Направлению нагружения

Отклоняющие системы применяют для установки луча на шов или некоторой корректировки его положения относительно стыка, перемещения луча вдоль оси стыка при выполнении сварного шва; периодического отклонения луча при сварке с поперечными или продольными колебаниями луча и при слежении за стыком во время сварочной операции. Магнитное поле направлено поперек направления движения электронов, а сила, отклоняющая траекторию электрона, действует перпендикулярно оси луча и направлению магнитного поля. Угол (рад) отклонения определяется выра-жеЕгием

Чувствительность метода оценивается отношением размера выявляемого дефекта по вертикали (As) к толщине металла контролируемой детали (s). Наиболее четко выявляются дефекты в форме трещин, непроваров, если их размер по вертикали составляет 10% от толщины, а также цепочки шлаковых включений, ориентированные перпендикулярно направлению магнитного потока. Неудовлетворительно выявляются отдельные дефекты округлой формы, если их размер по высоте меньше 20% от толщины.

Так, при глубокой штамповке листов во избежание образования складчатости, волнистой кромки и т. д. лист должен деформироваться во всех направлениях одинаково, поэтому анизотропия в данном случае нежелательна. Анизотропию трансформаторной стали используют таким образом, чтобы максимальное значение магнитной проницаемости вдоль [1001 было параллельно направлению магнитного потока.

лярной к направлению магнитного по-

Так как сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся электрон, перпендикулярна к скорости луча и к направлению магнитного поля, то ее направление либо совпадает с направлением силы, действующей на электрон со стороны электрического поля, либо противоположно ему (в зависимости от направления электрического и магнитного полей); «полная» сила Лорентца рл направлена перпендикулярно к пластинам конденсатора. Она искривляет электронный луч в плоскости чертежа, и электроны попадают на ту или другую обкладку конденсатора, вследствие чего электронный луч не выходит

Представляет интерес специальный случай, когда пучок частиц обладает одинаковыми по величине скоростями, направления которых близки к направлению магнитного поля (рис. 108). Если бы скорости всех частиц пучка точно совпадали с направлением магнитного поля (т. е. пучок был бы строго параллельным), то со стороны магнитного поля на частицы никакие силы бы не действовали, частицы двигались бы прямолинейно и пучок оставался бы параллельным. Однако прак-

** Здесь приведена скалярная величина момента нейтрона. Магнитный диполь нейтрона имеет направление, противоположное направлению магнитного диполя протона, и соответствует диполю, обусловленному вращением распределённого отрицательного заряда. Приближённо выполняется векторное соотношение ц^ = v-p + Ил-

НЁРНСТА — ЭТТИНГСХАУЗЕНА ЭФФЕКТ [по имени нем. физика В. Нернста (W. Nernst; 1864— 1941) и австр. физика А. Эттингсхаузена (A. Ettings-hausen; 1850—1932)] — возникновение электрич. поля в теле, к-рое помещено в магнитное поле и в к-ром существует перепад темп-ры в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поля. Н.— Э. э. используют главным образом при изучении св-в ПП.

Действие гиромагнитного компаса основано на использовании свойств гироскопа с тремя степенями свободы, ось которого корректируется по направлению магнитного меридиана. Для создания направляющей силы используется сила реакции струи воздуха. Чувствительным элементом, удерживающим ось гироскопа в плос-,кости магнитного .меридиана, является магнитная система, состоящая из двух параллельных магнитов 3, укрепленных на вертикальной оси. Коррекиионная система расположена на внутренней рамке карданного подвеса, выполненной в виде герметичного кожуха /, внутри которого помещается ротор 2. Магнитная система 3 свободно вращается на вертикальной оси и несет на себе эксцентрик 4, под которым находятся два воздушных сопла 5, выходящих из кожуха /. Линия, соединяющая центры сопел, параллельна оси ротора 2. Ротор 2 приводится во вращение воздушной струей, вытекающей из сопла 6. Небольшая часть воздуха направляется из кожуха / в два вертикальных сопла 5 и вытекает из них мимо эксцентрика 4 двумя воздуш-

В случае наличия в стальной детали каких-либо дефектов, расположенных перпендикулярно направлению магнитного потока,

ЗАКОН {сохранения [количества движения («при любом взаимодействии между телами, образующими замкнутую систему, скорость движения центра инерции этой системы не изменяется»; в электромагнитном поле: «в замкнутом объеме, ограниченном поверхностью, остается неизменным механический импульс и импульс электромагнитного поля»); массы: «масса (вес) веществ, вступающих в реакцию, равна массе (весу) веществ, образующихся в результате реакции»; материи: «в изолированной системе сумма масс и энергий постоянна»; момента углового: «если на систему не действуют моменты внешних сил (замкнутая система), то ее полный угловой момент остается постоянным по величине и направлению»; магнитного потока: «магнитный поток связан с частицами среды и перемещается вместе с ними»; массы: «масса тела не зависит от скорости его движения, а масса изолированной системы тел не изменяется при любых происходящих в ней процессах»; циркуляции скорости: «при движении идеальной жидкости баротронной в потенциальном поле массовых сил циркуляция скорости вдоль произвольного контура, проведенного через одни и те же частицы жидкости, не изменяется с течением времени»; энергии («энергия не может исчезать бесследно или возникать из ничего»; механической: «в замкнутой механической системе сумма механических видов энергии (потенциальной и кинетической, включая энергию вращательного движения) остается неизменной»); и превращения энергии: «при любых процессах, происходящих в изолированной системе, ее полная энергия не изменяется»; энергии электромагнитного поля: «убыль энергии

При малых значениях а, т. е. в случае повышенной жесткости материала в поперечном направлении по отношению к направлению нагружения (Ег > >ЕХ), напряжения сгж(1,1) изменяются в зависимости от параметра Р незначительно. В диапазоне малых значений Р чувствительность напряжений к изменению EX/EZ значительно выше, чем при больших р.

При измерении коэффициента Пуассона в дополнение к упомянутому выше оборудованию необходимы датчики деформаций (или экстензометры), ориентированные под углом 90° к направлению нагружеиия. Для удобства в этом случае обычно используют или два датчика деформаций (под углом 0 и 90° к направлению нагружения) или датчик двухосных деформаций. Очень важно в этом случае при обработке результатов учитывать поперечную чувствительность тензодатчиков [17, 207]. Пренебрежение этим может привести^ к существенным ошибкам в определении коэффициента Пуассона.

Для механического соединения двух композитов или компо-, зита с металлом не приемлемы традиционные способы и конструкции скрепления. Причиной этого является низкая прочность композиционных материалов на смятие и сжатие (особенно при армировании стеклянными и графитными волокнами) и органически присущее им наличие слабых полимерных прослоек с низкой прочностью. В дополнение к этому многие композиты имеют низкую прочность на сдвиг в плоскости армирования, существенно понижающую несущую способность механических соединений. Кромочные эффекты вблизи отверстий или других нарушений сплошности материала могут не только вызвать местное межслой-ное разрушение материала, но и существенно изменить величину эффективного коэффициента концентрации напряжений. Этот коэффициент, зависящий в первую очередь от ориентации армирующих волокон по отношению к направлению нагружения, может быть как ниже, так и намного выше коэффициента концентрации при тех же условиях в металлическом материале. При этих недостатках должны ли вообще применяться механические соединения композитов? Ответ на этот вопрос может быть положительным, если тип соединения и его конструкция выбраны надлежащим образом. Обоснование такого выбора является задачей весьма трудной из-за недостатка знаний и опыта в использовании механических соединений композитов.

Б'реятналл и др. [3], а также Кляйн и др. [11] исследовали типы разрушения композита Nb (сплав)—W при комнатной температуре и при 1477 К- Композит предназначен для высокотемпературной эксплуатации в окислительной атмосфере и состоит из устойчивого к окислению ниобиевого сплава (матрица) и вольфрамовой проволоки. Поскольку упрочнитель и матрица взаимно растворимы, но не взаимодействуют химически, композит относится ко второму классу. Для оценки влияния температуры на тип разрушения и на прочность предел прочности данного композита при внеосном нагружении определяли при комнатной температуре и при 1477 К- Зависимость прочности при растяжении от величины угла между направлением нагружения и проволокой представлена на рис. 13, а. При 1477 К композит более чувствителен к направлению нагружения, чем при комнатной температуре; это лучше видно на рис. 13, б, где значения прочности при внеосном нагружении нормированы относительно значения прочности при угле 0° (т. е. относительно продольной прочности).

3. Пересечет ли движущаяся трещина границу раздела и перейдет ли во вторую фазу, или она отклонится параллельно направлению нагружения или ориентации усов?

Первые исследования распространения усталостной трещины в эвтектике А1 — Al3Ni были проведены Гувером и Гертцбергом [31] на цилиндрических образцах с надрезом. В предыдущих исследованиях с участием одного из этих авторов [27] было показано, что в изучаемом сплаве матрица — деформируемая, а усы AlgNi — упругие. При больших циклических напряжениях усы Al»Ni разрушались, а затем образовывались микропоры. Материал разрушался полностью, когда микропоры коалесцировали в главной плоскости разрушения подобно тому, как это наблюдалось при постепенном нагружении (рис. 16). Вид излома существенно изменялся при переходе к относительно низким циклическим напряжениям, когда уровень напряжений в надрезе оказывался недостаточным для разрушения отдельных усов. В этом случае повреждения концентрировались исключительно в Al-матрице. По мере накопления пластических повреждений в матрице начиналось распространение устойчивой трещины, которое происходило параллельно направлению нагружения и ориентации усов (рис. 17, а). Фронт вертикальной трещины имел тенденцию двигаться вдоль плоскости (111) Al-матрицы (аналогично первой стадии распространения усталостной трещины по [19]), а иногда и по поверхности раздела уса и матрицы (рис. 17,6). -Следует отметить, что при относительно низких напряжениях разрушение усов и связанное с ним образование микропор не происходили.

Практически применяемые стеклопластики почти всегда имеют многонаправленное армирование в форме матов из рубленой пряжи, плетеной ткани, ровницы, ортогонально уложенной не переплетенной основы из волокон, или в форме намотанных волокон. В условиях растяжения первый признак поврежденности обычно появляется в виде отслаивания волокон от матрицы в местах, где волокна перпендикулярны направлению нагружения. С ростом нагрузки поврежденность увеличивается вплоть до полного разделения образца. Было показано, что процессы повреждаемости зависят и от времени (длительная прочность) и от числа циклов (усталость).

В работе [9] изучались слоистые пластики с матами из прядей волокон Е-стекла и ортофталевой полиэфирной смолой широкого применения. Было показано, что за процессом накопления повреждений можно следить при помощи микроскопа, т. е. неразрушающим методом. Образцы, содержащие один слой уложенных прядей, вначале были прозрачны и в процессе нагружения могли быть исследованы в проходящем свете. Можно было наблюдать, что первым местом повреждения оказывались отдельные нити, лежащие перпендикулярно направлению нагружения (рис. 2). Кроме того, это повреждение не было строго связано с концом нити, а могло возникать на любом участке нити и распространяться в обоих направлениях

При помощи полировки (перед нагруженном) поверхностей более толстых полосок была получена возможность следить за развитием в них повреждений и было выяснено, что первое повреждение состоит в разделении волокон и матрицы внутри группы нитей (рис. 3). Это явление было названо расслаиванием. При помощи образцов, рассматриваемых в проходящем свете, было обнаружено, что количество повреждений в виде расслаивания увеличивалось за счет последовательного включения в него волокон под меньшими углами к направлению приложенной нагрузки до тех пор, пока при некоторой более высокой нагрузке, меньшей предельной, не возникали трещины в смоле в зонах избытка смолы. Эти трещины были также в основном перпендикулярны направлению нагружения и обнаруживались по выходу на поверхность образца. Они возникали, по-видимому, от некоторых расслаиваний (рис. 4). В случае когда прядь, параллельная приложенной нагрузке, пересекала трещину в матрице, по обе стороны от трещины возникало расслаивание, но разрушения волокон при этом не наблюдалось (рис. 5).

направлению нагружения. Когда эти группы волокон испытывают одинаковую макродеформацию, на поверхности раздела между матрицей и волокнами возникает примерно одинаковое напряжение. Это происходит потому, что упругие свойства эпоксидной матрицы почти совпадают со свойствами полиэфирной матрицы. По-видимому, тот факт, что композитные системы «эпоксидная смола — препрег» изготавливаются при высокой температуре, не оказывает влияния на напряжение расслаивания вследствие обсужденного в разд. II совместного воздействия термических и приложенных напряжений.

Однако при проведении усталостных испытаний и в тканных, и в матовых композитах наблюдалось как расслаивание, так и растрескивание смолы независимо от количества добавленного пластификатора. Хотя при кратковременном испытании на растяжение растрескивание смолы не возникает, при циклическом нагружении оно просто задерживается не более чем на несколько сотен циклов. В композитах с матами из рубленой пряжи и более податливыми матрицами первое проявление поврежденности состояло в расслаивании у концов прядей, параллельных направлению нагружения, но сразу вслед за этим происходило расслаивание около поперечных волокон.