Направлении приложенной

Машины трения, подобно большинству других типов испытательных машин, градуируются в статике с помощью динамометров, грузов и других средств. При этом динамические эффекты, возникающие в процессе испытаний, не учитываются и во избежание получения ошибочных результатов должны оцениваться по крайней мере теоретически. Улучшение методологических характеристик машин трения достигается различными конструктивными решениями, направленными, в частности, на снижение трения в измерительной системе и исключение взаимного влияния измерения момента (силы) трения и нормальной нагрузки. На машинах 2052 МТИ-1 и 2101ТП эта задача решается путем искусственного возбуждения колебаний в измерительной системе, а на машине УМТ-1 передача момента трения осуществляется гибкой связью, обеспечивающей необходимую податливость в направлении приложения нормальной нагрузки. На погрешность измерения оказывают влияние электрические, магнитные и особенно тепловые поля. Так, высокая напряженность (порядка 500 В/м) у двигателя мощностью 60 кВт магнитного и электрического полей наводит в проводах, соединяющих термопару с регистрирующей аппаратурой, напряжение помехи не более 10~5 В. Очевидно, что искажение температуры на 1-2 °С имеет значение при испытаниях на легких режимах, когда температура в зоне трения на 15-20 °С превышает температуру окружающей среды.

Калибровка поковок. Для повышения точности поковок (по массе и размерам) и улучшения качества поверхности применяют калибровку. Она заключается в незначительном, обычно холодном, обжатии поковок. Обжатие поковки между плоскими плитами называют плоскостной калибровкой (рис. 5.44, а). Она повышает точность размеров поковок по одной оси — в направлении приложения усилия. Можно калибровать и неплоские поверхности поковок (рис. 5. 44, б). Если заготовку калибруют в открытом штампе (рис. 5,44, в), то образуется небольшой заусенец по его разъему, и происходит объемная калибровка. Она позволяет повысить точность размеров по трем осям, т. е. всех размеров поковки: Н'пок, Н"Пок, Н'^цок, Опок, а также точность поковок по массе.

Извилистая траектория трещины рассматривается в качестве доказательства того факта, что смещение берегов усталостной трещины в ее вершине происходит не только в направлении приложения нагрузки при одноосном циклическом растяжении, но и по типу Кп — поперечное смещение берегов трещины [81], как это показано на рис. 3.15б. Оно вполне естественно в силу уже указанной выше неоднородности процесса формирования зоны пластической деформации вдоль всего фронта трещины. Ее формирование происходит в условиях реализации волнового процесса передачи энергии от одной зоны к другой. Поэтому неизбежно возникновение участков с наибольшей и наименьшей концентрацией энергии. Там, где реализован максимальный уровень энергии, имеет место подрастание трещины в локальном объеме после исчерпания пластической деформации [82]. В зонах фронта трещины с минимальной концентрацией энергии происходит запаздывание разрушения по отношению к другим зонам фронта трещины, что создает предпосылки к реализации эффекта мезотуннелирования трещины (рис. 3.16). Эта ситуация может определяться различиями локальных пластических свойств материала из-за различий пространственной ориентировки кристаллографических плоскостей от зерна к зерну. Такая ситуация, например, характерна для формирования фронта трещины в титановых сплавах (см. рис. 3.166). Процесс распространения усталостной трещины в срединных слоях материала вдоль вершины трещины оказывается сложным и связан с различными эффектами, в том числе и с эффектом изменения траектории трещины, ветвлением и мезотуннелированием. В результате этого реальная поверхность излома после распространения трещины является шероховатой, что создает предпосылки в процессе роста трещины для возникновения различных эффектов контактного взаимодействия ее берегов. Они препятствуют закрытию берегов усталостной трещины, что влияет на темп подрастания трещины.

Остаточные деформационные напряжения повышаются в процессе пластического деформирования вследствие различных пределов текучести компонентов. В работе [73] показано, что при растяжении компонент с более высоким пределом упругости после разгрузки останется растянутым в направлении приложения нагрузки, а более слабый компонент после разгрузки испытывает сжатие. Возникновение напряжений в процессе пластической деформации обсуждается в следующем разделе.

из указанных выше методов. Однако усталостная прочность при 107 циклов пульсирующего растяжения оказалась очень близка к полученной на образцах, изготовленных из препрега по одному в пресс-форме. Моррис [6] объяснил низкую статическую прочность на растяжение плохим выравниванием волокон. Кроме того, "оказалось, что композиты с предварительной пропиткой смолой (т. е. на основе препрега) обладают меньшей усталостной прочностью, чем композиты, изготовленные путем мокрой укладки. На рис. 6 показаны три кривые S — N для образцов, вырезанных из ортогонально армированного под углами 0 и 90° слоистого композита, изготовленного из препрегов, на основе поверхностно обработанных высокомодульных волокон с предварительно загустевшей смолой. Основные особенности кривых S — N аналогичны приведенным ранее, но эти кривые отражают то, что лишь 6/11 всех волокон лежат в направлении приложения нагрузки.

Методы определения Jic еще не стандартизированы, тем не менее методика, описанная в работе [23], получила широкое распространение. В компактном образце с глубоким надрезом (по ASTM E399) предварительно создается трещина таким образом, чтобы a/W«0,6. Образец нагружают с тем, чтобы получить прирост трещины с записью кривой нагрузка—смещение. Смещение измеряют в направлении приложения нагрузки. После разгрузки образец подвергают тепловому окрашиванию для фиксации приращения трещины. Затем образец разрушают и по излому измеряют прирост трещины Ла. Величину / рассчитывают по кривой нагрузка—смещение, используя приближение [24]:

ствовать конфигурации изделий, а размер—учитывать усадку материала. Известно, что в направлении приложения усилия прессования изделие усадки не имеет, а получает после спекания некоторый прирост. При этом разные партии полимера при одинаковых условиях переработки могут давать различную усадку. Для повышения точности изготовляемых изделий массового производства целесообразно иметь две-три прессформы на одно и то же изделие из расчета малых, средних и больших усадок. Достаточно отпрессовать по одной детали в каждой прессформе, чтобы определить, в какой из них получаются наиболее точные размеры изделия. Величину усадок изделия можно в некоторой мере корректировать изменением в допустимых пределах удельного давления прессования.

нители уменьшают коэффициент линейного термического расширения во всех направлениях одинаково; волокнистые наполнители в большей степени уменьшают коэффициент линейного термического расширения в направлении приложения нагрузки при прессовании материала. Подбором наполнителей (вида и количества) можно уменьшить коэффициент линейного термического расширения до величины, характерной для алюминия или бронзы.

В отличие от прошлых лет, когда основное внимание уделялось организации моторного поля поста управления машиной, в настоящее время, наоборот, большее внимание уделяется сенсорному полю, организационная структура которого все более и более совершенствуется. Такие крайности в направлении приложения усилий со стороны инженерных психологов отрицательно сказываются на оптимизации системы «человек—машина», так как нельзя совершенствовать организационную структуру сенсорного поля, оставляя без должного внимания моторное поле, и наоборот.

частицы ориентируются в направлении приложения магнитного поля, причем они соединяются преимущественно концами, располагаясь в виде вытянутых цепочек или по кругу.

(размер в направлении приложения нагрузки при испытании), мм; b ~

Происходит переориентация магнитных доменов в направлении приложенной нагрузки и рост отдельных доменов за счет более мелких соседних структур. При определенной степени нагружения процесс ориентации и укрупнения доменов завершается, и доминирующим становится механизм

На приведенных розах числа пересечений граничных поверхностей отчетливо выявляется изменение формы и размеров зерен по мере увеличения степени пластического деформирования. По сравнению с исходной структурой (рисунок 3.5, а) у образца с относительной деформацией е=18 % число пересечений в направлении оси образца, то есть в направлении приложенной нагрузки, уменьшилось в 1,08 раза (рисунок 3.5, б). При большей степени деформации это изменение еще значительнее. При относительной деформации 8=39 % уменьшение числа пересечений составляет уже около 40 % (рисунок 3.5, в), что связано с интенсивным вытягиванием зерен в направлении нагрузки.

Кривые, полученные для различных точек на рабочем участке образца, характеризуются наличием отчетливо выраженного максимума. Возрастание значений Р™ в упругой области нагружения объясняется следующими причинами. Упругие напряжения вызывают искажения кристаллической решетки, что приводит к повышению потенциальных барьеров на пути движения электронов проводимости. Следовательно, удельная электрическая проводимость а при возрастании уровня упругих напряжений уменьшается. Однако одновременно с этим происходит преобразование исходной доменной структуры, приводящее к росту доменов, ориентированных в направлении приложенной нагрузки, за счет соседних, более мелких доменов [76, 77]. Поскольку магнитная проницаемость ц,», как правило, изменяется значительно сильнее удельной электрической проводимости 0 при одной и той же степени упругой деформации, снижение значений р^ вследствие роста удельного электрического сопротивления с избытком компенсируется за счет увеличения магнитной проницаемости

Отметим, что вязкая прочность однородных сварных соединений с такими дефектами, как следует из первого раздела, определяется нетто- сечением соединения. При этом в данном сечении напряжения, действующие в направлении приложенной нагрузки (а „), достигают в предельном состоянии величины, равной временному сопротивлению однородного металла (ств). Несущая способность соединения определяется следующим выражением:

Отметим, что вязкая прочность однородных сварных соединений с такими дефектами, как следует из первого раздела, определяется нетто- сечением соединения. При этом в данном сечении напряжения, действующие в направлении приложенной нагрузки (ст ), достигают в предельном состоянии величины, равной временному сопротивлению однородного металла (ств). Несущая способность соединения определяется следующим выражением:

Твердорастворное упрочнение (стлэ), связанное, как известно [187, 218, 219], в основном с размерным несоответствием атомов легирующего элемента и матрицы и с различием их упругих постоянных, сводится к взаимодействию упругих полей дислокаций с упругими полями вокруг атомов легирующих элементов. Сила, действующая на растворенный атом со стороны упругого поля дислокации, при высоких температурах вызывает его дрейф в направлении приложенной силы. Этот дрейф представляет собой ни что иное, как релаксацию

Даже из представленных здесь немногочисленных результатов видно, какое значение имеет укладка волокон — их взаимное расположение, в частности интервалы между соседними волокнами. Уменьшение этого расстояния в направлении приложенной нагрузки в случае прямоугольной укладки влечет за собой сильную локальную концентрацию напряжений. Однако при приложении нагрузки в направлении, соответствующем большим расстояниям между волокнами при прямоугольной укладке, получились бы результаты, значительно отличающиеся от приведенных здесь. Во всяком случае, полное параметрическое исследование влияния расстояний между волокнами для. различных комбинаций материалов волокон и матриц было бы весьма полезным.

В силу сдвигового характера передачи нагрузки в глубь композита приложенная внешняя нагрузка или, точнее, наложенная извне деформация неравномерно распределена по поперечному сечению материала в непосредственной близости от места ее приложения. Однако распределение наложенных извне деформаций в. пределах поперечного сечения композита на некотором удалении: от этой области фактически становится равномерным. Здесь каждый компонент композита подвергается действию напряжений Б. направлении внешней нагрузки, а интенсивность напряжений определяется величиной деформации (постоянной) и модулем упругости компонента. В этой области деформация сдвига у поверхностей раздела композита в направлении приложенной нагрузки равна нулю (рис. 1).

Приспособляемость к нагрузкам. Как было отмечено выше, для волокнистых и слоистых композиционных материалов можно достичь требуемых значений прочности и жесткости в направлении приложенной нагрузки, аналогично тому, как это делается в армированном бетоне.

Это уравнение справедливо в том случае, если длина панели в направлении приложенной нагрузки, по крайней мере, равна ее ширине, а второе слагаемое в скобках знаменателя меньше или равно единице. В этом уравнении D, Р и N имеют те же значения, что и раньше, a b — ширина панели между ненагруженными краями. Приведенные формулы незначительно отличаются от точных теоретических выражений для жесткости и прочности панелей с тонкими изотропными облицовками и изотропной сердцевиной. Они также справедливы в определенной степени и для ортотроп-ных материалов.

Параметр стеснения сдвиговых деформаций определен как отношение произведения модуля сдвига слоев, ориентированных под углом к направлению нагружения, на их толщину к соответствующему произведению для слоя, ориентированного в направлении нагружения. Для слоистого боропластика на эпоксидном связующем с надрезом длиной 12,7 мм (число перерезанных волокон п « 100) приведена зависимость расчетного коэффициента концентрации напряжений К„ от отношения нагрузок Р/Ру (рис. 2.11). Здесь Ру — величина нагрузки, приложенной к композиту, при которой а = О, Р — нагрузка для а > 0 (а — протяженность неупругой области в безразмерных единицах, измеренная от кончика трещины в направлении приложенной нагрузки; см. рис. 2.12). Возрастание отношения Р/Ру эквивалентно, таким образом, росту а. Из рис. 2.11, очевидно, следует, что рост параметра стеснения г ведет к снижению Кп- Увеличение же г является прямым следствием роста модуля сдвига слоев с ориентацией ±6°. Приведенная на рис. 2.11 зависимость хорошо согласуется с результатами, полученными при помощи теории однородных анизотропных сред, из которых следует, что увеличение в слоистом композите числа слоев с ориентацией ±45° приводит к снижению концентрации напряжений.