Изменения напряженности

Ниже на основании предложенной математической модели механохимической повреждаемости материала выполнен анализ кинетики изменения напряженного состояния и скорости повреждаемости конструктивных элементов на всех стадиях нагружения, включая разрушение.

Ниже на основании предложенной математической модели механо-химической повреждаемости материала выполнен анализ кинетики изменения напряженного состояния и скорости повреждаемости конструктивных элементов на всех стадиях нагружения, включая разрушение.

осное напряженное состояние со стабильными от полета к полету характеристиками -0,45 < Я,а < -0,21, находящимися в диапазоне углов 150 -180° для области наибольшей повреждаемости изученной зоны. Для наземных этапов характерен большой разброс и динамика изменения параметров напряженного состояния при отрицательном соотношении главных векторов (табл. 1.1) Для нижней поверхности концевой части крыла напряженное состояние близко к одноосному во всем диапазоне углов ориентировки вектора главных напряжений. Закономерности изменения напряженного состояния верхней поверхности крыла являются аналогичными. Для фюзеляжа реализуется двухосное напряженное состояние в диапазоне -0,5 < ^а <1,5. Исследования крыла самолета Ту-154Б также показали наличие двухосного напряженного состояния материала [10]. Для корневых сечений нижних панелей крыла средние значения режимов полета соответствовали изменению соотношения главных напряжений -0,48 < Х,а < 0,15 в диапазоне

Развитие трещины в пределах каждого этапа нагружения образца с постоянным соотношением Я,а происходило не за полное число циклов приложения внешней нагрузки. Переход к уровню Ла = 1,4 после Ха = 1,0 вызвал существенное возрастание шага усталостных бороздок, однако резкого возрастания шага по длине не произошло. Аналогичный переход по интенсивности изменения напряженного состояния в случае одноосного нагружения в связи с изменением максимального уровня напряжения цикла приводит к резкому нарастанию шага бороздок, затем происходит его снижение по мере увеличения длины трещины, и далее — более резкое нарастание шага по длине излома, чем до перехода к большему уровню напряжения. Из всей описанной последовательности эффектов взаимодействия нагрузок в случае одноосного нагружения только постепенное возрастание шага усталостных бороздок имеет место в случае двухосного нагружения. В случае возрастания соотношения Хст до 1,4 после соотношения Х0 = 1,0, при котором можно достичь существенного стеснения пластической деформации, а следовательно, и максимального снижения скорости роста трещины при Ха < 0, имеет место ускорение процесса разрушения.

нагрузок, поскольку является результатом изменения напряженного состояния, определяющего кинетику роста трещины. Важно подчеркнуть, что нарушение кинетики роста трещин в результате изменения соотношения главных напряжений приводит к снижению реализуемой скорости роста трещины по отношению к регулярному двухосному нагружению. Поэтому в случае моделирования роста трещин в условиях нерегулярного нагруже-ния при чередовании изменений либо уровня напряжения, либо соотношения главных напряжений, даже когда трещина не задерживается, необходимо корректировать поправочные функции, полученные при регулярном двухосном нагружении.

Большинство композитов, описанных в настоящей главе, есть непрерывные однонаправленные волокнистые композиты (НОВК), имеющие большую объемную долю волокон. В результате продольная прочность в основном определяется прочностью самих волокон. Таким образом, если волокна обладают свойством ползучести, то им обладают и композиты на их основе. В небольшом числе работ по композитам, армированным вольфрамом и бериллием, обнаружено разрушение при ползучести. С другой стороны, разрушение под нагружением может появиться как результат комбинации двух факторов: статистической прочности хрупких волокон и временных свойств вязкоупругой матрицы. Такая комбинация создает вероятность непрерывного изменения напряженного состояния внутри композита, даже при испытании на разрушение. Эти изменения также приводят к явлению запаздывания разрушения. Поэтому очень важно рассмотреть как матрицу, так и волокно при изучении длительной прочности композита, причем нужно иметь в виду, что матрицы оказывают очень незначительное влияние на «кратковременную» продольную прочность композитов, но играют очень важную роль в его «длительной» прочности. Часть работ посвящена исследованию эффектов скорости деформации на прочность НОВК; оказалось, что только армированные стеклом композиты, по-видимому, чувствительны к изменениям скорости.

5.2.2.1. Анализ усадочных напряжений в термореологически простой среде. Обсудим задачу предсказания изменения напряженного состояния однонаправленных и слоистых композитов, происходящего на этапах изготовления этих мате-

Отмеченное непостоянство сопротивления деформированию при малоцикловом нагружении материала, а также связь характеристик деформирования и разрушения приводят к необходимости осуществлять исследование прочности при малом числе циклов нагружения с непрерывным контролем и фиксацией изменения напряженного и деформированного состояния в процессе циклических нагружении. При этом методы определения механических свойств должны включать в равной степени исследование как деформационных, так и прочностных характеристик.

Учет коррозионного износа стенок газопроводов, транспортирующих среды, содержащие сероводород, обычно производили путем увеличения толщины стенки на 3 мм для неосушенных сред и на 2 мм для осушенных по сравнению с номинальными толщинами для неагрессивных сред. Однако эти величины не являются обоснованными, так как базируются на понятии «максимальная допустимая скорость коррозии» в предположении постоянства этой величины во времени, что не соответствует реальным условиям эксплуатации. Действительно, несущая способность стенки трубопровода, подвергаемой воздействию общей коррозии (коррозионное растрескивание в присутствии сероводорода исключается соответствующим выбором состава и термообработки стали и определяется достижением предельного допускаемого значения напряжения, которое для газопромысловых трубопроводов в зависимости от категорийности трубопровода составляет 0,3— 0,5сгт), определяется действующими напряжениями. Динамика изменения напряженного состояния в стенке трубопровода зависит от изменения как силовых нагрузок (давления), так и толщины стенки вследствие ее коррозионного износа. В свою очередь изменение механических напряжений в стенке вызывает изменение скорости коррозионного износа. Неучет реальной динамики этих процессов при назначении толщины стенки может привести либо к занижению запаса толщины на коррозионный износ, либо к неоправданному ее завышению и перерасходу металла.

Такие существенные изменения напряженного состояния материалов вусло-

Причины торможения трещин, связанные с влиянием среды,, в основном сводятся к усилению эффектов изменения напряженного состояния или свойств материала. Так, упрочнение в вершине трещины, недостаточное для торможения ее роста при одной температуре, может оказаться существенно большим и затормозить ее при другой температуре. В этом случае эффект воздействия температуры является обязательным для полной остановки трещины.

Наиболее эффективный способ повышения чувствительности - увеличение числа витков катушки преобразователя и использование сердечников из материалов с высокой магнитной проницаемостью. Технология изготовления пассивных преобразователей, в том числе и миниатюрных, хорошо разработана, а процесс изготовления может быть автоматизирован. Недостатком пассивных индукционных преобразователей является зависимость чувствительности от различных подмагничиваюших полей, а также зависимость выходного сигнала от скорости изменения напряженности измеряемого магнитного поля.

Преобразователи для измерения толщины покрытий. Одним из типов преобразователей для измерения толщины покрытий являются магни-тостатические преобразователи. Их действие основано на определении изменения напряженности магнитного поля с помощью преобразователей Холла,или феррозондов в цепи электромагнита,или постоянного магнита при изменении расстояния между ним и ферромагнитным изделием из-за наличия немагнитного покрытия. В большинстве магнитных толщиномеров используется двухполюсная магнитная система с постоянными стержневыми и П-образными магнитами [24].

этим полем и, совершив большое число оборотов по орбите примерно постоянного радиуса, приобретают значительную энергию. Постоянство радиуса орбиты обеспечивается специальным выбором закона изменения напряженности магнитного поля, при котором величина

При увеличении энергии протонов скорость их значительно возрастает и время обращения по орбитам постоянного радиуса существенно уменьшается. Для поддержания синхронизма между периодом обращения протонов и периодом ускоряющего-электрического поля необходимо увеличивать частоту ускоряющего напряжения. При этом, если закон изменения напряженности магнитного поля Н (() задан, то для движения частиц по орбитам постоянного радиуса необходимо, чтобы период ускоряющего напряжения т изменялся также по вполне определенному закону. Эта связь между Я (t) и т (/) определяется из (8.19) и (8.20) в результате исключения v и подстановки вместо R фиксированного радиуса орбиты R0. Для того чтобы обеспечить требуемое соотношение между Я (t) и т (t), мгновенное значение Я (t) непрерывно измеряется специальным устройством, которое автоматически устанавливает значение т (t), соответствующее измеренному мгновенному значению Я (t). Таким образом, для ускорения протонов (или более тяжелых частиц) на орбитах постоянного радиуса одновременно сочетаются оба принципа, синхротрона и фазотрона. Ускорители, в которых сочетаются оба эти принципа, так называемые синхрофазотроны, являются наиболее совершенными из существующих ускорителей и позволяют сообщать протонам энергии свыше 70 Гэв. Таков наиболее мощный в мире ускоритель АН СССР в Серпухове. (Принципы синхротрона и фазотрона, а также их сочетания в синхрофазотроне были впервые предложены В. И. Векслером.)

Эти изменения напряженности поля, вызванные движением конденсатора в системе /С', не являются характерными только для плоского конденсатора. Рассмотрение других случаев (которое является более сложным и которого поэтому мы здесь не приводим) показывает, что всегда, когда в системе К существует только электрическое поле с компонентами Ех, Еу, Е„, компоненты этого электрического поля в системе /С' выражаются формулами (9.60) — (9.62). Следовательно, эти формулы выражают преобразования электрического поля при переходе от системы К к системе К' , если в системе /С существует только электрическое поле. Если же в системе К существует также магнитное поле, то при переходе к системе К' появляются, как мы видели (§ 57), добавочные электрические поля и формулы преобразования приобретают более сложный вид (они будут приведены позднее)Г.

Наиболее эффективный способ повышения чувствительности - увеличение числа витков катушки преобразователя и использование сердечников из материалов с высокой магнитной проницаемостью. Технология изготовления пассивньк преобразователей, в том числе и миниатюрных, хорошо разработана, а процесс изготовления может быть автоматизирован. Недостатком пассивных индукционных преобразователей является зависимость чувствительности от различных подмагничивающих полей, а также зависимость выходного сигнала от скорости изменения напряженности измеряемого магнитного поля.

Преобразователи для измерения толщины покрытий. Одним из типов преобразователей для измерения толщины покрытий являются магпи-тостатическис преобразователи. Их действие основано на определении изменения напряженности магнитного поля с помощью преобразователей Холла,или феррозондов в цепи электромагнита,или постоянного магнита при изменении расстояния между ним и ферромагнитным изделием из-за наличия немагнитного покрытия. В большинстве магнитных толщиномеров используется двухполюсная магнитная система с постоянными стержневыми и П-образными магнитами [24].

Приборы магнитостатического типа не имеют этих недостатков. Их действие основано на определении изменения напряженности магнитного поля (с помощью преобразователей Холла, феррозондов, рамки с током, магнитной стрелки и т. д.) в цепи электромагнита или постоянного магнита при изменении расстояния между ним и ферромагнитным изделием из-за наличия немагнитного покрытия.

При фрактографическом исследовании изломов образцов было установлено, что образец, который испытывали по трапецеидальной форме цикла нагружения с ориентацией трещины ОХ, разрушился подобно разрушению диска в эксплуатации. Трещина туннелировала в магистральном направлении, продвигаясь по границам фаз материала и оставляя некоторый период времени на разрушение перемычки между туннелями (рис. 9.38). Последующее разрушение перемычек шло по вязкому механизму с формированием в изломе усталостных бороздок, перпендикулярных магистральному направлению роста трещины. Шаг этих бороздок по длине трещины практически не менялся и в пределах каждой перемычки составлял 0,5— 1,5 мкм. Это указывает, что напряженность перемычек при их разрушении не зависит от длины трещины в магистральном направлении, а определяется у каждой перемычки размерами разделяемых ею туннелей. При этом интервал изменения напряженности перемычек по длине трещины в магистральном направлении оставался постоянным. Усталостные бороздки в магистральном на-

Трудность создания радиоэлектронной системы ускорителя состояла в том, что наряду с гигантскими размерами всего устройства в целом, огромными мощностями выходных каскадов высокочастотных генераторов (200 кет) необходимо было обеспечить высокие точности управления параметрами всей весьма сложной электрической схемы. В частности, частота ускоряющего поля должна была следовать за напряженностью магнитного поля по определенному закону, причем отклонение от этого закона должно было быть не более -!-0,1 °0. Это условие надо было выполнять в широких пределах изменения напряженности магнитного поля от 150 до 13 тыс. э и частоты ускоряющего поля от 180 тыс. до 1,5 млн. гц. Эти требования были значительно перевыполнены. Управление процессами должно было осуществляться с точностью до --10 мксек, что должно было составлять +0,025%.

В совокупности эти соотношения усложняются из-за уже упомянутого воздействия тока несущей частоты, который используется для периодического перемагничивания. Такой ток вызывает также периодические изменения напряженности поля ЕН. Это явление следует обсудить для двух граничных случаев: