Неоднородности структуры

Углы наклона линий скольжения при выходе на контур зависят от величины касательных напряжений на данном контуре. При отсутствии касательных напряжений на свободных (боковых) поверхностях мягкой прослойки линии скольжения пересекают данную поверхность под углом +45°. Если касательные напряжения на контактной поверхности металлов М и Т достигают наибольшей величины (например, при большой степени механической неоднородности соединений), то т = kM. В данном случае одно семейство пересекает поверхность контакта металлов М и Т под углом 90°, а для второго семейства линия контакта является огибающей. При этом из угловых точек мягкой прослойки (которые будут особыми) строятся в соответствии с граничными условиями веерные поля сеток линий скольжения с соответствующими центрированными углами. Пример построения сетки линий скольжения для мягкой прослойки со степенью механической неоднородности К„ =oj/crjf >6 и относи-

нию к основному металлу конструкций /33, 34/. При этом в последнем случае степень механической неоднородности соединений в значительной мере определялась режимами сварки. Следует отметить, что получаемые в результате такой технологии сварки мягкие прослойки (швы) в процессе эксплуатационных перегрузок конструкций выполняют роль своеобразных гасителей деформации корпуса оболочек.

Степень механической неоднородности соединений определялась отношением Кк - НВ*/НВМ, а также на основании данных по стI и а", полученных при испытании на разрыв образцов, вырезанных из разуп-рчненного и неразупрочненных участков изделия, Кв = (Ув (7В .

ция 4). Для данных соединений в работах /25, 73, 1 13/ на базе экспериментальных исследований механического поведения при различных видах нагружения было дано теоретическое обоснование влияния несимметричности неоднородных соединений на их прочность, которое в основном сводилось к расчету по усредненному значению степени механической неоднородности соединений Kscp =(A"B +?в2)/2. При этом не учитываются различия при совместном пластическом деформировании твердых Т и Т2 и мягкого (М) металлов сварного соединения в условиях несимметричной механической неоднородности его различных участков. Для получения более точного решения, базирующегося на закономерностях механического поведения соединений с несимметричной неоднородностью сварного стыка, на первом этапе работ были выполнены численные расчеты методом конечных элементов, в результате которых были установлены особенности напряженно-деформированного состояния рассматриваемых сварных соединений. Анализ ограничивался рассмотрением задачи в плоской постановке (VCT = 0, п = 0.5). Методика расчета МКЭ была ранее описана в разделе 3.3. Расчеты выполняли при следующих вариациях степени несимметричности механической неоднородности А'в = 1,25. А'В2 = 1,5, 2.0. 4.0 при относительных значениях мягкой прослойки к = 0,125; 0.25; 0.5.

Не останавливаясь подробно на результатах расчетов, отметим, что для рассматриваемого случая несиммелричной неоднородности соединений характерны те же особенности напряженно-деформированного состояния металлов соединений вблизи границы их раздела. В частности. касательные напряжения (интегральные значения) t'Lj, описываются соотношениями типа (3.9), а именно

где А'В = СТВ /сгв , КВ2 =<^в /^в — степень механической неоднородности соединений со стороны одной и другой контактных границ (рис. 3.43).

тельствуег о том, что их соединениям присуща механическая неоднородность. В качестве примера в -таблицах 3.7 и 3.8 приведены данные по механическим характеристикам высокопрочных сталей класса 70/60 12ГН2МФАЮ и 12Г2СМФ и их сварных соединений, выполненных по различным технологическим вариантам. Как видно, степень механической неоднородности соединений из стали 12ГН2МФАЮ изменяется в пределах А"в = 1,16 — 1,24, а из стали 12 Г2СМФ —#„=1,0 — 1,15.

Отметим, что для толстостенных оболочковых конструкций, ослабленных кольцевой мягкой прослойкой, в случае большой механической неоднородности соединений А'в (практически при А'в > 2) может быть реализован механизм потери пластической устойчивости в виде локального сужения кольцевого сечения, расположенного в мягкой прослойке. Используя основные результаты работы /82/, представленные в виде соотношений, связывающих значения критических величин интенсивности деформации со свойствами материала ?р

Углы наклона линий скольжения при выходе на контур зависят от величины касательных напряжений на данном контуре. При отсутствии касательных напряжений на свободных (боковых) поверхностях мягкой прослойки линии скольжения пересекают данную поверхность под углом +45° . Если касательные напряжения на контактной поверхности металлов М иТ достигают наибольшей величины (например, при большой степени механической неоднородности соединений), то т = kM. В данном случае одно семейство пересекает поверхность контакта металлов М и Т под углом 90°, а для второго семейства линия контакта является огибающей. При этом из угловых точек мягкой прослойки (которые будут особыми) строятся в соответствии с граничными условиями веерные поля сеток линий скольжения с соответствующими центрированными углами. Пример построения сетки линий скольжения для мягкой прослойки со степенью механической неоднородности Кв =aj/cr*1>6 и относи-

нию к основному металлу конструкций /33, 34/. При этом в последнем случае степень механической неоднородности соединений в значительной мере определялась режимами сварки. Следует отметить, что получаемые в результате такой технологии сварки мягкие прослойки (швы) в процессе эксплуатационных перегрузок конструкций выполняют роль своеобразных гасителей деформации корпуса оболочек.

Степень механической неоднородности соединений определялась отношением Къ = НВТ /НВМ, а также на основании данных по Og и а", полученных при испытании на разрыв образцов, вырезанных из разуп-рчненного и неразупрочненных участков изделия, Кк = СГц/Су" .

дополняют друг друга: 1) электрохимического — неоднородности структуры металла, дефекты защитных пленок, дно концентра-

Наиболее; низкий электродный потенциал у феррита (—0,44 е), наиболее высокий-----у графита ( + 0,37 в). Таким образом, разность потенциалов вследствие неоднородности структуры может дойти до 0,8—0,9 в. Неоднородность железоуглеродистых сталей по химическому составу оказывает влияние на скорость их коррозии, не меньшее, чем структурная неоднород-

Нелегарованные чугуны характеризуются меньшей коррозионной стойкостью по сравнении с углеродистыми сталями вследствие большей неоднородности структуры. 'Способствуют коррозии имеющиеся в них включения графита. Поэтому белый чугун ( не содержащий графите) во многих средах гораздо более стоек, чем серий.

Вследствие неоднородности структуры бронз (у оловянных мягкой основой является а-твердый раствор, а твердыми включениями —• а+б -эвтектоид) смазка хорошо удерживается на поверхности вкладыша и подшипники трения — скольжения эффективно смазываются.

Методологические основы технологий получения и обработки материалов с использованием подходов неравновесной термодинамики еще только формируются. Самоорганизующиеся технологии получения и обработки материалов связаны с обеспечением условий, при которых создается, воспроизводится или совершенствуется структура материала в процессе обмена системы Энергией и веществом с окружающей средой. Материалы, полученные в этих условиях, лишены основных недостатков, свойственных материалам, подучаемым традиционными методами (неоднородности структуры и химического состава). Основы теории самоорганизации были заложены еще в 30-40-я годах нпшего века применительно к живой природе. Развитие кибернетики, с затем и синергетики, как теории самоорганизующихся структур, привело к установлению универсальности механизма самоорганизации, являющегося общим, кап в живой, так и неживой природе. Ие останавливаясь далее ни этой универсальности отметим, что а основе ее лежит один и тот же закон — принцип минимума П^ЮЙЗЕОД-ство :штропии, контролирующий процессы самоорганизации диссн.т-тивных структур с реализацией обратной внутренней сиязи. Это означает, что управление свойствами материалов можно осуществлять путем контроля за структурными элементами, играющими роль обшп;-ных связей. Один из примеров материалов подобного типа являются сплаиы с памятью формы (или сверхупругие сплавы). В них структурным элементом, обеспечивающим роль обратной .связи, является vp-моупрупш мартенсит. При деформации сплава подводимая энергия расходуется на мартенситиое превращение, а при снятии нагружевип, иииду обратимости превращения, ока диссипируется. Созданные В нашем пеке сплавы с памятью формы являются основой для получения в будущем на базе неравновесной термодинамики «неуставаемых» ми-

пия, - основана на зависимости темп-ры поверхности тела от неоднородности структуры тела, наличия дефекта в стационарных и нестационарных полях. Благодаря температурному фактору Т.д. можно применять для контроля качества изделий, темп-pa к-рых во время работы изменяется. Осуществляют контроль сканированием поверхности ИК-лучом (термистором, пироэлектриком).

Нелегированные чугуны характеризуются меньшей коррозионной стойкостью по сравнению с углеродистыми сталями вследствие большей неоднородности структуры. Способствуют коррозии имеющиеся в них включения графита. Поэтому белый чугун (не содержащий графита) во многих средах гораздо более стоек, чем серый.

Вследствие неравномерности нагружения и неоднородности структуры и свойств пленки вторичных структур на поверхности трения наблюдаются все три фазы описанного процесса одновременно. Кинетика процесса окислительного изнашивания, исследованная с помощью электронной микроскопии, показана на рис. 5.4. На фотографиях, сделанных при увеличении в 20 000 раз, хорошо видны различия структуры пленок окислов на различных этапах их существования: образование, начало разрушения, разрушение.

Механические свойства литого металла всегда хуже, чем деформированного, из-за более крупного размера зерна, неоднородности структуры, возможной пористости и других литейных дефектов.

Акустические методы основаны на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в исследуемом объекте. Эти методы применяют для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов (нарушений сплошности, неоднородности структуры, межкристаллитной коррозии, дефектов сварки, пайки, склейки) в изделиях, изготовленных из разнообразных материалов, а также для наблюдения за динамикой их развития. Они позволяют измерять геометрические параметры при одностороннем доступе к объекту, а также физико-механические свойства материалов без их разрушения. Применение акустических методов регламентировано следующими стандартами: [3 5-44].

солнечных батарей и т. д.). Но в большинстве случаев флуктуации коэффициента излучения из-за загрязнение- • сти, неоднородности структуры и т. п. являются мешающим фактором.