Материала основания

Задача динамики деформируемого тела состоит в том, чтобы по известной геометрии формы тела и области возмущений, действующим внешним силовым факторам и физико-механическим свойствам материала определить характеристики напряженно-деформированного состояния тела и движения его частиц в любой момент времени. Искомыми являются тензор напряжений (а), вектор скорости частиц v и плотность материала р; компоненты их в зависимости от физико-механических свойств материала тела подчинены уравнениям движения

В тех случаях, когда поверхность материала определить трудно (например, при распылительной сушке), применяют величины, отражающие интенсивность процессов тепло- и массообмена в единице объема сушильных камер (объемное напряжение по испаряемой влаге — масса влаги, испарившейся в единице объема аппарата за единицу времени).

пасного ресурса путем введения коэффициентов запаса прочности [9]. В такой постановке задачи проектирования повреждение любого элемента конструкции считалось недопустимым, так как не было известно, при какой длине или глубине повреждения может произойти разрушение. Для оценки предельного состояния необходимо было знать нагруженность В С и по характеристикам материала определить расчетным путем долговечность на основе кривой Веллера [27, 28], которая применительно к различным конструкционным материалам в случае простого одноосного регулярного нагружения устанавливает связь между уровнем напряжения и числом циклов до момента разрушения. При введении коэффициентов запаса на располагаемую долговечность, снижающих срок эксплуатации ВС по отношению к наименьшей расчетной величине долговечности для одного из наиболее нагруженных участков или узлов конструкции, фактически обеспечивалась возможность предотвращения предельного состояния, при котором после накопления повреждений происходит разрушение отдельных элементов конструкции.

Таким образом, для расчета металлических рукавов на прочность при малом числе циклов нагружения необходимо с достаточной степенью точности оценить амплитуду упругопластической Деформации в опасном сечении гофра и по кривой усталости конструкционного материала определить количество циклов до разрушения изделия.

Биметаллические материалы изготовляются всеми известными металлургическими способами (прокатка, наплавка, прессование, экструзия, волочение, сварка трением, взрывом, импульсная электромагнитная сварка, диффузионная сварка, порошковая металлургия). Следовательно, важнейшая задача в области "конструирования" машиностроительного материала - определить (в зависимости от условий работы проектируемого объекта) рациональный состав и число слоев, необходимое соотношение толщин основного металла и плакирующего слоя, уровень прочности межслойной связи и другие физико-механические и геометрические характеристики, обеспечивающие градиент изменения свойств по сечению материала, соответствующий характеру нагрузок, действующих на элемент конструкции.

Один из простейших вариантов первого подхода был использован в предыдущей главе для определения жесткостей однонаправленного материала. Для исследования прочности однонаправленного материала на структурном уровне необходимо составить некоторую структурную модель материала, определить поля напряжений (деформаций) в волокне и матрице и сопоставить эти напряжения (деформации) с предельными для волокна, матрицы и границы раздела волокна и матрицы.

Термомеханическая обработка по-прежнему является искусством, основанным на практическом опыте, хотя и очень разностороннем. Новые веяния за пределами кузнечного цеха это положение изменяют. Одно из таких веяний — компьютерная программа, позволяющая моделировать пластическое течение металла. Применив метод конечных элементов в решении проблем пластичности и опираясь на доступность быстродействующих компьютеров с большим объемом памяти, конструкторы штампов и металлурги кузнечных цехов существенно расширили свои возможности. Эти новые средства могут устранить дорогостоящие и времяемкие пробные ковки, улучшить использование материала, определить присущую ковке предысторию в виде цепочки — степень деформации — скорость деформации — температура — и тем самым улучшить управление микроструктурой. На рис. 16.9 представлен диапазон изменений в степени деформации, выявленный анализом простой ковочной заготовки, прокованной на простую форму.

Перед определением плотности материала определить его «водное число», т. е. массу воды в объеме пикнометра при 20 °С. Для этого пикнометр тщательно промыть хромовой смесью, дистиллированной водой, Спиртом и высушить. Взвесить пикнометр с точностью до 0,0002 г. После этого наполнить пикнометр дистиллированной водой при t — 20 °С до метки и поместить его в термостат при, 20 °С. Выдерживают пикнометр в термостате 30 мин. Когда уровень воды в пикнометре перестанет изменяться, удалить избыток ж>ды фильтровальной бумагой. Уровень воды в пикнометре следует устанавливать по верхнему краю мениска.

На рис. 50 приведена зависимость ZKp от т, определенная из условия устойчивости (3.46) и из уравнений (3.48), (3.58) для титанового сплава ОТ4, у которого Яж=3,4, Ry=7,\Q [31] Как видим, различие в критических деформациях, определенных по рассматриваемым условиям устойчивости, существенно. Предполагается [36], что рассмотренные условия устойчивости можно, пренебрегая влиянием градиента напряжений и деформаций, использовать для оценки устойчивости формообразования различного рода пологих оболочек двухосным растяжением. Для этого 'необходимо предварительно определить зависимость накопленной деформации и отношения. главных напряжений т.в различных точках оболочки от параметра Я, характеризующего деформацию оболочки в целом. Если это исследование выполняется методом делительных сеток, то, определив приемами, описанными в § 8, приращения или скорости деформаций и вычислив их отношение а=dеу: dвх=ем : е*, можно в случае изотропного материала определить отношение нал-• ряжений по формуле

Один из простейших вариантов первого подхода был использован в предыдущей главе для определения жесткостей однонаправленного материала. Для исследования прочности однонаправленного материала на структурном уровне необходимо составить некоторую структурную модель материала, определить поля напряжений (деформаций) в волокне и матрице и сопоставить эти напряжения (деформации) с предельными для волокна, матрицы и границы раздела волокна и матрицы.

Бели компоненты тензора П изотропного материала определить таким образом, чтобы к = 0, т.е. не учитывать неупругое изменение объема, то функция поврежденности д совпадет с известной функцией : пластичности Ильюшина, а соотношения (6.5) с уравнениями теории малых упругопластических деформаций при активном нагружении.

Определение способности покрытия поверхностного слоя сопротивляться динамическим нагрузкам. Иногда требуется установить, как ведет себя то или другое покрытие при динамическом 'контактном приложении нагрузки. В частности, при хромовом покрытии в узлах трения, испытывающих ударные нагрузки, в наиболее нагруженных местах наблюдалось выкрашивание и отслаивание хромового слоя от основного материала. В связи с этим было необходимо провести исследование влияния на динамическую контактную прочность хромового покрытия, прочности материала основания, толщины покрытия, характера пористости и других факторов. Нами было изготовлено специальное приспособление, которое позволяет нагружать испытуемую поверхность ударом как на сжатие, так и на сжатие со сдвигом.

Образцы представляют собой цапфы с конусными хвостовиками. Испытания гальванических покрытий показали, что прочность их зависит как от прочности материала основания, режима термической обработки, TaiK и от режима осаждения покрытий. Испытаниями можно установить наиболее целесообразные покрытия и уточнить области их применения.

Движение материала основания в потенциалах Ф и Ч*1 описывается системой уравнений

Движение материала основания в потенциалах Ф и ? описывается системой уравнений

Примечание. Для материала основания модуль упругости Е принят статический по данным испытания цилиндров длиной 20 см и диаметром 10 см. Для материала тела плотины принят динамический модуль упругости по данным испытания прямоугольных образцов размерами 60x30x118 см. (определен по периоду свободных колебаний образцов).

При проектировании стыка и выборе первоначальной затяжки следует обеспечить условие плотности стыка, условия прочности болтов и материала основания. Схемы крепления фундаментных болтов показаны на рис. 3.48—3.51.

где [о-]см — допускаемое напряжение смятия для материала основания.

В случае, когда выполнены оба условия (4.37) и (4.38), не будут чувствоваться небольшие изменения толщины, электромагнитных параметров покрытия и материала основания. При контроле толщины или электромагнитных параметров слоя в сравнительно широких пределах необходимо проводить радиоволновой контроль одновременно на нескольких рабочих частотах, что гарантировало бы уход из зоны, где хотя бы приблизительно выполняются условия (4.37) и (4.38).

«Бетаскоп-СС-950» является толщиномером, использующим р-рассеяние, и построен йа базе микропроцессора. Им можно измерять толщину гальванических покрытий от 100 до 0,1 мкм на различных основаниях, отличающихся по атомному номеру покрытия на 3—5 единиц. В этом толщиномере имеется набор легко заменяемых источников излучения и обеспечивается отсчет толщины покрытий для различных сочетаний материалов путем введения их цифровых кодов. При измерениях с помощью этого прибора оператор устанавливает в соответствии с рекомендациями для данного сочетания материала основания и покрытия определенный источник излучения, набирает переключателями номера, присвоенные каждому из материалов, указывает режим измерений и помещает контролируемый объект в измерительную зону. «Бетаскоп-СС-950» с помощью микропроцессора, производящего необходимые расчеты, показывает на выходном цифровом индикаторе среднее значение толщины покрытия и отклонение в среднем для серии измерений, что позволяет оценить статистическую погрешность. Применение микропроцессора облегчает учет свойств материалов основания и покрытия, параметры выбранного источника и число выполненных измерении. В приборе также предусмотрен выход на цифропечатающее устройство. Минимальная площадь, на которой может проводиться измерение, — 0,15 мм2. Помимо тол-щинометрии им можно определить коэффициент обратного рассеяния (J-излучения, т. е. оценивать физические свойства материалов из монолитных объектов.

где Е0 и v0 — модуль упругости и коэффициент Пуассона материала основания; б — ширина балки (длина шпалы); 1э (г) — функция распределения вертикальных перемещений W по глубине основания; Н — глубина, на которой W затухают. В рассматриваемом случае можно считать Н бесконечно большой и положить г) (z) = = ехр ( — гг). По Власову, вертикальные перемещения точек основания w — = г (х, t) \> (г), где г (x, t) — уравнение изогнутой оси балки, а горизонтальные перемещения и и и принимаются равными нулю.

здесь YO — удельный вес материала основания.