Продольную устойчивость

Рис. 7. Влияние отжига при Ы4б К, 'Приводящего к образованию слоя дибо^-Р'ида титана, на продольную прочность компоаята Ti — 25% В [35].

С точки зрения представлений об окисной связи работа [45] достойна упоминания, так как в предложенной модели композита сапфир — никелевый сплав авторы обусловили химическим взаимодействием прочность связи. Они предположили, что прочность связи возрастает по мере увеличения степени взаимодействия. Однако эффективная сила связи может и уменьшаться, если избыточное взаимодействие ослабляет упрочнитель. Прочностные аспекты этой теории обсуждаются более подробно в гл. 4, посвященной влиянию поверхностей раздела на продольную прочность композитов. Там отмечается, что наблюдаемая прочность связи очень мало изменяется с ростом толщины зоны взаимодействия от 0,1 до 5 мкм. Этот результат может означать, что для образования весьма прочной связи достаточно совсем небольшого взаимодействия. Последнее объяснение лучше согласуется с тем влиянием реакции на (Прочность связи, которое наблюдается в системах других типов, например титан — бор.

свойствами слоя, образующегося на поверхности раздела. На рис. 3 гл. 1 указаны некоторые прочностные характеристики композитов III класса. Прочность реакционной зоны ot всегда меньше, чем высокопрочного волокна. Поэтому если образовавшееся соединение хрупкое, то его деформация до разрушения ниже, чем у волокна, и трещины, образующиеся в реакционной зоне при этой деформации, определяют последующее поведение всего материала. Это уже обсуждалось в гл. 1 и будет подробно рассмотрено в гл. 4, посвященной влиянию поверхностей раздела на продольную прочность образцов при растяжении. С другой стороны, если на поверхности раздела образуется твердый раствор, то запас пластичности межфазной прослойки в большинстве таких случаев оказывается достаточным, и разрушение начинается в волокне.

A. Влияние реакции на прочность композитов титан—бор .... 155 Б. Влияние реакции между титаном и карбидом кремния на продольную прочность композитов........... 165

Б. Влияние реакции между титаном и карбидом кремния ла продольную прочность композитов

К псевдоперйому классу, как указывалось выше, относятся системы, ведущие себя аналогично системам первого класса (в которых компоненты взаимно нерастворимы и нереакционноспособ-ны), пока сохраняемся окисная пленка на поверхности раздела; истинный характер поверхности раздела выявляется по разрушении окисной пленки. С разрушением пленки в этих системах может начаться реакция (как в системах третьего класса, например алюминий—бор) или растворение компонентов (как в системах второго класса). К последним, возможно, относится система алюминий—карбид кремния, однако, чтобы уточнить 'класс этой системы, необходимы дополнительные исследования. Если желательно, чтобы композит вел себя как система псевдопервого класса, то в процессе его изготовления необходимо обеспечить сохранение окисной пленки. Этот вопрос и будет обсужден вначале; затем рассмотрим, как влияют на продольную прочность изменения поверхности раздела, происходящие после изготовления композита.

а) Композиты с усами сапфира. Сильное влияние прочности связи на продольную прочность модельных композитов Ag — АЬОз, армированных короткими усами, обнаружили Ноуан и др. [38] (рис. 6). При использовании покрытия Ni— Ti на усах сапфира, введенных в матрицу из серебра, прочность поверхности раздела на сдвиг существенно увеличилась. В рамках теории запаздывания

б) Композиты с непрерывными волокнами окиси алюминия. Имеющиеся в литературе данные о металлах, армированных непрерывными волокнами сапфира, не позволяют четко разделить, каково влияние на продольную прочность разупрочнения волокон и образования связи на поверхности раздела. Ниже приводятся некоторые общие характеристики прочностных свойств при продольном растяжении для очень ограниченного числа систем, изученных до сего времени.

2) Статистические методы. Статистические методы связывают продольную прочность слоя при растяжении SIIIT со свойствами компонентов с учетом вариации прочности волокон в статистическом аспекте.

Большинство композитов, описанных в настоящей главе, есть непрерывные однонаправленные волокнистые композиты (НОВК), имеющие большую объемную долю волокон. В результате продольная прочность в основном определяется прочностью самих волокон. Таким образом, если волокна обладают свойством ползучести, то им обладают и композиты на их основе. В небольшом числе работ по композитам, армированным вольфрамом и бериллием, обнаружено разрушение при ползучести. С другой стороны, разрушение под нагружением может появиться как результат комбинации двух факторов: статистической прочности хрупких волокон и временных свойств вязкоупругой матрицы. Такая комбинация создает вероятность непрерывного изменения напряженного состояния внутри композита, даже при испытании на разрушение. Эти изменения также приводят к явлению запаздывания разрушения. Поэтому очень важно рассмотреть как матрицу, так и волокно при изучении длительной прочности композита, причем нужно иметь в виду, что матрицы оказывают очень незначительное влияние на «кратковременную» продольную прочность композитов, но играют очень важную роль в его «длительной» прочности. Часть работ посвящена исследованию эффектов скорости деформации на прочность НОВК; оказалось, что только армированные стеклом композиты, по-видимому, чувствительны к изменениям скорости.

Сравниваемые глиссирующие катера признаются равнопрочными, если отношения расчетных изгибающих моментов и срезывающих сил к предельным значениям этих величин, полученным в предположении, что в корпусе возникли опасные напряжения (для металлов — предел текучести, для дерева — половина временного сопротивления), одинаковы. Эти условия позволяют рассчитать общую продольную прочность вновь проектируемого глиссирующего судна, пользуясь подходящим прототипом, зарекомендовавшим себя хорошими мореходными качествами при движении па волне.

1. Экономия металла. Поиск наилучших конструктивных форм, возможно более точный учет характера и значений действующих нагрузок, применение уточненных методов расчета позволяют конструктору экономить металл, устраняя излишний запас прочности, уменьшая массу слабо участвующего в работе металла. Целесообразно вместо пространственных решетчатых конструкций иснолозо-вать оболочковые; удовлетворять требования высокой жесткости, применяя гнутые или гофрированные тонколистовые, а также сотовые элементы; при работе на продольную устойчивость использовать трубчатые элементы.

Более высокую продольную устойчивость детали обеспечивает установка колец по сторонам ступицы (виды ж, з). Деталь в этом соединении жестко зафиксирована в осевом направлении; соединение способно воспринимать большие осевые силы. Передаваемый крутящий момент, однако, меньше, чем в многорядных установках. м

к шатуну 2 от поршня 3 (сила Fas) и от коленчатого вала / (сила /72i). Цифрами указаны соответствующие значения обобщенной координаты ф! в градусах. Годографы сил и график Яз4(фО нужны для расчета деталей механизма на прочность, жесткость и продольную устойчивость, а также для расчета кинематических пар 3-4, 2-3, 2-1 на износ, долговечность зочного материала (см. гл. 8).

Передачи винт — гайка рассчитываются на износ рабочих поверхностей, на прочность винта и гайки и на продольную устойчивость винта (при сжатии).

к шатуну 2 от поршня 3 (сила F2a) и от_ коленчатого вала / (сила F?\). Цифрами указаны соответствующие значения обобщенной координаты ф в градусах. Годографы сил и график /Гз4(ф:) нужны для расчета деталей механизма на прочность, жесткость и продольную устойчивость, а также для расчета кинематических пар 3-4, 2-3, 2-1 на износ, долговечность и невыдавливаемость смазочного материала (см. гл. 8).

Винтовые механизмы в процессе проектирования рассчитывают на износ рабочих поверхностей резьбы, на прочность винта и гайки и на продольную устойчивость винта (при сжатии). Винтовые передачи чаще всего выходят из строя вследствие износа скользящих друг по другу поверхностей витков гайки (винта) при вращении гайки (винта) под нагрузкой.

ды, пенополистиролы), изготовляемых из термопластических полимеров по прессовой технологии, относится к пенопластам; на основе тех же полимеров при соответствующем изменении рецептуры исходной композиции и приемов их вспенивания могут быть получены поропласты. Точно так же при химич. взаимодействии исходных компонентов (напр., т. н. самовспенивающиеся композиции типа полиэфируре-танов), в зависимости от качественного и количественного состава исходных веществ, можно получать и пено- и поропласты. При прочих равных условиях поропласты, в отличие от пенопластов, характеризуются более высокими влаго- и водопоглощением, повыш. теплопроводностью и пониж. элек-троизоляц. св-вами. П. г. различают не только по структуре, но и по упругим хар-кам: жесткие, полужесткие и эластичные. П. г. используются в пром-сти для: 1) создания легких и жестких заполнителей элементов силовых конструкций, обеспечивающих высокую продольную устойчивость тонких металлич. обшивок, и снижение веса изделий; 2) изготовления ответственных деталей и изделий радио-и электротехнич. назначения, обладающих высокой степенью радиопрозрачности и хорошими электроизоляц. св-вами, сравнительно небольшим весом, достаточной механич. прочностью и атмосферостой-костью; 3) получения легких и прочных заполнителей элементов теплоизоляц. конструкций, обеспечивающих низкую температуропроводность при одностороннем нагреве; 4) создания легких непотопляемых деталей и элементов плавучих конструкций, предназначенных для работы в различных жидких средах (вода, бензин, керосин, масло и т. п.) и обладающих достаточной прочностью.

При работе деталей на поперечный изгиб и продольную устойчивость для получения минимальной деформации конструкции следует выбирать сечения с возможно большим сопротивлением при изгибе и кручении.

Более высокую продольную устойчивость детали обеспечивает установка колец по сторонам ступицы (виды ж, з). Деталь в этом соединении жестко зафиксирована в осевом направлении; соединение способно воспринимать большие осевые силы. Передаваемый крутящий момент, однако, меньше, чем в многорядных установках. • ,

Пространственные шарниры (рис. 355, IX — XVI) выполняют в виде сфер. Конструкция на рис. 355, XVI со сферическим сочленением внутри пружины, обеспечивает наибольшую продольную устойчивость пружины. Однако эту конструкцию не рекомендуют для случаев, когда точки опоры при работе смещаются относительно друг друга в поперечном направлении: угол наклона оси пружины при этом будет больше, чем при разнесенных точках опоры (как, например, в конструкции на рис. 355, XIII).

то явление буксования ведущих колёс ограничит возможность продольного опрокидывания автомобиля с прицепом. Чем меньше hc, тем меньше влияние прицепа на продольную устойчивость автомобиля. Для автомобиля без прицепа (Gn = 0) имеем соответственно: