Материала рассмотрим

Эффективные значения упругих характеристик композиционного материала рассчитывают на основе метода регуляризации его структуры [8, 10, 11, 71). Согласно этому методу, частично упорядоченную реальную структуру армированного материала заменяют некоторой моделью, состоящей из периодически чередующихся в пространстве компонентов материала. Расчет упругих констант такой модели состоит в решении граничной задачи для многосвязной области. К настоящему времени результаты получены в основном для моделей однонаправленных волокнистых структур. В работе [10] решение представляется в виде ряда по эллиптическим функциям комплексного переменного. Численная реализация с применением ЭВМ позволила уточнить расчетные значения упругих констант композиционных материалов при различной геометрии укладки волокон в поперечном сечении однонаправленного материала. Одновременно выявлено влияние укладки на коэффициент концентрации напряжений в сплошных и полых волокнах.

упругие характеристики материала рассчитывают по формулам, полученным для слоистых сред аналогичной структуры (см. • (4.3)—(4.5), (4.13)— (4.19) и в работах [4.25]). При этом упругие постоянные исходного слоя определяют с учетом свойств ужесточенной матрицы, упругие характеристики которой рассчитывают по зависимостям (7.3) и (7.6)-f-(7.9). Совпадение расчетных и экспериментальных значений упругих характеристик удовлетворительное (рис. 7.7). Экспериментальные'данные получены при испытаниях углепластика на основе ленты из углеродных волокон (?а = 16 X X 104 МПа, Яа = 900 МПа), виске-ризованной нитевидными кристаллами ТЮ2 из аэрозоля. Объемное содержание нитевидных кристаллов в углепластике равно 6,2 %. Ориентирование волокон в углепластике достигалось путем укладки на заданный угол предварительно пропитанной ровницы (препрегов) в пакете исходного материала.

Показатель деформационного упрочнения п', определяющий интенсивность протекания процесса пластической деформации материала, рассчитывают в соответствии с уравнением Коф-фина-Мэнсона (5.37). Он является основной константой, от которой зависит скорость роста усталостных трещин в области малоцикловой усталости при фиксированном уровне размаха пластических деформаций Дер/. Испытания, например, сплава 800Н при 700 °С со скоростью деформации ±4-10~3с~1 показали, что соотношение (5.35) достаточно точно позволяет оценить распространение усталостных трещин [112]. В результате обобщения экспериментальных данных по различным маркам нержавеющих сталей (8 марок) и жаропрочным сплавам (6 марок) установлено, что показатель степени при размахе пластической деформации изменяется в интервале 1-2 [ПО].

В результате решения задач численными методами определяют наиболее нагруженные зоны, исследуют изменение НДС и на основании этих данных прогнозируют места повреждения материала конструкции. В итоге определяют зону возможного разрушения и на основании принятого критерия прочности с учетом изменения механических свойств материалов при высокотемпературном нагружении за пределами упругости материала рассчитывают долговечность конструкции.

Эффективные значения упругих характеристик композиционного материала рассчитывают на основе метода регуляризации его структуры [8, 10, 11, 71). Согласно этому методу, частично упорядоченную реальную структуру армированного материала заменяют некоторой моделью, состоящей из периодически чередующихся в пространстве компонентов материала. Расчет упругих констант такой модели состоит в решении граничной задачи для многосвязной области. К настоящему времени результаты получены в основном для моделей однонаправленных волокнистых структур. В работе [10] решение представляется в виде ряда по эллиптическим функциям комплексного переменного. Численная реализация с применением ЭВМ позволила уточнить расчетные значения упругих констант композиционных материалов при различной геометрии укладки волокон в поперечном сечении однонаправленного материала. Одновременно выявлено влияние укладки на коэффициент концентрации напряжений в сплошных и полых волокнах.

упругие характеристики материала рассчитывают по формулам, полученным для слоистых сред аналогичной структуры (см. • (4.3)—(4.5), (4.13)— (4.19) и в работах [4.25]). При этом упругие постоянные исходного слоя определяют с учетом свойств ужесточенной матрицы, упругие характеристики которой рассчитывают по зависимостям (7.3) и (7.6)-f-(7.9). Совпадение расчетных и экспериментальных значений упругих характеристик удовлетворительное (рис. 7.7). Экспериментальные'данные получены при испытаниях углепластика на основе ленты из углеродных волокон (?а = 16 X X 104 МПа, Яа = 900 МПа), виске-ризованной нитевидными кристаллами ТЮ2 из аэрозоля. Объемное содержание нитевидных кристаллов в углепластике равно 6,2 %. Ориентирование волокон в углепластике достигалось путем укладки на заданный угол предварительно пропитанной ровницы (препрегов) в пакете исходного материала.

После определения максимальной температуры на внутренней поверхности обмуровки и выбора материала рассчитывают толщину обмуровки.

В результате решения задач численными методами определяют наиболее нагруженные зоны, исследуют изменение НДС и на основании этих данных прогнозируют места повреждения материала конструкции. В итоге определяют зону возможного разрушения и на основании принятого критерия прочности с учетом изменения механических свойств материалов при высокотемпературном нагружении за пределами упругости материала рассчитывают долговечность конструкции.

По размахам напряжений Дсг„ = anmax - cfnmin для различных размеров дефектов / устанавливают (рис. 5.8, г) размах коэффициента интенсивности напряжений A.Kf . При известной величине показателя упрочнения материала рассчитывают значение размаха коэффициента ^интенсивности деформации АК1е (для заданного размера дефекта &К!е > АКГ). Полученные значения АК{ и &К1е используют для определения (рис. 5.8, б) скоростей развития трещин соответственно по уравнениям.

Модуль деформации Е сыпучего материала рассчитывают по результатам компрессионных испытаний на специальном приборе по формуле

Форму срезаемого слоя материала рассмотрим на примере обтачивания цилиндрической поверхности на токарном станке. На рис. 6.4 показаны два последовательных положения резца относительно заготовки за время одного полного ее оборота. Резец срезает с заготовки

Рассмотрим влияние вида и количества наполнителей-модификаторов на триботехнические свойства модифицированного ПТФЭ (полимерных композиционных материалов). В работах [135, 136] исследовали механические и триботехнические свойства ряда композиций, состав которых приведен в табл. 7.3. Представленные в таблице материалы содержат либо один вид наполнителя (Ф4К20), либо два (Б48ДЗ), либо три вида наполнителей (ВЗОБ10ДЗ), а также два материала с четырьмя видами наполнителей.

Рассмотрим- достаточно большой объем анизотропного тела и вырежем из него в различных направлениях по отношению к связанной с телом системе координат призматические образцы для испытаний на растяжение. Для материала, не обладающего симметрией строения, поведение таких образцов при одинаковых условиях нагружения не будет идентичным. Однако большинство материалов, применяющихся в инженерной практике, имеют направления, в которых реакция материала на идентичное на-гружение является одинаковой. Это свойство должно быть отражено в структуре обобщенного закона Гука.

Математически существование направлений, для которых характерна одинаковая реакция анизотропного материала на идентичное нагружение, эквивалентно предположению о неизменности коэффициентов жесткости и податливости при повороте осей декартовой системы координат. Имея это в виду, рассмотрим дв е системы координат, связанные преобразованием

Абсолютная величина масштаба, которому соответствует наличие «макроскопической» трещины, подвержена разнообразным интерпретациям. Тем не менее с физической точки зрения описанные выше классы отличаются лишь степенью идеализации и уровнем рассмотрения. В целях установления взаимосвязи результатов исследований по определению механических характеристик материала рассмотрим основы общего баланса энергии — подхода, пригодного для описания разрушения любых твердых тел: анизотропных и изотропных, однородных и неоднородных. Характеристики локальной прочности будут рассмотрены с точки зрения механики сплошной среды. Ряд теорий, на которых мы остановимся,

тает из-за развития деформаций ползучести в каждом цикле и более быстрого исчерпания ресурса пластичности материала. Иногда релаксацией циклических термических напряжений называют уменьшение максимальных напряжений от цикла к циклу, однако этот процесс не является релаксацией в обычном смысле и характеризует циклическое разупрочнение материала. Рассмотрим релаксацию напряжений, происходящую в каждом цикле в условиях постоянства суммарной деформации: es = = ee+ep+'ec=iconst.

Рассмотрим два одинаковых по форме и размерам образца (полоса с круглым отверстием), выполненные из двух разных материалов. Пусть картина разрушения одного из этих образцов характерна для пластичного состояния материала, а другого —; для хрупкого.

8.3. Упруго-пластическая работа материала. Рассмотрим случай, когда материал стержня работает в упруго-пластической стадии. Диаграмма а = а(е) для такого материала имеет вид кривых, изображенных на рис. 18.49, где отра-

Для ориентации при выборе материала рассмотрим результаты испытаний некоторых пластмасс. В табл. 5 приведены данные по испытанию некоторых линз без подачи рабочей среды, т. е. изменение удельного линейного напряжения во времени. На основании этих таблиц и кривых, построенных по ее параметрам (рис. 42), можно сделать следующие выводы.

Подавляющее большинство исследований рассеяния энергии колебаний было выполнено в условиях неоднородного напряженного состояния материала. Рассмотрим сначала более простой случай — рассеяние энергии колебаний при однородном напряженном состоянии. В. П. Тимошенко выполнил одну из таких работ [79]. Исследованию были подвергнуты продольные и крутильные колебания трубчатых стержней из стали Ст. 2. Длина стержней составляла 50 п 100 мм, толщина стенки 0,6—-1 мм, их средний диаметр 10 мм. При крутильных колебаниях диапазон напряжений сдвига составлял (0,98-н14,75) • 107 М/м2 (1 —15 кгс/мм2), при продольных колебаниях, напряжения находились в пределах (1,87-М8.66) -107 Н/м2 ('2-*-20 кгс'мм2); диапазон частот составлял 1000—2000 Гц. Декремент определялся при помощи записи свободных затухающих колебаний. Результаты опытов (рис. 49) с достаточно хорошим приближением описываются следующим выражением:

Проанализируем характер изменения функции F (п), определяющей поцикловое изменение свойств, для разупрочняющегося и упрочняющегося материала. Рассмотрим это на численном примере. Для расчета примем: (2C/G<0)) = 0,1; Ct = 4- 10~3 при сто,2/ав — 0,8 (для разупрочняющегося материала); С3 = —10~3 при а02/ств = 0,4 (для упрочняющегося материала); G(0) = = 0,08; В = С,/(—kB) = —Ю-3 (—3- Ю-3) = 0,333.