Материалов измерение

условий деформирования и могут определяться экспериментами при различных температурах, соответствующих сварочным. Указанные параметры упругости функционально связаны между собой так, что независимыми остаются два параметра из четырех. Известные экспериментальные данные показывают, что для целого ряда конструкционных материалов изменение коэффициента Пуассона при повышении температуры несущественно. Поэтому рекомендуется в расчетах сварочных деформаций и напряжений принимать коэффициент Пуассона v = const и равным значению его при нормальной температуре. Для экспериментального определения модуля сдвига проводят испытания на кручение тонкостенного трубчатого образца при постоянной температуре с постоянной скоростью деформирования. Подобные испытания проводят для ряда температур из диапазона сварочных с интервалом Л7П = 50...ЮО К, начиная с нормальной температуры Го. Диапазон сварочных температур для исследования деформаций и напряжений следует ограничить максимальной температурой 7"к,при которой предел текучести материала близок к нулю. Для алюминиевых сплавов значение температуры Тк находится в диапазоне 573...673 К, для низкоуглеродистых сталей Тк = = 873 К, для коррозионно-стойких сталей и титановых сплавов Гк= 1073...1173 К. Зная коэффициент Пуассона v, и модуль сдвига G,, можно подсчитать значения нормального модуля ?,- и объемного модуля /G при соответствующей температура Тс.

УСТАЛОСТЬ материалов - изменение механич. и физ. св-в материала в результате действия многократных знакоперем. (циклич.) или однозначных, нередко вибрирующих нагрузок, приводящее к его прогрессирующему разрушению. Сопротивление У. характеризуется пределом выносливости (пределом У.), т.е. наибольшим напряжением, к-рое может выдержать материал без разрушения при заданном числе циклич. воздействий. Зависимость между числом

При сушке капиллярно-пористых коллоидных материалов изменение dm во времени t происходит по зависимости, показанной на рис. 10.3, а, получаемой экспериментально. Изменение Т в процессе сушки от г описывается кривой нагрева или термограммой сушки. Однако более полно кинетика сушки выявляется по температурным зависимостям T = f(dm) и кривым скорости сушки ddm/dt = f(dj (рис. 10.3,6). Зависимости (рис. 10.3) свидетельствуют о том, что процесс сушки протекает в несколько периодов. В период прогрева tn материал прогревается, a dm изменяется незначительно, причем при конвективной сушке dn > dmr, Tc > Т„, рс < рп (dn, Tn и р„ — соответственно влагосодержание, температура поверхности слоя и парциальное давление водяного пара над поверхностью материала). Длительность периода Гп невелика, и при сушке «тонких» материалов его значением пренебрегают.

Все исследованные трехмерно-армированные материалы имеют линейные диаграммы деформирования до разрушения при испытаниях на растяжение в направлениях укладки волокон. Это хорошо иллюстрирует рис. 5.14, на котором приведены типичные зависимости 0 (б) при растяжении материалов, изготовленных на основе алюмоборосиликатных, кварцевых и кремнеземных волокон. При испытании на трехточечный изгиб образцов из рассматриваемых композиционных материалов изменение прогиба в зависимости от нагрузки для большинства из них имеет линейную зависимость до разрушения (рис. 5.15). Наличие некоторой нелинейности в зависимости для материалов на основе кремнеземных и кварцевых волокон обусловлено

вдоль другой—условие местной устойчивости и критерий прочности. Глобальный минимум массы соответствует пересечению этих кривых, т. е. случаю, когда все формы разрушения реализуются одновременно. Другими словами, оптимальное решение лежит на границе всех ограничений. На рис. 12 показаны графики для типовых структур с углами армирования + 8 и 0—90°. На рисунке точки соответствуют металлическим элементам. Масса узлов соединений не учитывается. Из рисунка следует, что оптимальным материалом является высокомодульный углепластик с,соотношением слоев: 90% под углом 0° и 10% под углом 90°. Такой материал имеет осевой модуль упругости, равный 25 300 кгс/мм2,. и позволяет снизить массу элемента более чем в 2 раза по сравнению с алюминием. При уменьшении длины стержня роль осевого модуля снижается, соответственно возрастает влияние предела прочности при сжатии, и более эффективным оказывается боропластик, имеющий очень высокий предел прочности при сжатии. Это обстоятельство является важной отличительной чертой процесса проектирования элементов ферменных конструкций из композиционных материалов. В результате анализа геометрических параметров и нагрузок выбирают тип и структуру композиционного материала, оптимального для заданных условий эксплуатации. В табл. 3 для сравнения приведена масса двух стержней различной длины и из различных материалов. Изменение длины стержня полностью меняет" порядок расположения материалов по степени эффективности.

Выявленное при неизотермическом нагружении характерное для ряда сталей и сплавов (например, Х18Н9, ЭИ-654, ВЖ-98, ЭП-693ВД и др.) наличие режимов, обладающих большим повреждающим эффектом, требует при расчете конструкций на малоцикловую усталость определять и учитывать названные эффекты, обусловливающие для некоторых конструкционных материалов изменение долговечности не в запас прочности.

Все исследованные трехмерно-армированные материалы имеют линейные диаграммы деформирования до разрушения при испытаниях на растяжение в направлениях укладки волокон. Это хорошо иллюстрирует рис. 5.14, на котором приведены типичные зависимости 0 (б) при растяжении материалов, изготовленных на основе алюмоборосиликатных, кварцевых и кремнеземных волокон. При испытании на трехточечный изгиб образцов из рассматриваемых композиционных материалов изменение прогиба в зависимости от нагрузки для большинства из них имеет линейную зависимость до разрушения (рис. 5.15). Наличие некоторой нелинейности в зависимости для материалов на основе кремнеземных и кварцевых волокон обусловлено

При определении расчетной работоспособности необходимо принимать во внимание такие факторы, как свойства материалов, изменение условий в процессе работы, ресурс машины, а также несоответствие условий работы принятым в расчете. Фактическая работоспособность определяется действующими факторами нагружения, однозначностью и стабильностью схем нагружения, наличием и накоплением остаточных явлений, последствиями функциональных нарушений, а также погрешностями в эксплуатации. При этом потребная работоспособность машины может быть задана как коэффициентом запаса, так и предельными значениями или диапазоном ее значений.

Однако при сохранении общей тенденции циклического поведения, все эти материалы проявляли свойство повышения амплитуд напряжений при действии высокочастотной деформации в сравнении с равным по размаху максимальной деформации одно-частотным нагруженном, т. е. под действием ем материал повышал степень своего упрочнения, причем тем в большей степени, чем выше была величина амплитуды наложенной деформации. Этот эффект, по-видимому, связан с повышением скорости деформирования материала вследствие действия высокочастотной деформации и имеет место как при циклическом упрочнении материалов (сталь 22К и период исходного нагружения стали Х18Н10Т), так и при их циклическом разупрочнении (сталь 12Х2МФА и основной период нагружения для стали Х18Н10Т). На рис. 4.34 показано для всех трех материалов изменение величины циклической пластической деформации б'*"' с изменением величины амплитуды высокочастотной деформации еа2. Видно, что при одинаковом размахе циклической упругопластической деформации 2 еа, который в процессе испытаний в жестком режиме поддерживается постоянным, величина б, измеренная в данном случае на 50% общей долговечности, уменьшается с увеличением высокочастотной деформации е,а от 0 (одночастотный режим) до 0,07%.

присутствием переносного вращательного движения в сложном движении точки; нормальное — составляющая ускорения, направленная по главной нормали к траектории в сторону центра кривизны; относительное — ускорение точки по отношению к относительной системе отсчета или составляющая абсолютного ускорения, обусловленная изменением относительной скорости; переносное — ускорение относительной системы отсчета по отношению к абсолютной системе отсчета или составляющая абсолютного ускорения, обусловленная изменением переносной скорости; свободного падения сообщается свободной материальной точке силой тяжести; угловое характеризует быстроту изменения угловой скорости тела; центростремительное — нормальное ускорение, направленное к центру кривизны траектории в данной ее точке]; УСЛОВИЯ нормальные — физические условия, определяемые давлением в одну нормальную атмосферу (101 325 Па) и температурой термодинамической 273,15 К (0° С); УСТАЛОСТЬ материалов— изменение состояния материала в результате многократного (циклического) нагружения, приводящее к его прогрессирующему разрушению

дифференциацию. Следует особо подчеркнуть принципиальную невозможность в условиях неопределенности полностью формализовать процесс оптимального проектирования теплоэнергетических установок; в результате решения задачи получаются совокупности равноэкономичных вариантов. Из этого вытекает необходимость привлечения для принятия окончательного решения в зоне равной экономичности дополнительных, не учтенных при оптимизации теплоэнергетической установки технико-экономических факторов (расход дефицитных материалов, изменение производительности труда, надежность оборудования и т. п.). Окончательный выбор реализуемой совокупности параметров Х-^ из числа найденных равноэкономичных производится «волевым» путем с учетом этих факторов и опыта специалистов. Тем самым исключается возможность принятия существенно неоптимальных решений.

Измерение при 'помощи слепков Слепки отпечатков из специальных материалов Измерение слепков контактным или бесконтактным способом — 5-11

Вязкость [добавки к смазочным составам, влияющие на вязкость С 10 (М, N 30:02); определение G 01 N < 11/00-11/16; путем (измерения скорости истечения материала 11/02-11/08; перемещения какого-либо тела в материале 11/00-11/16)); пластических материалов, измерение в устройствах пластификации или смешивания В 29 В 7/28; расплава в ковшах и т. п. измерение В 22 D 2/00; регулирование (G 05 D 24/00-24/02; вязкости жидкости в демпферах транспортных средств B60G 17/10)]

Плоскогубцы В 25 В (7/00; с вспомогательными инструментами 7/22); Плотность материалов [измерение G 01 N (9/00-9 36; взвешиванием в воздухе и в жидкости 9/08; с использованием (массы известного объема 9/02-9/06; центробежных сил 9/30; элементарных частиц 9/24)); электрические переключатели, приводимые в действие изменением плотности жидкости Н 01 Н 35/18]

пескоструйную или химическую обработку. После этого помещают контролируемый объект и аппаратуру в требуемое положение, устанавливают рекомендованные режимы контроля и освещение, а затем производят наблюдение или измерение контролируемых факторов. Оптический контроль качества серийной и массовой продукции производят путем их сравнения с эталонами, измерительными средствами или с утвержденным контрольным образцом. Затем производится обработка результатов измерений. Взаимное положение контролируемого объекта и аппаратуры, а также режимы освещения (яркость, спектральный состав, поляризация и др.) выбираются так, чтобы обеспечить максимально возможный контраст дефекта Кд относительно фона. Контроль объектов из непрозрачных .материалов, измерение их линейных размеров и характеристик поверхности осуществляется в отраженном или рассеянном свете. Объекты из прозрачных или полупрозрачных материалов контролируют обычно в проходящем свете или другом освещении, дающем большую контрастность. При организации оптического контроля предпочтение следует отдавать прошедшему или рассеянному освещению, поскольку они вызывают меньшее утомление зрения. С этой же целью необходимо защищать глаза оператора от прямого попадания световых лучей путем установки защитных экранов, козырьков, диафрагмы и т. п. Для проведения контроля может использоваться только общее освещение или в сочетании с местным (комбинированное), причем общее освещение должно составлять не менее 10% от местного. Поскольку достоверность выявления дефектов зависит от освещенности (рис. 6.3), она должна быть установлена не меньше определенной величины в соответствии с существующими нормами [1,2]. Расстояние от глаза оператора до дефекта или плоскости, где производится отсчет, должно быть близким к расстоянию наилучшего зрения (примерно 250 мм). Общим правилом является необходимость увеличения освещенности, если надо выявлять дефекты меньшей величины (рис. 6.3), для нахождения дефектов с малым контрастом (Кд<0,2), когда освещенность повышают в 1,5—2 раза, и при контроле на темном фоне (ее увеличивают на 20—35%).

Измерение уровня. Емкостный метод широко применяют для измерения уровня порошкообразных пищевых продуктов, зерна, стирального порошка, песка, цемента, извести и угольной пыли в бункерах и хранилищах; мазута, топлива, воды, кислот, щелочей и вязких материалов в баках. Емкостные уровнемеры используют как для сигнализации предельных значений, так и для непрерывного измерения. Точность измерения при условии однородности материалов составляет 2 ... 3 %. Однако метод является непригодным для измерения смеси жидкости с твердыми частицами, имеющими другую диэлектрическую проницаемость, так как эта величина должна оставаться постоянной. Его нельзя применять также в условиях колебания влагосодержания и изменения соотношения компонентов смеси. Само название метода предполагает измерение электрической емкости в зависимости от уровня наполнения, т.е. она изменяется в зависимости от повышения или понижения уровня заполнения.

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ 607

9.2.3. Измерение термоэлектрической способности материалов

Сущность методов. Наиболее простым оказывается измерение термоэлектрической способности материалов. Измерение коэффициентов S или П основано на различии их величин для двух разнородных проводников. Для определения абсолютных значений этих коэффициентов составляется термопара, одним из электродов которой является сверхпроводящий материал, а другим - исследуемый. Но сверхпроводящие свойства проявляются при низких температурах, которые достаточно трудно реализовать в обычных условиях, кроме того, использование сверхпроводников не позволяет определять электрические параметры при высоких температурах. Поэтому для определения абсолютных значений S и П контролируемых материалов вместо сверхпроводника применяют стандартные материалы (свинец или благородные металлы), термоэлектрические параметры которых были определены Борелиусом и Кристианом в 1928 г. и 1958 г. соответственно.

Общие сведения об измерении твердости материалов. Измерение статической твердости материалов основано на определении размеров отпечатка, возникающего на поверхности образца при вдавливании в него твердого наконечника. Наконечник (индентор) в форме шара, конуса или пирамиды из твердого материала вдавливают в исследуемую поверхность механическим нагружением. Под индентором возникает зона пластического течения материала и на контролируемой поверхности появляется отпечаток, площадь которого характеризует сопротивляемость материала пластическому деформированию. При проявлении ползучести материала отпечаток с течением времени увеличивается, и степень увеличения его площади во времени может служить характеристикой ползучести. Поскольку пластической деформации подвергается лишь малый объем, возможно многократное вдавливание индентора в различных точках и получение на одном образце набора данных о твер -дости или кривых, характеризующих ползучесть материала. В этом случае говорят о длительной твердости. Возможность автоматизации процессов изме -рения позволяет считать метод твердости одним из наиболее экономичных и эффективных методов исследования и контроля материалов и изделий.