механизма диссипации энергии при фиксированных параметрах ионного и электронного пучков отвечает установлению изотермических условий на поверхности изделия, т. е. постоянство температуры.

Физически необходимость предварительного сужения и последующего расширения сопла объясняется тем, что до достижения критических параметров скорость газа с понижением давления возрастает быстрее возрастания его удельного объема, вследствие чего поперечное сечение сопла fx=MvJwx должно уменьшаться, а при понижении давления ниже критического скорость движения газа возрастает медленнее возрастания его удельного объема и поэтому сечение /ж должно увеличиваться.

ров и выходной площади Рг наибольший расход будут обеспечивать те сопла, у которых отношение давлений равно критическому (Pi " Рк)- Это объясняется тем, что после достижения критических параметров удельный объем с уменьшением рх растет быстрее, чем скорость, и в соответствии с зависимостью (3.46) массовый расход уменьшается. График зависимости vlt от pi также нанесен на рис. 3.3.

В то время ученым было мало что известно о ядерных сечениях, и, следовательно, не проводились точные расчеты (как это делают современные конструкторы реакторов) для выявления необходимых количеств урана и графита, а также их расположения для достижения критических параметров. Ферми и его коллегам пришлось полагаться на общие принципы, приближенные вычисления, догадки. Например, начиная свои эксперименты, они смутно представляли себе, какого размера должен был быть столб из урановых и графитовых «кирпичей». И действительно, первый «атомный столб» довольно быстро перерос помещение, в котором он находился, и для того чтобы его «упрятать» (создание атомной бомбы осуществлялось в глубокой тайне), понадобилось нечто «высотою примерно в церковь», а впоследствии и вовсе пришлось подыскивать новое помещение для реактора.

Кави тация — понижение давления до /?2 min из-за достижения критических скоростей. Обычно сопровождается выделением пузырьков пара и растворённого в жидкости воздуха. Там, где за местом кавитации давление повышается, пузырьки пара конденсируются. Это явление сопровождается соударением жидких частиц (аналогично гидравлическому удару), результатом чего могут получиться большие местные давления, разрушающие стенки, ограничивающие поток. Последнее явление называется эрозией (подробнее см. .Гидравлические машины", „Справочник", т. 12).

7. Ф. Е. Т и п н е т с. Исследование условий достижения критических тепловых потоков при течении кипящей воды под высоким давлением. Тр. амер. об-ва инженеров-механиков.— Теплопередача, 1964, № 1.

[12]Типпетс Ф. Б. Исследование условий достижения критических тепловых потоков при течении кипящей воды под высоким давлением. — Теплопередача, 1964, т. 86, сер. С, № 1.

Хотя каждая из этих альтернативных гипотез подтверждается экспериментальными данными ряда исследователей, эти данные в каждом случае соответствуют только ограниченному классу распределений теплового потока. Из фиг. 1 и 2 видно, что на основании каждой из этих гипотез невозможно объяснить результаты исследований для широкого диапазона неравномерных распределений теплового потока, данные для которых имеются в литературе. Результаты настоящего исследования [1] также подтверждают сделанный на основании имеющихся в литературе данных вывод, который особенно важен для инженерных расчетов. Этот вывод заключается в том, что для определенных форм распределения теплового потока по длине полная мощность, которую необходимо подводить к каналу для достижения критических условий, может быть заметно (до 35%) меньше, чем в случае постоянного тепло-подвода по длине.

2.13. Типпетс Ф. Исследование условий достижения критических тепловых потоков при течении кипящей воды под высоким давлением.— Теплопередача, 1964, т. 86, № 1, с. 31—51.

125. Типпетс Ф. Е. Исследование условий достижения критических тепловых

напряженно-деформированного состояния испытываемого образца. Например, определение критического коэффициента интенсивности напряжений Кс и многих других критериев механики разрушения возможно лишь в том случае, если результаты испытаний обработаны с применением расчетов, позволяющих определить деформированное состояние в момент достижения критических условий.

и экспериментальных данных следует, что все панели исчерпали несущую способность от достижения критических напряжений,

Температурныйнапор в момент достижения критической тепловой нагрузки (т. е. напор, соответствующий точке максимума на кривой кипения, показанной на рис. 13-4) называют критическим температурным напором Л^кр Коэффициент теплоотдачи в момент начала кризиса кипения равен:

Начало распространения трещины является критической ситуацией для материала и тем более для элемента конструкции. Она отвечает точке неустойчивости, после которой снижается рассеивание в оценках усталостной прочности по критерию зарождения усталостной трещины. Они тем более достоверны, чем больший размер трещины использован в оценке долговечности. Однако степень неопределенности в оценках ресурса В С остается, в том числе и потому, что после достижения критической длины трещины происходит быстрое,

нии бронзовой втулки в отверстии под ось. В результате этого на поверхности отверстия возникали прижоговые межзеренные трещины (рис. 1.14). Далее происходило медленное подрастание трещины, также межзеренной, при активном коррозионном воздействии окружающей среды с переходом к быстрому разрушению (долому) детали после достижения критической длины трещины. Проворачивание втулки было обусловлено конструктивной непроработанностью ее фиксирования при более интенсивном нагружении узла за счет более

После достижения критической температуры хрупкости дальнейшее увеличение температуры сопровождается увеличением работы пластической деформации, которая одновременно реализуется в процессе зарождения и роста трещины. Вязко-хрупкий переход в разрушении сопровождается сменой доминирующего механизма роста трещин.

Многочисленные исследования дислокационной структуры материала при циклическом нагру-жении [103-105] свидетельствуют об упорядоченности и самоорганизованности накопления повреждений в процессе действия циклической нагрузки. Разные способы и условия циклического нагружения могут быть охарактеризованы одинаковым уровнем или плотностью дефектов материала в момент достижения критической ситуации, связанной с зарождением усталостной трещины. Все это позволяет рассматривать поведение материала на всех стадиях накопления повреждений при циклическом нагружении с единых позиций на основе синергетики [26, 43-45].

Верхняя огибающая из двух кусочно-гладких кривых для стадии стабильного роста трещин типа той, что представлена на рис. 4.1, была получена на плоских пластинах из алюминиевого сплава 2024ТЗ [62]. Показателями степени в уравнении Париса были последовательно величины 2 и 4 до и после достижения критической скорости роста трещины около 2,5 • 10~7 м/цикл при пульсирующем цикле нагружения листового материала (рис. 4.2). Для минимальных скоростей роста трещины последовательность показателей степени противоположна. Примером ситуации с определением кусочно-гладкой огибающей для минимальных величин скоростей роста трещины могут служить экспериментальные данные, полученные при испытании стали марки PI 5L Х65, имевшей предел текучести 490 МПа [63]. Испытания были выполнены на компактных образцах толщиной 12 мм с частотой синусоидального цикла нагружения 10 Гц. Изменение асимметрии цикла было осуществлено в пределах 0,05-0,7. Скорость роста трещины относительно эффективного КИН примени-

Предельная прочность при циклических нагрузках достигается значительно раньше, чем при статических. Усталостное разрушение может возникнуть при напряжениях ниже предела текучести. Особенность многоцикловой усталости — макродеформаоия объема металла, как правило, отсутствует. Деталь в целом деформируется упруго, но происходит местная повторная упруго-пластическая деформация отдельных наиболее неблагоприятно ориентированных по отношению к силовому полю кристаллов, сопровождающаяся циклическим наклепом. После достижения критической степени искажения решетки происходит разрыв межатомных связей.

С позиций современной теории процесс усталости металлов и их сплавов при действии циклических напряжений заключается в накоплении искажений кристаллической решетки до критической величины (сопровождается повышением микротвердости и предела текучести при снижении модуля упругости), разрыхлении после достижения критической плотности дислокации 1 (сопровождается ослаблением сопротивления пластической деформации, нарушением сплошности и снижением микротвердости), развитии микротрещин до критического размера (происходит снижение критериев прочности и пластичности) и самопроизвольном распространении микротрещин критического размера, приводящем к окончательному разрушению детали [19, 27, 39, 65 и 67].

Предел текучести исследуемого материала, который выбран в качестве критерия достижения критической прочности в области вершины трещины, можно получить из испытания на растяжение при той же скорости нагружения и температуре, что и при испытаниях на усталость.

довательного, непрерывного разрушения элементов (связок) материала в ее вершине; разрушение происходит из-за достижения критической стадии вследствие предварительного повреждения путем повторных циклов нагружения с возрастающей интенсивностью. Существенное повреждение преобладает в пластической зоне в вершине трещины. Ддя аналитического подхода к этой проблеме в случае пульсирующей нагрузки со степенью асимметрии R = 0 будем считать стационарной вершину трещины, а рассматриваемый элемент материала — проходящим пластическую зону со скоростью распространения трещины. Элемент материала, расположенный на расстоянии х от вершины трещины (см. рис. 2) после п циклов нагружения с момента проникновения в пластическую зону, имеет скорость

II стадия •— период разрыхления, начинается после достижения критической плотности дислокаций в локальных объемах металла, когда в результате взаимодействия дислокаций ослабляется сопротивление пластической деформации и нарушается сплошность металла, а микротвердость становится ниже исходного значения.