Материалы разделяют

4. Материалы рассматриваются как изотропные, т. е. обладающие одинаковыми физико-механическими свойствами во всех направлениях.

,'ГТри больших нагрузках реальные материалы обнаруживают свойства пластичности, выражающиеся в отклонении от линейности и возникновении остаточных деформаций после устранения нагрузки. Таким образом, реальные конструкционные материалы являются упругопластическими. Экспериментально показано, что разгрузка всегда происходит упруго. Это явление обычно называют законом упругой разгрузки. Диаграмма деформирования приведена на рис. 9.2. Для обоснования справедливости применения анализа явлений в пределах бесконечно малых объемов и последующего интегрирования все материалы считаются однородной, изотропной, сплошной средой. Изотропными являются материалы, имеющие одинаковые свойства по всем направлениям. Так называемые анизотропные материалы рассматриваются в специальных курсах. Примеры анизотропных материалов: древесина, материалы на ее основе, пластики на основе различных тканей и волокон и др. При решении задач методами сопротивления материалов определяют напряжения, возникающие при приложении внешних нагрузок. Материалы, таким образом, находятся в естественном состоянии.

3. Материалы рассматриваются как изотропные, обладающие одинаковыми свойствами во всех направлениях. В некоторых случаях это допущение неприменимо. Например, у древесины в различных направлениях свойства неодинаковы.

точно широкими в направлении у (перпендикулярно плоскости чертежа), так что можно считать, что материал находитсяв состоянии плоской деформации, т. е. поперечные линейные деформации и сдвиговые деформации уху и yyz полагаются равными нулю. В общем случае склеиваемые материалы могут быть либо орто-тропными (слоистые композиты) либо изотропными и могут иметь различную, но постоянную по длине толщину. Склеивающий слой предполагается изотропным и постоянной толщины, намного меньшей, чем толщина склеиваемых материалов. Склеиваемые материалы рассматриваются как плоские тонкие пластины, работающие на изгиб, т. е. нормальными напряжениями аг и сдвиговыми напряжениями тжг, tyz при рассмотрении напряженного состояния пренебрегают. Структура слоистых композитов считается симметричной относительно их срединной плоскости. Уравнения равновесия. Дифференциальные уравнения равновесия элемента клеевого соединения в единичную нахлестку могут быть записаны с использованием схем силового взаимодействия соединения, представленных на рис. 44 (предполагается, что соединение имеет единичную ширину в направлении у). Результирующие силы в направлении жиги моменты в плоскости xz для склеиваемых материалов / и 2 определяются следующими зависимостями:

Как отмечено выше, при характеристике деформаций и прочности первого класса композитные материалы рассматриваются как однородные анизотропные тела, содержащие, возможно, микроскопические трещины, но без макроскопических трещин. Микроскопические трещины представляют собой дефекты (т. е. поры, дислокации в металлах, разрушенные цепи в полимерах и т. д.), размеры которых малы по сравнению с характерными размерами исследуемого тела, и, следовательно, ими можно пренебречь в математической модели. Показано, что подобная идеализация вместе с континуальным анализом анизотропных тел [38, 39, 43] дает достоверные значения при прогнозировании сопротивления деформации композиционных материалов. Такой успех обусловлен тем, что деформация есть осредненная характеристика и может определяться средним значением по объему.

Современные композиционные анизотропные материалы получили широкое распространение в ответственных силовых и несущих элементах конструкций, в деталях и изделиях. Это объясняется высокой удельной прочностью и жесткостью, возможностью проектирования материала с заданными физическими и механическими свойствами. Отличительной особенностью данных материалов является анизотропия физико-механических характеристик, причем степень анизотропии зависит от структуры материала и может быть получена соответствующей укладкой армирующего наполнителя. Это дает возможность конструктору проектировать не только детали и изделия, но и сам материал. Проектирование конструкций и изделий требует знания теорий прочности анизотропных композиционных материалов. В настоящее время изучение прочности композиционных материалов ведется в двух направлениях. В работах первого направления 19,10] и других композиционные материалы рассматриваются как неоднородные составные материалы, представляющие собой регулярную многослойную среду из чередующихся слоев арматуры и прослоек полимерного связующего. При практическом использовании этой теории возникают трудности, обусловленные технологическими дефектами изготовления конструкций, дефектами структуры и пр.

В посвященной вопросам радиационного материаловедения монографии С. Т. Конобеевского «Действие облучения на материалы» (1965 г.) рассматриваются атомные столкновения при воздействии различных видов облучения, возникающие при этом дефекты строения кристаллических тел и их связь со свойствами реакторных материалов. Однако графиту уделено в ней всего несколько страниц. В изданной позднее на русском языке книге Б. Келли «Радиационное повреждение твердых тел» (1970 г.) подробно изложена теория каскада смещений и рассмотрены результаты прямого наблюдения дефектов облучения. Однако вопросы, касающиеся влияния облучения на материалы, рассматриваются лишь в отношении связи радиационных дефектов с изменением различных свойств этих материалов.

Описание механических свойств композитных материалов, которые могут обладать весьма высокой прочностью (особенно статической и ударной), можно производить двумя путями. В первом случае композитные материалы рассматриваются как квазиоднородные (гомогенные), обладающие в случае объемного дисперсного армирования изотропией деформационных и прочностных свойств, а в случае армирования волокнами, плоскими сетками или тканями — определенного типа анизотропией. Обычно применяют модели ортотропного или трансверсально-изотропного тела. При таком подходе речь идет о механических характеристиках, осред-ненных в достаточно больших объемах, содержащих много однотипных армирующих элементов. Другой, несравненно более сложный, но и более информативный путь состоит в раздельном рассмотрении механических свойств каждой фазы с последующим теоретическим прогнозированием свойств всего композита в целом. При этом приходится рассматривать фактически еще одну дополнительную фазу зоны сопряжения основных фаз, например, матрицы с армирующими волокнами. Механизм повреждений, развивающихся на границах фаз, обычно весьма сложен и определяется помимо свойств основных компонентов гетерогенной системы еще рядом дополнительных факторов, таких как адгезия фаз, технологические и температурные местные напряжения, обычно возникающие вблизи границ, наличие дефектов и др. Границы фаз как зоны концентраций напряжений играют особенно важную роль в развитии много- и малоцикловых усталостных повреждений композитов.

В настоящее время пластически деформируемые материалы рассматриваются как открытые нелинейные системы, характеризующиеся в условиях удаления от термодинамического равновесия большим числом степеней

Предлагаемая классификация подразделяет конструкционные материалы по свойствам, определяющим выбор материала для конкретных деталей и конструкций. Каждая группа материалов оценивается соответствующими критериями, обеспечивающими работоспособность в эксплуатации. Универсальные материалы рассматриваются в нескольких группах, если возможность применения их определяется различными критериями.

последовательного усложнения исследуемых структур. Может быть не совсем привычно, что композиционные материалы рассматриваются вместе с дисперсными системами и материалами. Основная идея развитого подхода состояла в том, чтобы представить дисперсные системы и материалы как связный структурированный объект, который подчиняется законам механики деформируемого твердого тела.

Во многих теоретических и прикладных работах, в том числе при решении нелинейных краевых задач, эластомерные материалы рассматриваются как несжимаемые. Применение этой гипотезы имеет экспериментальное обоснование, преимущественно в опытах на растяжение образцов, а в некоторых ситуациях и теоретическое, например при построении линейной теории элас-томерных оболочек в §7 главы 3.

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Огнеупорные материалы способны выдержать нагрузки при высоких температурах, противостоять резким изменениям температур, химическому воздействию шлака и печных газов. Огнеупорность материала определяется температурой его размягчения. По химическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на кислые, основные, нейтральные.

Свариваемость материалов оценивают степенью соответствия заданных свойств сварного соединения одноименным свойствам основного металла и их склонностью к образованию таких сварочных дефектов, как трещины, поры, шлаковые включения и др. По этим признакам материалы разделяют на хорошо, удовлетворительно и плохо сваривающиеся. Многие разнородные материалы, особенно металлы с неметаллами, не вступают во взаимодействие друг с другом. Такие материалы относятся к числу практически несваривающихся.

Напомним о том, что относительная магнитная проницаемость ц представляет собой отношение магнитного ноля, создаваемого током в намагниченной среде, например в металле4, к магнитному полю, создаваемому тем же током в вакууме. В зависимости от значения и материалы разделяют на ферромагнитные (железо)

Смазочные материалы разделяют по состоянию на: а) жидкие (масла);б) пластичные (мазеобразные); в) твердые (по-

Напомним о том, что относительная магнитная проницаемость ц представляет собой отношение магнитного поля, создаваемого током в намагниченной среде, например, в металле, к магнитному полю, создаваемому тем же током в вакууме. В зависимости от значения jj, материалы разделяют на ферромагнитные (железо) - ц > 104; диамагнитные (медь, цинк) - ц = 1 - е; парамагнитные (алюминий, марганец) - ц = 1+8, где е - коэффициент, равный ЮЛ.ЛОЛ

КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА (от лат. coercitio — удерживание) — напряжённость магнитного поля, необходимая для полного размагничивания предварительно намагнич. ферромагнетика (см. Гистерезис). В зависимости от значения К. с. Нс ферромагнитные материалы разделяют на магнитно-мягкие [Не <; (80 — 800) А/м] и магнитно-жёсткие [Нс > (800 — 8000) А/м]. Первые используют в магнитных цепях, вторые — в пост, магнитах. К. с. ферромагнитного материала очень чувствительна к изменениям его темп-ры и внутр. строения (состояние кристаллич. решётки; фазовый состав и степень дисперсности фазовых составляющих сплава; наличие примесей и т. п.), а также к механич. деформациям. К. с. образцов из одного и того же материала можно изменять в широких пределах, применяя различную обработку (термич., механич. и др.) и меняя размеры образца. К. с. измеряется коэрцитиметром.

Неметаллические материалы разделяют на два типа: неорганические и органические. Органические, в свою очередь, по происхождению разделяются на природные и синтетические.

Лакокрасочные материалы разделяют на шесть видов: лаки, краски, порошковые краски, эмали, грунтовки, шпатлевки.

В. По природе компонентов композиционные материалы разделяют на четыре группы: с компонентом из металлов и сплавов; с компонентом из неметаллических элементов (например, углерода); с компонентом из неорганических соединений (окислов, карбидов, нитридов и т. п.); с компонентом из органических соединений.

Композиционные материалы классифицируются по матрице и по способу получения материала. Различают композиционные материалы с металлическими, полимерными, углеродными и керамическими матрицами. Известны также композиции с несколькими матрицами. По способу упрочнения композиционные материалы разделяют на слоистые, волокнистые, дисперсноупрочняемые, эвтектические с направленной кристаллизацией.

Смазочные материалы предназначены для уменьшения износа трущихся поверхностей, повышения КПД механизмов и машин, предохранения от коррозии. Смазочные материалы разделяют на два вида: жидкие минеральные масла и пластичные смазки (консистентные пасты). Минеральные масла разделяют на конструкци-