Материалах используемых

Оптимальное сочетание модулей Юнга и сдвига в трех ортогональных направлениях и трех плоскостях следует ожидать в материалах, армированных по варианту 6 с девятью направлениями волокон.

Анализ на макроуровне предполагает, что основным структурным элементом материала является элементарный слой. Внутренние по отношению к слою микроструктурные напряжения проявляются только во влиянии на термоупругие, прочностные и другие характеристики слоя на макроуровне. Остаточных напряжений в однонаправленном материале на макроуровне не существует. Однако в слоистых материалах, армированных под различными углами, вследствие анизотропии модулей упругости и коэффициентов линейного расширения слоев, остаточные макронапряжения существуют и могут достигать значительной величины.

Для ознакомления с проблемой распространения волн в анизотропной среде мы отсылаем читателя к специальной литературе1). В частности, распространение упругих волн в материалах, армированных нерастяжимыми волокнами, в рамках теории эффективных модулей, детально исследовал Вейтсмен [77].

станем воды уже при комнатной температуре. В полиэфирных слоистых материалах, армированных волокнами из Е-стекла и обработанных аппретом, адгезионная связь не разрушается даже после выдержки в воде при 20 °С в течение 10 месяцев. Разрыв этой связи происходит только после длительной выдержки в горячей воде в результате увеличения количества пор на поверхности раздела и часто сопровождается ростом трещин в смоле вблизи поверхности стекла. По-видимому, разрушение связи обусловлено осмотическим давлением, возникающим вследствие выщелачивания водорастворимого компонента с поверхности раздела. Волокно, извлеченное из композитов после длительного кипячения в воде, имеет изъязвленную поверхность (рис. 3). Волокна, расположенные близко к поверхности композита, быстрее взаимодействуют с водой, проникающей через трещины, что приводит к уменьшению растравливания поверхности. По-видимому, появление на поверхности Е-стекла водяных пузырьков способствует накоплению количества гидроксил-ионов, достаточного для вытравливания углублений. В композитах с кремнеземными волокнами после длительной выдержки их в горячей воде появляются только небольшие области разрушения связи в результате возникновения высоких граничных окалывающих напряжений за счет усадки смолы. Эти данные подтверждаются результатами титрования органических кислот в растворе, полученном после кипячения образцов [19]. Количество кислоты, экстрагированной из полиэфирного слоистого пластика, значительно уменьшается при нанесении силановых аппретов на поверхность раздела. В некоторых полиэфирных слоистых пластиках количество экстрагированной кислоты обратно пропорционально сохранению прочности. Очевидно, слой гадролизованного силана на поверхности раздела предохраняет стекло и смолу от гидролитического разложения.

один или несколько факторов; ковалентная же связь между орга-нофункциональной группой, в которую входит кремний, и матричным полимером всегда является регулирующим фактором при возникновении и сохранении хорошей адгезии. Результаты, приведенные в табл. 3, показывают, насколько важен выбор силанового аппрета для эффективного взаимодействия его с матрицей. Реакционная способность силанов изучалась на полиэфирных слоистых материалах, армированных стеклотканью. В образце 112 (контрольном) использовалась термообработанная стеклоткань (неаппретированная). Оказалось, что хотя этилсилан придает стеклоткани водоотталкивающие свойства, он не реагирует с полиэфирной смолой, в результате чего прочность в исходном состоянии снижается, а во влажном — возрастает. При использовании винилси-лана, величина QE которого указывает на его относительно низкую реакционную способность при взаимодействии с полиэфирной смолой, прочность в исходном состоянии повышается незначительно, а во влажном — гораздо больше. Величина Q метакрилоксипро-пилсилана свидетельствует о возможности эффективной сополи-меризации его с полиэфирной матрицей. Это подтверждается зна-

Для понимания условий зарождения разрушения в материалах, армированных волокнами, оказывается крайне полезным иметь хотя бы качественное представление о распределениях напряжений и деформаций, возникающих под действием внешней приложенной нагрузки в структуре из близко расположенных параллельных волокон, погруженных в матрицу. Хотя волокна и матрица сами по себе могут рассматриваться как упругие изотропные и однородные тела, их модули Юнга, коэффициенты Пуассона и коэффициенты термического расширения весьма различны, поэтому, когда композит в целом подвергается изменению температуры или простому одноосному нагружению, в силу условий неразрывности на микроуровне возникают сложные напряженное и деформированное состояния. Исследователи, изучавшие композиты, давно это учитывали, однако уточненные решения были получены численными методами лишь после появления мощных вычислительных машин (например, [16]).

и связь в ней осуществляется в результате взаимодействия двух окисных пленок — А12О3 и В2О3. В работе [50] предлагается различать шесть типов связи между волокном и матрицей в металлических композиционных материалах: механическая связь; связь путем растворения и смачивания; связь, возникающая в результате химической реакции с образованием продуктов взаимодействия; связь, обусловленная обменными химическими реакциями; связь в композиционных материалах, армированных волокнами окислов, и, наконец, смешанная связь.

Если краевой угол на поверхности раздела волокно—матрица 0 < 90°, то расплавленная матрица смачивает волокно. При этом, как правило, происходит незначительное растворение волокна без образования каких-либо соединений. В таких композиционных материалах возникает связь путем растворения и смачивания. Предполагается, что такая связь образуется в композициях на алюминиевой и никелевой основах, армированных углеродными волокнами. Расплавленный алюминий не смачивает углеродные волокна до тех пор, пока поверхность их не будет обработана специальным составом.

Напряжения в поперечном направлении оказывают значительное влияние на вид кривых деформации композиционного материала. В некоторых металлических композиционных материалах, армированных вольфрамовой или молибденовой проволокой, последняя имеет большие деформации до разрушения, чем при испытаниях вне композиционного материала [175, 190]. При этом на проволоках, находящихся в матрице, образуется несколько шеек. Было высказано предположение, что возникающие в композиционном материале радиальные напряжения растяжения препятствуют образованию шейки и обусловливают более равномерное и большее по величине удлинение проволоки, а также всей композиции в целом. Напряжения в поперечном направлении несущественно влияют на прочность при растяжении в осевом направлении; их эффект значителен при испытаниях в поперечном направлении.

Самойловым А. И. и др. проведено исследование остаточных напряжений рентгеновским методом в композиции алюминиевый сплав Д16— 48% борного волокна после различных режимов прессования и термической обработки, включая и криогенную [64]. Основные результаты этого исследования приведены в табл. 9. Как во всех композиционных материалах, армированных волокнами с меньшим по сравнению с матрицей коэффициентом линейного расширения, в матрице наводятся растягивающие напряжения, достигающие в отдельных случаях предела текучести сплава Д16 в термически неупрочненном состоянии (табл. 9).

Как можно видеть из рис. 7.2, при рассмотрении композитов можно выделить микроконцентрацию и макроконцентрацию напряжений. При исследовании микроконцентраций напряжений следует иметь в виду, что перемещения и деформации дисперсной фазы в материале матрицы ограничены. В результате этого в местах нарушения непрерывности волокон возникают значительные концентрации напряжений. В материалах, армированных частицами, значительные не-

. Ниже приводятся данные об отдельных дефектоскопических материалах или материалах, используемых в качестве основных составляющих компонентов дефектоскопических материалов (табл. 5—11).

материалах не обладают свойством дисперсии, наличие граничных поверхностей, определяющих форму конструкции, вызывает отражение волн, характер которого зависит от длины волны (А, = = 2nlk = 2пи/а>). Если через а обозначить характерный геометрический параметр (толщину, диаметр), то параметры ka или соа/у оказываются критическими в задачах, включающих анализ дисперсии. Поэтому естественно ожидать, что структурные неоднородности, такие как волокна, слои или частицы, содержащиеся в связующем, будут вызывать возрастание дисперсии волн, длина которых приближается к размерам или расстояниям между компонентами композиционного материала. Отметим, что в композиционных материалах, используемых для изготовления элементов конструкций, существуют два источника дисперсии — связанный с геометрическими параметрами структурных элементов материала, например с диаметром волокон или толщиной слоя, и определяемый размерами конструкции. Можно ожидать, что второй источник дисперсии оказывается существенным для волн, длина которых значительно превышает характерные размеры структурных элементов материала.

1) наведение высокой остаточной радиоактивности в различных материалах, используемых в ламповых конструкциях;

Изменение прочности тела и границ зерен в зависимости от температуры позволяет сделать следующие выводы. В материалах, предназначенных для эксплуатации при низких температурах, особое внимание следует уделять упрочнению тела зерен, тогда как в материалах, используемых для изготовления деталей машин и механизмов, работающих в условиях высокотемпературного нагрева, необходимо в первую очередь увеличивать прочность границ зерен.

I. Исследование природы возникновения отказов в материалах, используемых при конструировании и изготовлении технических систем.

Рассмотрены характеристики материалов, широко применяемых для изготовления котлов и сосудов в нашей стране, в странах — членах СЭВ и в развитых капиталистических странах. Для облегчения решения вопросов при взаимных поставках оборудования дана информация о взаимозаменяемых материалах, используемых в странах — членах СЭВ.

В справочнике приведены сведения о материалах, применяемых в машиностроении: черных и цветных металлах и их сплавах, неметаллических материалах, используемых для изготовления деталей машин; инструментальных материалах — твердых сплавах, быстрорежущих сталях, минералокерамических материалах и алмазах, абразивных материалах. Помещены сведения о прогрессивных методах получения заготовок, применении полимерных материалов для изготовления технологической оснастки, о стандартизации, нормализации и унификации в машиностроении, о термической и химико-термической обработке деталей из чугуна, стали и цветных металлов. Отдельные разделы справочника посвящены допускам и посадкам, припускам на обработку, шероховатости поверхности. Большое внимание уделено вопросам экономии металлов в машиностроении. Предназначен для молодых конструкторов, технологов, мастеров и начальников участков машиностроительных заводов. Он также может быть полезным для студентов машиностроительных специальностей вузов и учащихся техникумов.

Осуществляемая в нашей стране теплофикация привела к быстрому росту мощностей теплофикационных агрегатов на электростанциях, за счет которых главным образом и осуществляется снабжение потребителей теплом. Наряду с этим идет широкое строительство производственных, производственно-отопительных и чисто отопительных котельных с мощностью в ряде случаев до 300 Гкал/ч. Оборудование таких котельных агрегатами с малой тепловой мощностью нерационально, так же как и установка агрегатов высокого давления и теплофикационных турбин. Эти обстоятельства привели к созданию нового котельного оборудования большой производительности на низкие параметры пара, развитию и созданию к таким котлоагрегатам соответствующего ко-тельно-вспомогательного оборудования. Рациональное использование подобного оборудования возможно только при широком информировании о нем проектных, производственных и других организаций, а также учебных заведений. Одновременно читателю должны быть сообщены сведения и о самом небольшом по производительности оборудовании, служащем источником теплоснабжения в квартальных и домовых котельных. Это особенно важно для районов, в которых нет централизованных источников теплоснабжения и не прокладываются тепловые сети вследствие экономической нецелесообразности централизации теплоснабжения. Такие случаи характерны для небольших городов и поселков старой застройки, поселков и селений в сельской и дачной местностях. Необходимость краткого изложения большого количества сведений об оборудовании, топливе и материалах, используемых при сооружении, монтаже и эксплуатации котельных агрегатов и установок малой производительности, сделала задачу составления такого справочника весьма сложной. Ограничение объема справочника не позволило включить ряд разделов, из которых наиболее существенными следует считать автоматику, арматуру, теплообменники, контрольно-измерительные приборы. Некоторые разделы справочника не являются на сегодня официальными или твердо установленными и отражают имеющуюся практику. К таким разделам, в частности, относятся сведения по расчетным характеристикам топок с ручным обслуживанием, удельные тешгосъемы с 1 м2 чугунных котлов, рекомендации по качеству питательной и котловой воды. По мере уточнения и составления общепринятых официальных данных эти сведения подлежат корректировке.

В разд. 8 приведены сведения о конструкционных материалах, используемых в тепло-

продольной волны в плексигласе и других пластических материалах, используемых в наклонных преобразователях в качестве призм, поэтому невозможно обычным наклонным преобразователем ввести в контролируемое изделие чисто поперечную волну достаточной интенсивности под большим углом ввода, который необходим, например, для контроля тонких стыковых сварных соединений.

В дефектоскопических материалах, используемых при капиллярном контроле сварных соединений из аустенитных сталей или сплавов на железоникелевой основе, содержание хрома и серы в сухом остатке, полученном после выпаривания 100 г материала (пенетранта), не должно превышать 1% для каждого из указанных элементов.