Изотермических выдержках

Глава 5. Устойчивость многослойных цилиндрических оболочек при изотермических состояниях .......... 197

Глава 7. Влияние схем армирования на деформативность и предельные нагрузки продольно сжатых слабоконических и цилиндрических оболочек при изотермических состояниях ..................... 263

емых на отдельных образцах конструкции при нестационарных режимах нагрева (метод замены температурных полей, метод преобразования обобщенных характеристик с помощью критериев теплового подобия) либо при изотермических состояниях (метод определяющей температуры).

Во второй части излагаются экспериментальные основы прочности и устойчивости композитных оболочек и цилиндрических панелей при силовых и тепловых воздействиях. Результаты экспериментальной проверки предлагаемых в монографии методов расчета приведены в гл. 6. Они базируются на изучении закономерностей изменения предельных нагрузок большого количества продольно сжатых ортотропных цилиндрических стеклопластико-вых оболочек с различными геометрическими размерами при изотермических состояниях и нестационарных режимах нагрева.

Глава 8 посвящена экспериментальному исследованию предельных нагрузок тонкостенных композитных элементов конструкций (цилиндрических оболочек при кручении, одно- и многосвязных оболочек при поперечном изгибе, цилиндрических панелей при растяжении в двух направлениях со сдвигом, цилиндрических и плоских панелей при продольном сжатии, замкнутых в вершине оболочек вращения при неравномерном внешнем давлении) при изотермических состояниях и нестационарных режимах нагрева. Значительное внимание уделено описанию методики испытаний, оценке точности воспроизведения и регламентированию нагрузок и температурных полей при испытаниях, сопоставлению экспериментальных данных с расчетными.

Предложена методика исследования и расчета предельных нагрузок неравномерно нагреваемых тонкостенных конструкций из КМ, в том числе и оболочечных, согласно которой влияние на прочность или устойчивость различных физико-химических явлений, возникающих в условиях неоднородного и нестационарного поля температур, оценивается по результатам испытаний фрагментов или образцов конструкций вместо традиционных образцов материалов. Она базируется на представлениях, вытекающих из законов термодинамики и механики твердого деформируемого тела. Расчет конструкции при различных режимах нагрева ведется с помощью ее обобщенной характеристики — функциональной зависимости между несущей способностью и распределением температур в стенке, определяемой при нестационарных режимах нагрева (метод замены температурных полей, метод преобразования обобщенных характеристик с помощью критериев теплового подобия) либо при изотермических состояниях (метод определяющей температуры).

Рассмотрим возможность расчета предельных нагрузок образцов, находящихся в нестационарном температурном поле, по обобщенным характеристикам, определяемым при их изотермических состояниях:

т. е. относительная предельная нагрузка при изотермических состояниях является функцией температуры.

Допустим, что обобщенная характеристика, полученная при изотермических состояниях, представлена в виде степенного

используя для этих целей обобщенную характеристику при изотермических состояниях

Сравнительный анализ результатов расчета. Сравним результаты расчета относительной предельной нагрузки пластины при линейном законе изменения с течением времени температуры 9Н для случаев, когда Qt вычисляется по формуле (6.21) и когда в качестве определяющей принята средняя температура несущей зоны стенки вср. Пусть обобщенная характеристика пластины при изотермических состояниях представлена выражением (6.24) и является линейной функцией аргумента, т.е. j = 1, Cj = — 1. Подставляя в (6.24) решение (3.8) и интегрируя от 0 до ?кр, где ?кр — координата границы несущей зоны стенки, получаем

При малых скоростях охлаждения или изотермических выдержках а- и (а + 0)-сплавов, содержащих алюминий, в них может появиться упорядоченная с«2-фаза (TijAI), являющаяся бертоллидом. Фаза а, имеет кристаллическую решетку, близкую к решетке а-титана. Параметры решетки
мого внутреннего трения в килогерцевом частотном диапазоне позволяет еще на более ранней стадии выявить распад а-фазы при изотермических выдержках. Задаваясь определенной величиной изменения изучаемых характеристик (в частности, малоцикловой долговечности), можно построить кривые изотермического распада а-фазы в различных а-и псе-вдо-а-сплавах титана. На рис. 82 приведены изотермические кривые начала распада а-фазы в сплавах ВТ5, ВТ6, .ПТ-ЗВ, построенные по сниже-

Первые такие исследования ИПД материалов были проведены на наноструктурном сплаве А1-4 %Си-0, 5 % Zr, подвергнутом с целью формирования наноструктуры ИПД кручению при комнатной температуре [143, 144]. Было показано, что при изотермических выдержках происходит сокращение длины

Использовали метод большой капли [13] с применением таб5-лиц [23], 0ЖГ и р определяли в процессе охлаждения расплавов, при 15-минутных изотермических выдержках при каждой температуре. Плотность для всех исследованных расплавов линейно изменяется с температурой (рис. 1, 2).

разрывать их. Сжимающая нагрузка прикладывается с помощью рычажной системы 1 и грузов, растягивающая — винтовой передачи с регистрацией усилия на двухкоординатном самописце посредством датчиков сопротивления. Установка оснащена вакуумной камерой 2, вольфрамовыми нагревателями и оборудованием для испытаний при длительных изотермических выдержках. Регистрация температуры осуществлялась с помощью платино-пла-тинородиевых термопар 4, приваренных к образцам вблизи зоны контактирования.

изотермических выдержках. При этом на завершение процесса

Таблица 11.2. Стадии окисления суперсплавов при изотермических выдержках от 1 до 10s мин в диапазоне температур от 760 до 1200 °С [90-92]

Прочность не зависит от скорости нагрева (0,05 ... 700 °С/с) и скорости охлаждения (0,05 ... 500 °С/с). Значительное разупрочнение происходит при длительных изотермических выдержках (порядка нескольких часов). С повышением погонной энергии сварки увеличивается ширина участка разупрочнения и уменьшается предел прочности сварного соединения. При одинаковой эффективной погонной энергии электроннолучевая сварка по сравнению с аргонодуговой дает более узкий разу-прочненный участок и более высокие значения прочности сварных соединений, так как прочность соединений зависит не от уровня твердости разупрочненного участка, а от его ширины. При этом следует учитывать, что участок разупрочнения имеет плавный переход к более прочным участкам зоны термического влияния. Для каждой толщины металла и способа сварки существует определенная ширина разупрочненного участка, при которой обеспечивается максимально возможное контактное упрочнение и достигается равнопрочность сварного соединения основному металлу.

Для анализа превращений, происходящих в стали при охлаждении, применяют диаграмму изотермического распада аустенита (рис. 70). На этой диаграмме по вертикальной оси откладывают температуры, а по горизонтальной — время. Пунктирная прямая, проведенная при температуре 723° С, служит границей устойчивого аустенита. При температуре выше 723° С аустенит в эвтектоидыой стали может существовать бесконечно долго. Диаграмму строят по результатам исследования изменения структуры стали при изотермических выдержках. На ' диаграмме проводят горизонтальные линии, соответствующие температурам изотермических выдержек. На них откладывают время до начала и время до конца распада. Затем точки, соответствующие началу и концу распада, соединяют кривыми. Время до начала и до конца распада определяют по твердости после изотермической выдержки и закалки на основании исследования микроструктуры и при помощи магни-тотермического метода.

В качестве примера такого влияния рассмотрим зависимость скорости сублимации чистого магния от глубины вакуума. На рис. 196, а—в показаны начальные участки кинетических кривых сублимации металла при изотермических выдержках в вакууме 6,7 мн/м2 (5-Ю-5), 67 мкн/м2 (5-КГ7) и 2,66 мкн/м2 (2-10-8 мм рт. ст.). Сравнивая кривые, можно заметить, что повышение давления остаточных газов при постоянной температуре ведет к возрастанию продолжительности инкубационного периода. Например, при 350° С длительность инкубационного периода при сублимации магния в вакууме 2,66 мкн/м2 (2-10~8 мм рт. ст.) составляет 7 мин, при 67 мкн/м2 (5-10~7 мм рт. ст.) 70 мин, a при нагреве в вакууме 6,7 мн/м2 (5-10~5 мм рт. ст.) инкубационный период настолько затягивается, что экспериментально его измерить не удается (по расчету он становится порядка нескольких сотен часов).

На рис 57 показано влияние большой пластической деформации (30 %) аустенита на образование мартенсита при охлаждении в стали с 1,1 % С и 2,7 % Мп, а также при изотермических выдержках в сплаве типа Х17Н9. 30 % ная пластическая деформация, хотя и вызвала образование мартенсита порядка 10 %, уменьшила общее количество мартенсита, полученное при непрерывном охлаждении, от 70 (без деформации) до 48 % (после деформации). Пластическая деформация на 8% вызвала увеличение количества мартенсита, полученного в сплаве типа Х17Н9 при изотермических выдержках, тогда как деформация на 17 % уже значительно подавляет изотермическое мартен-ситное превращение

Применение алюминотермического способа силицирования, основанного на реакции 4А1 + ЗЗЮа = 3Si + 2AI2O3, протекающей в порошковой смеси кварцевого песка с алюминием, позволило получить на сталях беспористые диффузионные слои кремнистого феррита при сравнительно небольших изотермических выдержках. Для получения &спорнстых слоев при силицировании стали была также предложена порошковая'смесь, состоящая из Г9,5—20,3% кристаллического кремния, 61 ;0—^61,7% закиси или окиси железа, 3,8—4,2% хлористого аммония и 13,8—15,7% окиси алюминия.