Механическими воздействиями

Феноменологический критерий разрушения можно рассматривать как некую передаточную функцию, связывающую внешнее воздействие с реакцией материала на это воздействие; при этом «разрушение» понимается как возникновение любого наблюдаемого нарушения сплошности среды. Внешние воздействия могут быть механическими, тепловыми, химическими, магнитными, радиационными и т. д. В настоящей работе внимание сосредоточено на описании механического разрушения (в частности, нелинейности связи напряжений с деформациями или

§ 15.7, О связях между механическими, тепловыми и электрическими

§ 15.7. О связях между механическими, тепловыми и электрическими величинами

Рис. 15.8. Диаграмма зависимостей между механическими, тепловыми и электрическими

го происхождения наблюдались в местах вварки патрубков [20]. Авария американского реактора SL-1 в эксплуатации произошла в связи с быстрым наращиванием мощности при пуске реактора, вызвавшим существенное повышение давления в корпусе [21], Это привело к срезу отводящих и подводящих патрубков, пластической деформации корпуса, характеризуемой увеличением диаметра на 30—100 мм. Циклическое нагружение элементов реакторов механическими, тепловыми и гидродинамическими усилиями может вызвать образование трещин в антикоррозионных наплавках [21], узлах крепления внутрикорпусных устройств (ВКУ) [9]. Стоимость программ восстановительных работ после таких крупных аварий, как авария на АЭС "Три-майл-Айленд" (США, 1979 г.), оценивается примерно в 1 млрд долларов, а время выполнения таких работ достигает не менее 5 лет [19]. Обобщение данных о повреждениях несущих элементов атомных энергетических установок показывает [22], что около 40% обнаруженных трещин связано с циклическими повреждениями, около 30% -с коррозионно-механическими, около 17% — с начальной технологической дефектностью. Это свидетельствует о большом числе причин и источников возникновения повреждений, связанных со значительной сложностью как самих конструкций реакторов и технологических процессов при их изготовлении, так и условий эксплуатации.

Циклическое нагружение несущих элементов реакторов механическими, тепловыми, гидродинамическими и вибрационными усилиями может вызывать образование трещин в антикоррозионной наплавке и узлах крепления внутрикорпусных устройств [9, 10]. Обобщение данных о повреждениях атомных реакторов показывает [10], что около 40% обнаруженных трещин связано с циклическим повреждением, около 30% — с коррозионно-механиче-ским, около 15% —с начальной технологической дефектностью.

Экономичность насосов, помимо выбора режима работы, зависит также от их состояния. Ухудшение экономичности центробежного насоса вызывается неплотностью в ступенях давления из-за увеличенных зазоров и внутреннего перетекания воды и повышенными механическими, тепловыми и электрическими потерями — на трение в подшипниках, редукторе (если он имеется), в паровом приводе или электродвигателе. Расход энер-гии увеличивается при механическом или коррозионном износе лопаток и направляющих аппаратов, чрезмерной затяжке сальниковых уплотнений, плохой смазке трущихся поверхностей и т. п.

Сварка разнородных металлов занимает особое место в сварочной науке благодаря возможности сочетать в сварных конструкциях разнообразные свойства металлов, необходимые при все более усложняющихся технологических и эксплуатационных задачах, возникающих в промышленности. Технологические сложности сварки разнородных металлов обусловлены комплексом проблем, вызванных различными физическими и химическими свойствами свариваемых материалов, необходимостью создания прочного контакта в месте их соединения, который часто должен обладать особыми механическими, тепловыми, электрическими и другими свойствами.

Циклическое нагружение элементов корпусов реакторов механическими, тепловыми и гидродинамическими воздействиями вызывает образование трещин в антикоррозионной наплавке и узлах крепления внутри-корпусных устройств. Обобщение данных о повреждениях несущих элементов атомных энергетических установок показывает, что около 40% обнаруженных трещин связано с циклическим повреждением, около 30% - с коррозионно-усталостным, около 17% - с начальной технологической дефектностью.

Классификация магнитомягких сплавов, которые помимо магнитных свойств должны обладать дополнительными особыми (так называемыми специальными) свойствами — механическими, тепловыми, коррозионными и другими, без которых применение материалов в определенных устройствах невозможно, какими бы высокими магнитными свойствами они ни обладали, представлена в табл. 8.11.

Самопроизвольная поляризация наблюдается только у одного класса диэлектриков — сегнетоэлектриков. При охлаждении сегнетоэлектрика ниже определенной температуры, которую называют точкой Кюри, самопроизвольно, без внешних воздействий, возникает поляризация. Объем сегнетоэлектрика разбивается на домены, в каждом из которых вещество сильно поляризовано. В отсутствие поля домены расположены беспорядочно, и суммарная поляризация Р равна нулю. При наложении поля поляризация увеличивается нелинейно благодаря переориентации доменов. При циклическом изменении поля от +Е до — Е возникает петля гистерезиса (рис. 18.23). Когда напряженность поля возрастает, поляризация Р достигает насыщения; при этом е увеличивается до максимального значения и вновь уменьшается. По аналогии с ферромагнетиками напряженность поля Ес, при которой меняется направление поляризации, называется коэрцитивной силой. Когда Ес < 0,1 МВ/м, сегнетоэлектрик является мягким; когда Ес > 1 МВ/м — жестким. Известно около 500 сегнетоэлектриков. Они принадлежат к классу активных диэлектриков, которые используются для генерации и преобразования электрических сигналов. Между электрическими, механическими, тепловыми и другими свойствами сегнетоэлектриков существуют нелинейные зависимости. Значения свойств вблизи точки Кюри имеют максимумы или минимумы. В частности, максимальное значение е достигается около точки Кюри.

Поскольку удельная электронная электропроводность у полупроводниковых материалов значительно меньше, чем у металлов, подвижность носителей заряда их больше (т. е. электроны в плохопроводящих материалах могут двигаться более свободно, чем в металлах). Поэтому тепловыми, световыми, электрическими и механическими воздействиями можно управлять электропроводностью полупроводниковых структур.

развитие в них трещин и изменяя сам механизм разрушения. Причина последнего в том, что наряду с чисто механическими j процессами активно протекают физико-химические гетероген-KtWM, ускоряемые механическими воздействиями.

Помимо действия смазок, способствующего приработке и полировке поверхностей при трении вследствие химических процессов, существует открытое и исследованное П. А. Ребиндером аналогичное действие смазочных средств вследствие молекулярного взаимодействия молекул смазки с твердыми поверхностями. В результате этого взаимодействия, по Ребиндеру, поверхностно-активные молекулы смазки способны не только проникать в зачаточные микротрещины, имеющиеся на поверхностях всех реальных тел, но и оказывать механические действия, облегчающие дальнейшее углубление этих трещин и разрушение поверхностей. Если подобные процессы разрушения поверхностей сосредоточены на выступах, находящихся под наибольшими механическими воздействиями, результат оказывается благотворным для дальнейшего протекания трения, так как поверхности сглаживаются — прирабатываются. Но если удельная (на единицу площади) нагрузка на поверхность трения слишком высока, разрушению начинают подвергаться настолько большие участки поверхности и самый процесс идет настолько быстро, что поверхности не только не уменьшают своей первичной шероховатости, но даже увеличивают ее. В этих случаях поверхностно-активные вещества способны проявлять только отрицательное дей-ствие, поддерживая непрерывный износ на высоком уровне.

Коррозионный износ чрезвычайно распространен в средах (смазочной или рабочей), содержащих коррозионно-активвые вещества. Поверхностные слои разрушаются в результате механических воздействий и электродных процессов, ускоренных механическими воздействиями. Разновидности такого износа — коррозионно-механический и окислительный. Теория молекулярного и коррозионного износа практически не разработана.

Поскольку физиологическая реакция организма человека-оператора на динамические воздействия зависит от его механических свойств, изучение механических свойств тела человека является только начальным этапом исследований по оценке влияния динамических нагрузок на организм человека-оператора. Конечная цель этих исследований состоит в установлении соотношений между механическими воздействиями и физиологическими изменениями, происходящими в организме человека-оператора под их влиянием.

В термопластах внутренние напряжения возникают в связи с другими процессами. В частности, в органическом стекле они связаны главным образом с условиями полимеризации, механическими воздействиями и влиянием растворителей, что вызывает образование микротрещин („серебро"), резко снижающих механические свойства и прозрачность органического стекла.

Травлением с применением ультразвука. При очистке деталей от окислов ультразвук применяют для ускорения процесса и снижения необходимой концентрации кислот. Ультразвуковая очистка деталей в 100 раз производительнее химического травления. В отличие от обезжиривания с помощью ультразвука здесь в качестве очищающей среды используют растворы кислот, предназначенные для растворения окислов металлов. При этом растворяющее действие кислот совмещается с механическими воздействиями кавитационных пузырьков, увеличивает скорость реакции и перемешивание жидкости, происходящее в ультразвуковых ваннах.

- разрушение и удаление вторичных структур механическими воздействиями. На ювенильных поверхностях практически мгновенно образуются новые вторичные структуры, которые затем также разрушаются.

Конструкции, сваренные из разнородных сталей, называют комбинированными. Они применяются в тех случаях, когда условия работы отдельных частей конструкции отличаются температурой, агрессивностью среды, особыми механическими воздействиями (износ, знакопеременное нагружение и т.п.).

регулируемые способы литья; PI, P2 и РЗ — способы лить*, существенно определяемые соответственно гидромеханикой заполнения литейной формы жидким металлом, регулированием теплообмена между отливкой и формой, внешними физико-механическими воздействиями на процесс затвердевания отливки; РЩ1, Р1Д2, Р1В1, Р1Л1, Р2К1, Р2Н1, Р2Н2, Р2НЗ, РЗЦ1, PSAI, РЯКД, РЗВ1 — литье соответственно под давлением, под низким давлением,; выжиманием, погружением, в кокиль, непрерывное» с направленной кристаллизацией, на-

Явления малоцикловой усталости могут быть обусловлены внешними механическими воздействиями (давление, нагрузка и т. д.) или термическими эффектами вследствие появления температурных градиентов, различия физико-механических свойств материалов и т. д. при повторном изменении режимов работы оборудования. Малоцикловые разрушения, когда процесс формирования предельных повреждений определяется в основном действием циклических температурных напряжений, называют разрушениями от термической малоцикловой усталости. Это частный случай неизотермического малоциклового разрушения, которое может возникать в результате как механического неизотермического, так и термоусталостного малоциклового нагружения.