Исследования разрушения

Т, s-диаграмма водяного пара. Для исследования различных процессов с водяным паром кроме таблиц используется Т, s-диаграмма (рис. 4.7). Она строится путем переноса числовых данных таблиц водяного пара в Т, s-координаты.

Результаты исследования различных жаропрочных сплавов при нагрузке 210 МПа и температуре 950°С в зависимости от структуры приведены на рис. 15. Как видно из рис. 15, наибольшей прочностью обладает сплав с монокристаллической структурой.

АНАЛИЗАТОР — прибор для исследования различных процессов в радио- и электротехнике (напр., анализатор спектра), в оптике — для обнаружения поляризации света, определения положения плоскости поляризации и др., в пром-сти и при экспериментах — для определения процентного содержания компонентов в твёрдых и сыпучих веще-

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП — прибор для исследования различных объектов, требующих увеличения в неск. сотен тысяч раз, в к-ром изображение получается с помощью пучков быстро летящих электронов, а для их преломления и фокусировки применяются магнитные (электромагнитные) или электростатич. линзы. Исследуемый объект рассеивает, отражает и поглощает электроны. Для исследования объектов в проходящих пучках применяют Э. м. просвечивающего типа, обладающие самой высокой разрешающей способностью (8—50 А) по сравнению с др. типами Э. м. Для изучения массивных, непрозрачных для электронов объектов обычно применяют эмиссионные Э. м., в к-рых изображение получают с помощью электронов, испускаемых образцом при нагреве, освещении или бомбардировке его ионами или электронами (разрешающая способность 200— 300 А). Растровые, или сканирующие, Э. м. позволяют исследовать как не прозрачные, так и прозрачные для электронов объекты, на к-рые направляется тонкий пучок электронов, непрерывно обегающий (сканирующий) участок поверхности объекта (разрешающая способность ~200 А). Отражательный Э. м. даёт изображение объектов с помощью рассеянных электронов, к-рые проходят через систему линз, увеличивающих изображение (разрешающая способность 300—500 А). С помощью зеркальных Э. м. получают распределение электрич. потенциала у поверхности исследуемого образца. Электроны отражаются не непосредственно объектом, а экранирующей его эквипотенц. поверхностью (разрешающая способность 1000 А). В теневом Э. м. на образец направляется тонкий электронный зонд, к-рый на удалённом от объекта экране даёт увеличенное теневое изображение объекта (разрешающая способность до неск. сотен А). С помощью Э. м. можно изучать изображения отд. атомных плоскостей, дислокационные картины в металлах и сплавах, кристаллич. структуру. В кон. 60-х гг. с помощью Э. м. получены фотографии крупных молекул, на к-рых видно расположение ядер нек-рых атомов.

периода структурных изменений. Метод голографической интерферометрии можно использовать для контроля качества изделий и выявления скрытых дефектов. Так, например, го-лографическая интерферометрия используется для выявления незначительных дефектов внутри автомобильной шины. Этот метод основан на двух последовательных экспозициях автомобильной покрышки, первой в нормальном состоянии и второй слегка нагретой горячим воздухом. Метод позволяет обнаруживать участки некачественной склейки резиновых слоев на глубине в 20 слоев от поверхности шины. Сконструирована голографиче-ская установка для контроля качества швов в процессе изготовления крыльев самолета при сварке металлических листов с сотовыми конструкциями размером до 2 м2. Этот же метод весьма перспективен для контроля качества тепловыделяющих элементов ядерных реакторов, многослойных ' печатных плат, интегральных систем и т. д. Не менее перспективным является применение метода голографической интерферометрии для исследования различных прозрачных (фазовых) объектов. Сочетая интерферометрию с методами голографической пространст-

Исследования различных марок сталей в области малоцикловой усталости с уровнем Q: 0,5; 0,7; 0,9; 1,2 при изгибе пластин толщиной 14 мм для Ха: 0,3; 0,68; 0,82 и 1,0 были выполнены применительно к выращиванию полуэллиптических по форме фронта усталостных трещин [84, 85]. Во всех случаях при возрастании соотношения главных напряжений происходило возрастание

Ставски и Смолаш [265] получили замкнутые выражения, определяющие температурные напряжения в полубесконечной консольной цилиндрической оболочке, состоящей из произвольного набора ортотропных слоев, при оеесимметричном температурном поле. В результате исследования различных схем расположения слоев (только ортотропных) они установили существенное влияние порядка чередования слоев и обнаружили, ч го связанная система слоев обладает свойствами, отличающимися от суммы свойств отдельных слоев в лучшую сторону. Это создает новые возможности в восприятии температурных воздействий, не проявляющиеся в однослойных оболочках. ,

Исследования различных электронных схем, находившихся в нерабочем (пассивном) и рабочем (активном) состоянии при облучении, показали, что часть их не изменилась, а некоторые требовали после облучения незначительной регулировки или серьезного ремонта. Измерение электрических характеристик отдельных элементов схем позволило установить разнообразие эффектов воздействия излучения, а также возможные взаимодействия элементов, обусловленные изменениями их характеристик во время работы.

Полученные результаты можно рассматривать как основу для дальнейшей работы по методологии исследования различных видов изнашивания при ударе. Имеется в виду унификация и дальнейшее совершенствование лабораторного оборудования, назначение режимов систематических исследований, выбор абразива и его характеристик, способы оценки износа, исследование рельефа поверхности контакта и т. д.

Электрохимические исследования различных зон сварного соединения вели-в электрохимической ячейке прижимного типа. Электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод. Анодные поляризационные кривые (0,2 В/мин) снимали потенциодинамически в 0,9 н. H2SO4. Сравнивали значения тока в области активного растворения при потенциале —300 мВ. Как следует из рис, 105,

При испытаниях методом CASS только тщательный контроль за параметрами среды позволит получить сопоставимые результаты исследования различных образцов, испытываемых как в одной камере, так и в разных камерах. Из всех параметров, вероятно, к самым критическим следует отнести водородный показатель рН и содержание соли в распыляемом растворе. Объем струи является менее важной величиной. Другой важный фактор, который зачастую не принимают во внимание,— состояние испытуемой поверхности. Процесс конденсации капель на поверхности образцов существенно зависит как от метода очистки поверхности перед испытанием, так и от степени ее эффективности.

Как правило, проведенные ранее исследования разрушения пластичных материалов выполняли на недостаточно чистых металлах, имеющих относительное сужение 80 % или менее, например 81; 54 и 47 % для алюминия, меди и латуни соответственно [ 1 ].

Морфологические особенности излома формируются при вязком внутризеренном разрушении как результат пластической деформации, развивающейся в зоне разрушения непосредственно в процессе образования несплошности. Увеличение интенсивности пластической деформации и расширение объемов, где она протекает, увеличивает затраты энергии на распространение трещины. Страгивание трещины от несплошности материала при внешнем воздействии будет зависеть не только от условий нагружения, но и от степени стеснения пластической деформации в вершине несплопшости. Исследования разрушения образцов из стали с пределом прочности 430-570 МПа при различных параметрах надреза круглого образца показали [36], что по мере изменения жесткости напряженного состояния меняется соотношение между размерами ямок на начальном этапе развития страгиваемой трещины. Испытаны на растяжение круглые образцы с разным диаметром (4r)min B минимальном сечении и радиусом надреза р в этом сечении. В случае острого надреза 0,2 мм начальное разрушение имело место у надреза, а с мягким радиусом более 1 мм разрушение начиналось в центральном сечении образца. При указанном остром надрезе ширина ямок 20-40 мкм у надреза и далее — 40-80 мкм, тогда как у мягкого радиуса ширина ямок составила 10-20 мкм. Жест-

Разумеется, для исследования разрушения композиционного материала при ударном нагружении необходимо знать все компоненты напряженного состояния в точке и располагать соответствующим критерием прочности материала.

риментальных измерений для различных видов напряженного состояния начало разрушения можно предсказать на основании таблиц или номограмм, и, следовательно, нужда в математическом описании становится не столь острой. Разумеется, такой чисто эмпирический подход к проблеме требует больших затрат времени и усилий, а пользоваться им не очень удобно. Наличие математической модели позволяет усовершенствовать методы-исследования разрушения, допуская сокращение числа необходимых экспериментальных измерений, указывая принципы сравнения эксплуатационных качеств материалов, упрощая процесс обработки данных и документацию, а также расширяя возможности приложения к расчету конкретных конструкций.

Яркой иллюстрацией упомянутых здесь преимуществ метода математического моделирования является хорошо известная в. настоящее время линейная теория механического поведения анизотропных композитов. Например, для двумерного ортотроп-ного композита математическая модель (обобщенный закон Гу-ка) характеризует податливость тензором четвертого ранга, откуда следует, что измерение всего четырех независимых компонент (5ц, Sjz, S22, See) тензора податливости, соответствующих главным направлениям структуры материала, позволяет полностью определить шесть коэффициентов податливости (Sj,, S{2>. S'l6, S'22, Sj6, Sg6) для произвольных направлений. Таким образом, отпадает необходимость многочисленных измерений шести коэффициентов податливости с небольшим шагом изменения ориентации образца для установления закона преобразования этих коэффициентов. Отсюда следует также, что сравнение податливости различных композитов можно производить путем: сравнения главных податливостей, не прибегая к сравнению графиков или таблиц значений отдельных компонент 5ц в зависимости от ориентации осей координат (так и практикуется в настоящее время). Кроме этого, метод математического моделирования дал возможность исследовать поведение слоистых пластин (Рейсснер и Ставски [41]), заняться вопросами оптимизации (Уэддупс [50], Брандмайер [6]), сформулировать принципы рационального статистического анализа, максимально сократить, число экспериментов, облегчить выпуск необходимой документации и технические приложения (By с соавторами [57]). Все эти преимущества метода математического моделирования должны быть использованы в проблеме исследования разрушения анизотропных композитов, но при этом нужно отчетливо понимать следующее:

На основе физической картины разрушения можно сделать вывод: по-видимому, гипотезы Баренблатта не применимы к композитам, поскольку зона влияния (оставшихся волокон) не мала и форма трещины не инвариантна по отношению к внешним условиям разрушения. Ясно также, что для исследования разрушения в окрестности кончика трещины следует отказаться от грубого предположения об однородной анизотропии композитного материала. На бесконечном удалении от трещины мы все еще можем

Вообще говоря, разумно считать, что теоретические исследования разрушения от выпучивания дают верхний предел свойств композита. Однако этот предел не обязательно будет достигнут, так как при более низких напряжениях могут возникнуть другие микромеханические процессы, например пластическое течение, раздавливание или расщепление волокон, или разрушение поверхности раздела. Если эти процессы возникают при определенной деформации, будет обнаружена справедливость «правила смесей» для прочности при сжатии.

Разрушение композита при сжатии, если исключить возможность потери устойчивости, происходит или от исчерпания прочности, или от местной потери устойчивости армирующих волокон. Интенсивные исследования разрушения волокнистых композитов вследствие выпучивания волокон выполнены Розеном [4], Шурчем [5] и проводятся в настоящее время Грещуком [б]1), Кулкарпи с сотр. [7] и Дэвисом [8]. Было обнаружено, что композитные системы из строго параллельных волокон большого диаметра, например волокон бора, разрушаются из-за сдвиговой микронеустойчивости композита на уровне армирующих элементов.

нент как самостоятельных материалов и свойствами композита (отмечены в гл. 1), то станет очевидной необходимость упрощений аналитических методов, используемых для исследования разрушения композитов.

Попытки систематического исследования разрушения поверхностных слоев при трении привели к созданию ряда классификаций видов износа. Отсутствие единой класси<икаиЕИ объясняется тем, что до сих пор нет единого признака, который ЬТЯ-ЕО было бы положить в основу такой классификации.

В последнее время возникла так называемая теория катастроф, тесно связанная с общей теорией неустойчивости динамических систем. Эта теория применяется, например, для исследования разрушения кристаллов; в ней существенную роль играют бифуркации2).