Материалов представляющих

Распределение Нд по объему сварного соединения и его концентрацию в любой заданной точке определяют экспериментально-расчетным способом. Способ состоит в экспериментальном определении исходной концентрации диффузионного водорода в металле шва Нш(о), установлении зависимости коэффициента диффузии водорода ?>„ от температуры для шва, ЗТВ и основного металла и параметров перехода остаточного (металлургического) водорода Но в основном металле в Нд и обратно при сварочном нагреве и охлаждении. Расчетная часть заключается в решении тепловой задачи для заданных типа сварного соединения, режима сварки и решения диффузионной задачи. Последняя для сварки однородных материалов представляет численное решение дифференциального уравнения второго закона Фика, описывающего неизотермическую диффузию водорода с учетом термодиффузионных потоков в двумерной системе координат:

Изучение напряженно-деформированного состояния, соотношений между упругой и пластической составляющей и закономерностей их развития в условиях трения и изнашивания материалов представляет большой интерес и имеет существенное знамение для развития три-бофизики. Для экспериментального исследования деформации применяют различные методы: тензометрирование, металлографический анализ, рентгеноструктурный анализ, методы экзоэлектронной эмиссии и электросопротивления [9, 28, 29]. Б.И. Костецкий исследовал напряженно-деформированное состояние при трении скольжения методом фотоупругости. В качестве объекта исследования — трущихся тел — были использованы фотоактивные кристаллы и полимеры. Установлено, что напряженно-деформированное состояние при статическом контакте и трении значительно различается. Показано, что деформация при внешнем трении происходит путем растяжения и сжатия, и выявлены ее особенности в зоне непосредственного контакта и в зонах влияния [28].

Внешние воздействия оказывают более существенное и сложное влияние на полимеры, чем на металлы. Так, при незначительном изменении температуры полимеры из стеклообразного состояния переходят в высокоэластическое и вязкотекучее и наоборот. Поэтому в связи с переходом основной части работы трения в тепловую энергию управление температурой в зоне контакта полимерных материалов представляет собой актуальную и трудную задачу. Влияние дефектов поверхности на прочность полимеров значительно сильнее, чем у ме-таллов. Это требует внимательного отношения к условиям контактного

Одну из наиболее сложных задач при изготовлении пространственно-армированных композиционных материалов представляет выбор связующего [31, 68], особенно при изготовлении материалов, образованных системой двух, трех и п нитей [59]. Материалы могут иметь как обычную, так и пи-ролизованную матрицу. Сложность подбора связующего обусловлена трудностью пропитки. При повышенных толщинах на обычных пропиточных машинах нельзя полностью удалить из материала воздух, который при формовании приводит к пористости, поэтому пропитку таких материалов осуществляют в вакууме и под давлением 9 специальных пресс-формах. Необходимое содержание связующего достигается изменением степени уплотнения материала: чем толще материал, тем сложнее его пропитка. В качестве связующего используют низковязкие термореактивные смолы, которые при правильном выборе режимов и хорошо отлаженном технологическом процессе позволяют достигать плотности композиционных материалов на уровне теоретической. Так, для материалов, образованных системой двух нитей, при коэффициенте армирования ц =0,45 плотность р = = 1,80 г/см3 (теоретическая 1,80 г/см3), а при fi = 0,50 р = 1,85 г/см3 (теоретическая 1,86 г/см3).

Наконец, следует иметь в виду; что расчет и проектирование конструкций из композиционных материалов представляет собой взаимообусловленный итерационный процесс, который не исчерпывается только расчетом или только проектированием. Учет взаимного распределения нагрузок, геометрии элементов, особенностей поведения рассматриваемой конструкции требует комплексного подхода it решению задач расчета и проектирования. Именно такой подход рассмотрен в следующих разделах.

Однако конструкторы обычно применяют композиционные материалы для того, чтобы они воспринимали силы или распределенные нагрузки. В случае, когда эти силы образуются в результате удара или импульсного воздействия, они распространяются по конструкции в виде волн напряжений. Если напряженное состояние конструкции при статическом или квази-статическом (колебания) нагружении может быть предсказано с помощью достаточно хорошо разработанных методов, то анализ распространения импульсов напряжений в сложных конструкциях даже для однородных материалов представляет значительные трудности. Анизотропия и свойственная композиционным материалам неоднородность еще более усложняют эту проблему.

Интересным направлением исследований, уже нашедшим некоторое применение, являются эвтектические сплавы направленной кристаллизации. Их можно рассматривать как композиционные материалы, получаемые металлургическим методом. Упрочняющая фаза этих материалов представляет собой дендритные кристаллы, формообразование которых в виде длинных волокон достигается путем направленной кристаллизации. Типичный пример — сплав никель — ниобий.

В последнее время большое внимание уделяется использованию термоядерных реакторов. Композиционный материал, такой как металлический лист, покрытый керамикой, или слоистый — металл — керамика — металл, предполагается использовать в качестве изоляции, обладающей хорошей совместимостью с жидким литием [9, 15, 21]. Такая конструкция реакторов должна найти широкое применение в будущем, поэтому использование в них композиционных материалов представляет огромный интерес.

гие характеристики определяют механические свойства материалов. В этой связи исследование упругих свойств наноструктурных ИПД материалов представляет большой научный и практический интерес.

Ддя 'установления законшерносте! циклического упрочнеявя материалов представляет внтврво оравивав» прадедов текучести матервалов, нод-вврханвнЕ даклвчвскому и однократному нагруввав» при условии, что f*« *tt. Иваявдоваявя поиавали, что цвкявздакая тренировка стали 45 при втвж * Швм • одаовда»1»м нагруханва до деформации, равно! оу»-марно! шисичеокой деформации, накоаленно! в иродаоее онишчвсиого яа-Г^Евяив, вызывают аршерно одинаковое упрочнение. Этот вкоаэриментадь-ный фа» повволяет записать мфацюив для определения омвщввия повар» вовек текучести в исследованном диапааоив температур, обусловленное дав-личвокой тренировкой ар нормальиис температура?, в виде, аналогичном , (И):

Исследования температурных полей и кинетики термической деструкции были проведены на образцах углеметаллопластика в процессе одностороннего высокотемпературного нагрева. Теплофизические характеристики исследуемого материала из-за наличия полимерного связующего существенно зависят от температуры. Кроме того, на характер распространения температуры по толщине материала при нестационарных режимах нагрева в значительной мере оказывают влияние процессы, связанные с термическим разложением полимерного связующего. Пренебрежение указанными факторами при расчете температурных полей в элементах конструкций может привести к значительному расхождению данных расчета и эксперимента. Термическая деструкция полимерных материалов представляет собой сложный многостадийный химический процесс превращения исходного высокомолекулярного вещества в газообразные, жидкие и твердые продукты разложения. Как правило, реакции разложения имеют эндотермический характер. Основными параметрами, характеризующими этот процесс, являются скорость потери массы материала в процессе нагрева и количество-тепла, поглощаемого при разложении единицы массы исходного вещества. При расчете температурных полей влияние тепловых эффектов, возникающих при термической деструкции полимерных материалов, можно учесть как действие внутренних отрицательных источников тепла мощностью-

Анализ приведенных результатов показывает, что при проведении экспериментальных исследований предпочтителен выбор следующих материалов, представляющих различные группы сталей (таблица 3.2):

Определенное затруднение при нахождении критических напряжений, соответствующих образованию надрывов на контуре пор, может составить отсутствие диаграмм пластичности материалов, представляющих собой взаимосвязь критических значений интенсивности деформаций от показателя жесткости напряженного состояния П (П обычно определяют как отношение шаровой части тензора напряжений к девиаторной). Для большинства конструкционных материалов такие данные можно найти, например, в литературных источниках /11,12, 24, 25/ или воспользоваться стандартными методиками для построения таких диаграмм /24/.

Под плотностью понимается физ. величина, определяемая отношением массы к объёму тела; для неоднородного тела это отношение следует называть средней плотностью, а для материалов, представляющих собой куски различной крупности,— насыпной плотностью. Безразмерную величину, представляющую собой отношение плотности рассматриваемого вещества к плотности образцового вещества (воды при темп-ре 3,98 °С, воздуха в стандартных условиях), называют относительной плотностью.

Определенное затруднение при нахождении критических напряжений, соответствующих образованию надрывов на контуре пор, может составить отсутствие диаграмм пластичности материалов, представляющих собой взаимосвязь критических значений интенсивности деформаций от показателя жесткости напряженного состояния П (П обычно определяют как отношение шаровой части тензора напряжений к девиаторной). Для большинства конструкционных материалов такие данные можно найти, например, в литературных источниках /11,12, 24, 25/ или воспользоваться стандартными методиками для построения таких диаграмм /24/.

б) удорожание энергии сказывается на отраслевой структуре производства, приводя к перераспределению ресурсов, которое ограничивает производство энергоемких конструкционных материалов (представляющих основное вещественное содержание капитальных вложений).

Следует отметить, что матрица (20) соответствует тонкому слою из изотропного материала. Классификация «тонких» материалов, представляющих интерес применительно к композиционным материалам, представлена в нижней части табл. 1.

В табл. 1 даны свойства некоторых материалов, представляющих наибольший интерес для самолетостроения (для композиционных материалов приведены показатели, полученные при испытаниях одноосное рмированных образцов в направлении выкладки наполнителя). Значения предела прочности при растяжении и модуля упругости композиционных материалов приблизительно в 3 раза выше, чем у лучших алюминиевых сплавов. Делением указанных значений на плотность материала получают истинную меру его эффективности массы — показатели удельной прочности и удельного модуля упругости. По данным таблицы, композицион-

Названные трудности сдерживают широкое применение морфологических моделей при анализе современных конструкционных материалов, представляющих собой сложную систему, выходные характеристики которой зависят от большого числа факторов. Поэтому морфологический анализ целесообразно применять при решении узких задач, возникающих при разработке сплавов.

Перспективно применение в теплоносителях на основе композиционных материалов, представляющих собой коррозионно* стойкую матрицу с дисперсно распределенными в ней частицами «твердой смазки» в виде графита, фторида кальция, нитрида бора, карбида хрома и др. [13]. В качестве основы используют нержавеющие стали (ПХЗО, ПХ23Н18) и сплавы (ПХ20Н80). Образцы готовили прессованием и последующим спеканием. Результаты приведены в табл. 18.19 [2, 131. Наиболее стойки композиции на основе нихрома с наполнителями MoS2 и нитридом бора, скорость коррозии падает со временем соответственно до 0,05—0,07 и 0,032 г/(мг-ч). Испытания в нитрине показали высокую стойкость до температуры 200 °С твердых сплавов ВН (карбид вольф-paiia с никелевой основой), КХНХМ15 (карбид хрома с легированной никелевой основой), КХНС — композиционного материала на основе карбида хрома (табл. 18.20) [14]. При более высоких температурах целесообразно использовать материал КХНХМ15.

Датчики с натянутой проволокой являются резистивными датчиками с низкой измерительной мощностью. Преобразующим органом является проволока, которая растягивается за счет измерительного хода (рис. 3.42, а). При этом под действием деформации возникает изменение сопротивления провода R до значения R + Д./?, причем у всех материалов, представляющих интерес для техники, существует линейная зависимость между R и ? в виде1

сятся: образование подтеков и неравномерность толщины пленки покрытия (на верхней части изделия покрытие всегда тоньше, чем на нижней), необходимость значительных объемов лакокрасочных материалов, представляющих опасность в пожарном отношении.