Исследовании пространственных

и катод, погруженные в коррозионную среду (рис. 351). Такая система моделирует корродирующий сплав, так как коррозию сплава в электролите можно упрощенно представить как работу бинарного гальванического элемента анод—катод. Приведенная на схеме установка позволяет исследовать влияние на величину тока и потенциалы электродов внешнего сопротивления пары, перемешивания раствора в анодном и катодном пространстве, различных добавок к раствору в анодном и катодном пространствах. На основании такого исследования можно сделать вывод о влиянии перечисленных факторов на поляризацию анода и катода, о степени анодного, омического и катодного контроля и контролирующем факторе коррозии. Аналогичные установки используют для исследования электрохимического поведения разнородных металлов в контакте друг с другом, т. „е. контактной коррозии и протекторной защиты. Специальные установки позволяют проводить эти опыты одновременно на большом числе гальванических пар и в различных средах, в том числе в расплавах. Модель микрокоррозионного элемента с успехом используют при исследовании процессов атмосферной коррозии металлов. Модель конструкции МИС—ИФХ АН СССР (Н. Д. Томашов, А. А. Локотилов, Г. К- Берукштис) состоит из чередующихся 15—20 анодных (например, железных) и равного числа катодных

Для использования первого закона термодинамики при исследовании процессов изменения состояния надо выразить его в математической форме. Пусть в цилиндре с подвижным поршнем находится 1 кг какого-либо газа. Если подвести к этому газу q единиц тепла, то в общем случае состояние газа изменится, а поршень перейдет в другое положение. Пусть внутренняя тепловая энергия вначале была «!, а в конце и2. Тогда изменение внутренней энергии в течение всего процесса составит:

происходит от греческого слова — превращение, что и указывает на использование этого параметра в исследовании процессов превращения тепловой энергии в механическую в тепловых двигателях. Он вводится математическим путем и для каждого состояния подсчитывается.

При исследовании процессов рекристаллизации на магниевом сплаве с марганцем Борхерс и Вред [14] применяют 0,6%-ный— 0,7%-ный раствор фосфорной кислоты в качестве реактива для выявления границ зерен. Полирование шлифа следует проводить всухую. Травление осуществляют, обильно промывая реактивом. Затем образец немедленно промывают метиловым спиртом и высушивают в струе холодного воздуха.

Интенсивные исследовательские работы по упрочнению усами-сапфира никелевых сплавов тем не менее не позволили разработать технологию производства композита с нужными свойствами (Ноуан [37]). Много осложнений возникло в связи с неоднородностью усов по размеру и качеству. Однако основное препятствие для дальнейших разработок составили большие трудности в изготовлении воспроизводимых испытательных образцов путем пропитки расплавом или гальванического осаждения с последующим горячим прессованием (ЕР/РВ). При исследовании процессов пропитки расплавом обнаружилась необходимость применения покрытий для облегчения смачивания. Однако не было найдено покрытий, устойчивых в контакте с жидким металлом при температурах пропитки (~1720 К)- Условия смачивания были труднодостижимы, ив большинстве случаев испытания на растяжение не были проведены в связи с большой пористостью образцов.

Оба этих замечания свидетельствуют, что величины деформации, рассчитанные с помощью указанных выше уравнений, лишь примерно равны реальным степеням деформации. Более того, формирование наноструктуры при ИПД происходит под действием не только внешних, но и внутренних напряжений (см. § 1.2). Вместе с тем, между величиной последних и истинными деформациями нет жесткой связи. Подтверждением этого является формирование обычно однородной структуры по диаметру образцов, подвергнутых ИПД кручением, хотя в соответствии с выражениями (1.1) и (1.2) в центре образцов не должно происходить существенного измельчения микроструктуры. В связи с этим при исследовании процессов эволюции микроструктуры в ходе ИПД кручением часто более правильно рассматривать число оборотов, а не величину деформации, рассчитанную с помощью аналитических выражений. Это положение становится особенно важным при обработке труднодеформируемых или хрупких материалов, где возможно проскальзывание между бойками и образцом или растрескивание последнего. Для их устранения необходимо повышение приложенного давления, но это создает дополнительные технологические трудности в подборе более прочного материала бойков, оптимизации конструкции оснастки.

.Системный методологический подход предусматривает широкое использование методов планирования активного и пассивного эксперимента (МПЭ) как при исследовании процессов биоповреждения, так и при совершенствовании и разработке новых способов и средств защиты. МПЭ рекомендуется использовать при определении МБП, оптимизации методов защиты, обработки и оценки полученных результатов. Выбор способов и средств защиты, оценка их эффективности при эксплуатации техники, оборудования и сооружений, обоснования технической и экономической целесообразности могут быть осуществлены с использованием схем их соответствия особенностям эксплуатации. Испытание совершенствуемых и новых методов защиты осуществляется в сравнении с используемыми в данной конструкции и применением МБП, полученных ранее. При этом возможно проведение лабораторных, ускоренных, натурных и эксплуатационных испытаний или их сочетание.

В настоящее время особенно актуальны вопросы усталости и живучести материалов, предназначенных для Крайнего Севера. При исследовании процессов, происходящих при циклических нагрузках, с точки зрения обеспечения надежности материалов особый интерес представляет последняя стадия усталостного разрушения — стадия распространения трещин. Эти исследования можно проводить только на достаточно массивных образцах.

При исследовании процессов деформирования и разрушения плакированной слоистой композиции Ст. 3+медъ, изготовленной сваркой взрывом, необходимо учитывать отмеченные выше структурную и механическую неоднородности, определяемые технологией плакирования.

При микроструктуриом исследовании процессов деформирования и разрушения качественно новые результаты могут быть также получены при использовании эффекта экзоэлектронной эмиссии, поскольку хорошо известно, что структурно-энергетические изменения в поверхностных слоях сопровождаются появлением электрического сигнала, который может быть усилен и зарегистрирован. Таким образом, поскольку изменение тока при экзоэмиссии отражает определенное энергетическое состояние локальных участков исследуемого образца, это может явиться весьма ценным количественным дополнением к наблюдаемым в металлографический микроскоп качественным структурным изменениям, связанным с накоплением дефектов в поверхностных слоях материала.

Кроме изучения особенностей деформации и разрушения биметаллов в условиях статического растяжения, применение методов тепловой микроскопии оказалось также весьма эффективным и при микроструктурном исследовании процессов усталостного разрушения слоистых металлических композиций.

При кинематическом исследовании пространственных механизмов с низшими парами используют те же зависимости и соотношения между векторами перемещений, скоростей и ускорений, что и для плоских механизмов, только необходимые преобразования проводятся в пространственной системе координат. Основная задача анализа пространственных механизмов — это определение перемещений точек звеньев, получение функций положения и уравнений траекторий движения. Эти задачи решаются как общим векторным методом, применимым для всех механизмов, так и аналитическим, применяющимся для малозвенных механизмов с простыми соотношениями линейных и угловых координат. При анализе пространственных

Применение метода матриц было показано ранее при решении задач структурного анализа (гл. I) и метрического синтеза рычажных плоских механизмов (гл. II). При исследовании пространственных цепей механических рук роботов матрицы позволяют упорядочить выполняемые действия в процессе многократного пре-

Достоинством описанных выше графоаналитических методов кинематического анализа является наглядность и простота. Однако при кинематическом исследовании пространственных механизмов аналитические методы становятся более удобными, чем графические, так как векторные равенства не могут быть представлены на плоскости, а мгновенные центры относительного движения звеньев должны быть заменены винтовыми осями. Поэтому для пространственных механизмов, за исключением некоторых простейших, больше подходит аппарат тензорного исчисления. Мы не сможем останавливаться здесь на этом подробнее. В качестве примера пространственной цепи на рис. 1.25 изображена кинематическая цепь («рука») современного манипулятора, или робота.

Графические методы основаны на представлении механизмов и параметров их движения на чертежах. При этом длины звеньев и линейные параметры плоских механизмов изображают в некотором масштабе, а угловые перемещения — без искажения. При исследовании пространственных механизмов, представляемых при помощи метода проекций более чем в одной плоскости, такие искажения возможны. Графические способы дают наглядное представление о строении механизмов и закономерностях движения их звеньев, но отличаются погрешностями, свойственными графическим методам,

метрии, которые имели больше всего точек соприкосновения с теорией механизмов. Ему принадлежит ряд работ в области кинематической геометрии, он является одним из создателей так называемого винтового исчисления, явившегося мощным математическим орудием при исследовании пространственных стержневых механизмов.

Одной из основных задач в исследовании пространственных механизмов является задача анализа перемещений. Ей посвящено много работ, содержащих оригинальные методы решения. Среди них векторный метод В. А. Зиновьева, метод П. А. Лебедева [1], основанный на применении различных приемов аналитической геометрии, метод Ф. М. Диментберга, базирующийся на применении винтового исчисления, метод Д. Денавита и Р. Хартенберга, тензорный метод Д. Манжерона и К. Дрэгана и другие.

Необходимо отметить и то, что материал, применяющийся в исследованиях по методу «полимеризации», имеет более низкий коэффициент Пуассона, чем большая часть материалов, обычно используемых при исследовании пространственных задач.

РАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ МАТЕМАТИКИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ ---

Преимущество применения матриц 4-го порядка путем введения однородных координат состоит в возможности совмещения операций сдвига и вращения систем координат при их взаимных преобразованиях. Это преимущество было впервые использовано в теории стержневых механизмов Д. Денавитом и Р. Хартенбер-гом [127], а в теории зубчатых механизмов — Ф. Л. Литвиным при исследовании пространственных зубчатых зацеплений [73].

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ МАТЕМАТИКИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ

Одной из основных задач в исследовании пространственных механизмов является задача анализа перемещений. Ей посвящено много работ, содержащих оригинальные методы решения. Среди них векторный метод В. А. Зиновьева, метод П. А. Лебедева [1], основанный на применении различных приемов аналитической геометрии, метод Ф. М. Диментберга, базирующийся на применении винтового исчисления, метод Д. Денавита и Р. Хартенберга, тензорный метод Д. Манжерона и К. Дрэгана и другие.