Вывоз мусора: musor.com.ru
Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 |

Одноосное нагружение



При достаточно большой величине одноосных растягивающих напряжений уменьшение объема поперечно намагниченных доменов может происходить и в пластически деформированных участках кристалла (рисунок 2.2.2). Этот процесс наведения дополнительной одноосной магнитной анизотропии, нивелирующий локальное рассеяние магнитной текстуры в пластически деформированном участке ферромагнетика, подавляет мозаичную доменную структуру в правом наиболее напряженном участке, переходную к ней структуру комплексов 90° замыкающих доменов, а также упрощает вид междоменных границ (рисунок 2.2.2, а, б). Количество основных полосовых доменов при этом увеличивается за счет роста 180° клиновидных областей (рисунок 2.2.2, б, в). При этом уменьшение ширины доменов D, отражающее рост протяженности 180° доменных границ, связано с величиной действующих упругих напряжений следующим соотношением:

При достаточно большой величине одноосных растягивающих напряжений уменьшение объема поперечно намагниченных доменов может происходить и в пластически деформированных участках кристалла (рисунок 2.2,2). Этот процесс наведения дополнительной одноосной магнитной анизотропии, нивелирующий локальное рассеяние магнитной текстуры в пластически деформированном участке ферромагнетика, подавляет мозаичную доменную структуру в правом наиболее напряженном участке, переходную к ней структуру комплексов 90° замыкающих доменов, а также упрощает вид междоменных границ (рисунок 2.2.2, а, б). Количество основных полосовых доменов при этом увеличивается за счет роста 180° клиновидных областей (рисунок 2.2.2, б, в). При этом уменьшение ширины доменов D, отражающее рост протяженности 180° доменных границ, связано с величиной действующих упругих напряжений следующим соотношением:

где 0 — угол между направлением действия растягивающих напряжений1 и вектором спонтанной намагниченности Ms. Если Xs положительна, то величина Еа максимальна, когда Ms и растягивающее напряжение перпендикулярны друг другу. Минимальное значение Еа достигается тогда, когда Ms и растягивающее напряжение параллельны друг другу, если Л« отрицательна, то, наоборот, максимальное' значение Е0 достигается при условии, что направление растяжения совпадает с Мй. Величина Еа служит мерой одноосной магнитной анизотропии, связанной с упругими напряжениями. Однако при изменении направления действия внутренних напряжений Еа может изменяться таким образом, что эти напряжения будут препятствовать движению границ доменов,

Хорошо известно, что отжиг кристаллических магнитных материалов (или их охлаждение) в магнитном поле как в случае маг-нитномягких, так и магнитножестких материалов приближает форму петли гистерезиса к прямоугольной и поэтому является эффективным способом улучшения магнитных свойств1. Кроме того, известно также, что это происходит из-за появления наведенной магнитным полем одноосной магнитной анизотропии.

го момента, выражаемого формулой 2<юта,°с (5.10), дает значение константы одноосной магнитной анизотропии AV Константа /С« представляет собой энергию, необходимую для поворота вектора намагниченности от оси наиболее легкого к оси наиболее трудного намагничивания.

T6iM же значением Ки. На рис. 5.33 показано, как зависит константа одноосной магнитной анизотропии Ки от температуры отжига и его продолжительности. Основываясь на этих данных, можно заключить, что: Ки появляется только при температурах ниже точки Кюри; при высоких температурах Ки легко (т. е. за небольшое время) достигает насыщения, но при низких температурах, когда время релаксации большое, насыщения не происходит; с понижением температуры

дожили теоретическую модель наведения одноосной магнитной анизотропии Ки для кристаллических твердых растворов. Мы попытаемся применить эту модель к аморфным сплавам. В основе модели Нее-ля— Танигути лежат следующие "" ~[~х~~*"»-*«—« предпосылки. В ферромагнитных сплавах величина квазидиполь-но'го взаимодействия между парами магнитных атомов зависит от сорта атомов, образующих эти пары3. При высокой темпера-

где k — постоянная Больцмана; а — постоянная квазидштольного взаимодействия атомных пар, MsT, Msra и Ms0 — величины намагниченности насыщения соответственно при температуре измерения, температуре отжига и при абсолютном нуле; х—объемная доля одного из компонентов бинарного сплава; 9 — угол между векторном .намагниченности MsT при температуре измерения и направле-' нием магнитного поля при отжиге. Константа одноосной магнитной анизотропии Ки равна сомножителю2 при cos2B.

здесь в первую очередь важно не допустить стабилизации границ магнитных доменов (см. 5.5.4) и кристаллизации. Первоначально для этих целей предполагалось использовать отжиг и охлаждение в магнитном поле. При такой процедуре действительно удается избежать стабилизации доменов, при этом наводится значительная одноосная магнитная анизотропия и петля гистерезиса (В — Н) становится прямоугольной. Недостатком такой обработки является то, что при высокой максимальной проницаемости начальная проницаемость оказывается низкой1. Следовательно, необходимы такие режимы термической обработки, которые устраняли бы стабилизацию границ доменов и не приводили бы к появлению одноосной магнитной а'ниЗ'Отрсиши. Один из способов такой термообработки, как было в свое время предложено, заключается в проведении отжига выше температуры Кюри с последующим быстрым охлаждением2 (например, закалкой в воду). Однако температура Кюри может лежать выше температуры кристаллизации данного сплава, поэтому во многих случаях такой отжиг становится невозможным. Поэтому необходимо подобрать такой состав сплава, чтобы выполнялось условие Гс<С7'ж (при этом, разумеется, состав сплава должен быть таким, чтобы магнитострикция равняласьяулю). Совместная реализация этих двух условий — довольно трудная задача и единственный пока возможный путь, приводящий, правда, к снижению наряду с Тс и намагниченности насыщения, состоите увеличении концентрации металлоидов в сплаве.

но меняется, а именно отжиг и охлаждение во вращающемся магнитном поле. Этот метод, е одной стороны, позволяет предотвратить появление магнитных доменов и, с другой стороны, устраняет появление одноосной магнитной анизотропии. Он особенно эффективен для сплавов, у которых TX
~3J-переходные, но свойств, более высоких, чем для соединения тСо5, получено не было. Тому имелись причины: из соединений типа Сое только у соединения SmCo5 была самая высокая константа маг-итной анизотропии. Из соединений типа R2Co17 у соединения с сама-ием была самая высокая намагниченность насыщения, но константа тезотропии была меньше, чем у SmCo5, что не давало возможности олучить высокое значение коэрцитивной силы. Почти все соединения ЗМ с железом, хотя и имели более высокое значение намагниченности, ^растеризовались отрицательным значением констант анизотропии, что сключало их использование как материала для постоянных магнитов, [спользование в качестве третьего элемента соединения металлоида бора ущественно изменило картину. Соединение Nd2Fe14B имеет сложную ;трагональную решетку (рис. 8.3). Каждый атом бора расположен в три-знальной призме, образованной томами железа. Изменение меж-гомных расстояний между атомами :елеза привело к увеличению на-агниченности соединения, а нали-ие тетрагональной кристаллической груктуры — к появлению положи-мьной одноосной магнитной ани-этропии. Намагниченность насы-{ения соединения равна 1,6Тл, гмпература Кюри 585 К, поле ани-этропии 80 кЭ.

В произвольном сплошном теле без трещины могут быть реализованы три вида напряженно-деформированного состояния (НДС) металла: линейное (одноосное нагружение); плоское (двухосное нагружение) и объемное (трехосное нагружение). Разные варианты нагружения конструкции приводят к реализации только одного из указанных выше трех видов напряженного состояния материала — на удалении от поверхности детали. При этом нелинейному напряженному состоянию внутри твердого тела на гладкой поверхности всегда соответствует плоское напряженное состояние, поскольку отсутствует одна из компонент главных напряжений.

Вместе с тем, для удобства анализа закономерностей роста трещин суммирование затрат энергии рассматривают применительно к наиболее простой ситуации — одноосное нагружение путем растяжения или изгиба до достижения предельного состояния. Оно соответствует переходу от устойчивого (без нарушения целостности) состояния металла, воплощенного в форме образца или элемента конструкции, к неустойчивому, а следовательно, неуправляемому процессу быстрого (мгновенного) развития разрушения. Использование простейшей ситуации в анализе поведения металла позволяет использовать механические (напряжение, деформация) и геометрические характеристики (длина трещины, ширина и толщина образца, элемента конструкции) для установления однозначной связи между затратами энергии и используемыми комбинациями вышеуказанных характеристик. Выполняемый анализ должен служить цели определения затрат энергии на процесс распространения трещин на основе именно механических характеристик в наиболее широком диапазоне их изменения с тем, чтобы затем использовать энергетические (универсальные) характеристики в описании более сложного, предполагаемого эксплуатационного разрушения элемента конструкции.

конструктивных элементов из композитов» (гл. 2, т. 7). Поэтому здесь уместно упомянуть лишь о двух фактах, относящихся к однонаправленным композитам; 1) сдвиговая прочность считается отдельной характеристикой материала, зависящей от знака касательных напряжений, т. е. от направления их действия (см. работу [1361); 2) большинство критериев, удовлетворительно описывающих прочность при двухосном напряженном состоянии, получены при испытании на одноосное нагружение под углом к осям анизотропии.

1. Одноосное нагружение

•--------одноосное нагружение 115—

Обсуждаться будет только случай однонаправленного армирования, поскольку по усталости таких композитов проводились наиболее подробные исследования. К тому же наибольший акцент будет сделан на обсуждение результатов испытаний образцов на одноосное нагружение параллельно направлению укладки волокон, так как в этих экспериментах имеет место однородное напряженное состояние и интерпретировать такие результаты проще всего. В большинстве случаев увеличение угла между направлением приложения нагрузки и направлением армирования приводит к понижению усталостной прочности композитов и к изменению вида разрушения, а испытания на изгиб делают более выраженным межслойное разрушение сдвигом.

Предельные деформации, как правило, определяются из испытаний на одноосное нагружение, причем в эксперименте задаются нагрузки, а не перемещения. Если диаграмма деформирования материала линейна, то предельные деформации связаны с предельными напряжениями следующим образом:

где с и k определены ранее. Величина этой меры отражает количественно степень происшедшего микрорастрескивания. Обобщение, позволяющее учесть распределение как заторможенных, так и незаторможенных трещин, сделано в [9]. Предварительное сравнение различных моделей микрорастрескивания с экспериментами на одноосное нагружение твердого топлива [39] и стеклопластиков на эпоксидном связующем [2] обнадеживает. Однако необходима еще очень большая работа для разработки уравнений состояния, отражающих процессы, реально протекающие в условиях многоосного нагру-жения материала.

§ 2.5. Одноосное нагружение перекрестно армированных композитов

§ 2.5. Одноосное нагружение перекрестно армированных композитов ... 60

Рис. 4.4. Усредненные напряжения Sm (МПа) и усталостная прочность слоистых углепластиков [6]. Схема армирования (902/±452)2J одноосное нагружение; частота нагружения 13 Гц.




Рекомендуем ознакомиться:
Однонаправленных профильных
Однонаправленно армированных
Одноосное нагружение
Одноосного напряжения
Одноосном растяжении
Однорядный радиальный
Однорядных шариковых
Однорядной планетарной
Одноразового применения
Однородных элементов
Образование отложений
Однородными свойствами
Однородной деформации
Однородной продукции
Однородной зернистой
Меню:
Главная страница Термины
Популярное:
Где используются арматурные каркасы Суперпроект Sukhoi Superjet Что такое экология переработки нефти Особенности гидроабразивной резки твердых материалов Какие существуют горные машины Как появился КамАЗ Трактор Кировец К 700 Машиностроение - лидер промышленности Паровые котлы - рабочие лошадки тяжелой промышленности Редкоземельные металлы Какие стройматериалы производят из отходов промышленности Как осуществляется производство сварной сетки