Прочности практически

Под критическими понимаются трещины, которые при данном давлении могут остаться в элементах оборудования, но могут и вызвать разгерметизацию или разрушение. За расчетные параметры при оценке ресурса взяты критические размеры трещин, в частности, критическая глубина продольной несквозной протяженной трещины. В результате расчеты дают нижнюю оценку долговечности (время или число циклов до разрушения), обеспечи-. вающие запас долговечности и безопасности эксплуатации. Кроме того, при оценке долговечности исходят из возможности реализации в вершине трещин таких условий, при которых достигается максимальная степень ме-ханохимических процессов и коррозии. Использование таких жестких условий и допущений (дающих запас прочности) позволяет принимать коэффициенты запаса проч-

сквозной протяженной трещины. В результате расчеты дают нижнюю оценку долговечности (время или число циклов до разрушения), обеспечивающей достаточный запас долговечности и безопасность эксплуатации. Кроме того, при оценке долговечности исходили из возможности реализации в вершине трещин таких условий, при которых достигается максимальная интенсивность механохимических процессов и коррозии. Использование таких жестких условий и допущений (дающих запас прочности) позволяет в некоторых случаях принимать коэффициенты запаса прочности по долговечности равными единице (nN-l). Положительными эффектами, возникающими после разгрузки оборудования при испытаниях, являются: снятие остаточных напряжений, выявление дефектов; реализация в вершине трещиноподобных дефектов напряжения сжатия; притупление вершины трещин и острых концентраторов напряжений; снижение краевых сил и моментов в области сопряжения элементов различной формы и размеров и др. Все эти факторы способствуют повышению работоспособности оборудования.

Прочность — это способность материала сопротивляться разрушению. Испытания на прочность выполняют на образцах материала, нагружаемых на машинах, обеспечивающих деформации растяжения, сжатия, изгиба, скручивания и др. Неразрушающий контроль прочности позволяет выполнять экспрессные испытания без вырезки образцов.

рис. 15. Из этого рисунка можно усмотреть, что основные эксперименты действительно позволяют найти нужное количество констант для того, чтобы полностью определить форму и размеры эллипсоидальной поверхности прочности. Для проверки того, что данная поверхность прочности позволяет предсказать момент начала разрушения при произвольном напряженном состоянии, необходимо провести дополнительную серию экспериментов; эти эксперименты также были выполнены By [53].

Такое сочетание свойств, как высокий модуль упругости при малой плотности и высокой прочности позволяет упростить несущие узлы конструкций и уменьшить число деталей. Например, применение композиционных материалов в киле самолета взамен деталей из алюминиевых сплавов позволяет уменьшить число узлов. Такое уменьшение числа элементов в конструкции существенно снижает трудоемкость по обработке деталей и уменьшает опасность гальванической коррозии в связи с меньшим числом стыковых соединений.

На рис. 1.1 показаны примеры проявления различных форм ненадежности конструкции. Требования надежности и экономичности связаны с противоположными тенденциями. Желая сделать конструкцию более надежной, приходится назначать большие размеры поперечных сечений ее элементов. Стремление же сделать конструкцию как можно более экономичной заставляет уменьшать размеры поперечных сечений. Наука о прочности позволяет установить степень удовлетворения требованиям как надежности, так и экономичности.

Оценка связующих материалов по их природе и по величине удельной прочности позволяет классифицировать связующие материалы по схеме, приведенной в табл. 3.

Композиционные волокнистые материалы с металлической матрицей применяют при низких, высоких и сверхвысоких температурах, в агрессивных средах, при статических, циклических, ударных, вибрационных и других нагрузках. Наиболее эффективно используются МВКМ в конструкциях, особые условия работы которых не допускают применения традиционных металлических материалов. Однако чаще всего в настоящее время армированием металлов волокнами стремятся улучшить свойства матричного металла, чтобы повысить рабочие параметры тех конструкций, в которых до этого использовали неармированные материалы. Использование МВКМ на основе алюминия в конструкциях летательных аппаратов, благодаря их высокой удельной прочности, позволяет достичь важного эффекта - снижения массы. Замена традиционных материалов на МВКМ в основных деталях и узлах самолетов, вертолетов и космических аппаратов уменьшает массу изделия на 20 - 60%.

Прочность - это способность материала сопротивляться разрушению. Испытания на прочность выполняют на образцах материала, нагружаемых на машинах, обеспечивающих деформации растяжения, сжатия, изгиба, скручивания и др. Нераз-рушающий контроль прочности позволяет выполнять экспрессные испытания без вырезки образцов.

Длительная прочность — способность материала разрушаться не тотчас после приложения нагрузки, а по истечении некоторого времени. Явление длительной прочности позволяет использовать конструкционный материал в течение ограниченного (может быть, очень короткого, но достаточного для выполнения заданной функции) времени при больших нагрузках, существенно превышающих нагрузки, допустимые при длительной эксплуатации, а также определить время безопасного функционирования (ресурса) конструкции. Предел длительной прочности (ГОСТ 10145—81) — это наи-

высокое сопротивление коррозионной усталости. Титановые сплавы имеют и другое очень важное преимущество: вдвое меньшая, чем у сталей плотность при такой же прочности позволяет выполнить турбину более экономичной и более мощной. Поэтому уже более трех десятилетий ведутся работы по исследованию возможности применения титановых сплавов для рабочих лопаток.

ность Ж. растворять углерод и др. элементы используется для получения разнообразных жел. сплавов, на долю к-рых приходится ок. 95% всей металлич. продукции (чугуны, стали, ферросплавы). Твёрдый р-р углерода в a-Fe наз. ферритом, в y-Fe - аус-тенитом. В природе Ж. широко распространено, занимает второе место (после алюминия) среди металлов и четвёртое среди хим. элементов; образует ок. 300 минералов, важнейшие из к-рых - магнетит, титаномаг-нетит и гематит. Ж.- важнейший металл совр. техники, хотя в чистом виде из-за низкой прочности практически не используется (в быту железными часто наз. стальные или чугунные изделия). Чистое порошкообразное Ж. в небольших кол-вах получают термич. разложением кар-бонила Fe(CO)s. См. также Армко-же-лезо.

ЖЕЛЕЗО — хим. элемент, символ Fe (лат. Fer-rum), ат. н. 26, ат. м. 55,847. Ж.— серебристо-белый металл; имеет аллотропные модификации, к-рые различаются по кристаллич. структуре или по магнитным св-вам. При обычной темп-ре вплоть до 769 °С устойчиво ферромагнитное a-Fe с объёмно-центрир. кубич. решёткой (ОЦК); плотн. 7874 кг/м3. При 769 °С (точка Кюри) Ж. становится парамагнитным, решётка остаётся той же. Между 910 °С и 1400 °С устойчиво y-Fe с гранецентрир. кубич. решёткой (ГЦК), выше 1400 °С вновь образуется ОЦК-решётка; tnj] 1539 °С. Ж. пластично, легко куётся, поддаётся прокатке, штампованию и волочению. Способность Ж. растворять углерод и др. элементы служит основой для получения разнообразных железных сплавов. Твёрдый р-р углерода в a-Fe наз. ферритом, в v-Fe — аустенитом. В природе Ж. широко распространено, занимая второе (после алюминия) место среди металлов. Важнейшие его минералы — магнетит, титаномагнетит, гематит и др.— слагают месторождения железных руд. Получают Ж. из железных руд в виде различных сплавов с углеродом — чугунов (доменным процессом) и сталей (мартеновским, конвертерным, электроплавильным процессами). Высоколегированные стали (с большим содержанием никеля, хрома, вольфрама и др.) выплавляют в электрич. дуговых и индукц. печах. Ж.—важнейший металл совр. техники (хотя в чистом виде из-за низкой прочности практически не используется). На долю сплавов Ж. приходится ок. 95% всей металлич. продукции. На основе Ж. создаются новые материалы, способные выдерживать воздействие высоких и низких темп-р, вакуума и высоких давлений, агрессивных сред, больших перем. напряжений, ядерных излучений и т. п. В 1974 в СССР выплавлено ок. 100 млн. т чугуна и 136 млн. т стали.

ющих линейные по а члены (критерий Хоффмана), оказываются возможными большие отрицательные величины. Уравнение, определяющее Кб, является нелинейным по о и вычисление истинного запаса прочности практически невозможно. Эта теория, как и предполагалось, в основном предназначена только для предсказания начала разрушения. Тем не менее запас прочности можно определить в результате непосредственного анализа предельной области или с помощью некоторых геометрических методов, позволяющих находить отношение расстояний вдоль траектории нагру-жения от начала координат пространства напряжений до точки, характеризующей данное напряженное состояние, и точки, лежащей на предельной поверхности.

шающую допускаемые напряжения С7105_5%=:90 МПа (вместо 117 и 78 МПа по [43] соответственно). При 565 °С расчетные значения пределов длительной прочности практически совпадают с номинальными допускаемыми напряжениями.

новного, неизбежного в конструкции, для повышения прочности изделия в целом. Причина упрочнения от Н. р. заключается в том, что он вызывает благоприятное перераспределение и нек-рую дополнит, концентрацию напряжений вне зоны макс, напряжений, что приводит к уменьшению концентрации в самом перегруженном месте — вблизи вершины осн. надреза. Для достижения упрочняющего действия Н.р. они должны быть мягче, чем основные (разгружаемые) надрезы, и нанесены на оптимальном (обычно небольшом) расстоянии от последних. Это расстояние удобно характеризовать отношением bit, где Ъ— расстояние Н.р. от осн. надреза, t — глубина Н. р. При bit = 10 прирост прочности практически отсутствует, при bit = 1 у хрупких материалов прочность может достигать 250% от прочности образца без Н. р. Для пластичного состояния материалов, когда чувствительность к концентрации напряжений мала, применение Н. р. обычно нецелесообразно. Следует также опасаться перегружающего, а не разгружающего действия дополнит, надрезов. Степень повышения статич. прочности от введения Н. р. для хрупкого состояния материалов — до 2—2,5 раз, для пластичного — на 20—30%; усталостная прочность повышается от Н. р. на 20— 30%; некоторые успешно применяемые для повышения конструктивной прочности изменения формы изделий (проточки в конце резьбы болтов, дополнительные выточки в гайках, поднутрения и т. п.) могут быть отнесены к Н. р. Я. Б. Фридман. НАЖДАК — мелкозернистая горная порода черного и черно-зеленого цвета, содержащая в значит, количестве твердый минерал корунд, используемая в качестве абразивного материала. Различают разновидности Н.: 1) хлоритоидно-корундовые с содержанием корунда от незначительного до 40—70%; 2) магнетитовые и шпинель-магнетитовые с содержанием корунда до 30—40%; 3) диаспор-корундовые с содержанием А12О3 от 40 до 65% и более. Особенность Н. как абразивного материала — присутствие легкоплавких примесей, в связи с чем Н. можно использовать лишь в изделиях, не требующих для произ-ва высоких темп-р (на холодной связке). Важнейший показатель абразивных материалов — абразивная способность — зависит у Н. гл. обр. от содержания корунда и наиболее высока (для отечественного

ЭШП на уровень длительной прочности практически не влияют, но повышают их длительную пластичность. Наблюдалось и снижение (в пределах 10%) длительной прочности после ВДП и ЭЩП при существенном увеличении характеристик пластичности 1451.

состоянии алюминиевые сплавы по удельной прочности практически равноценны конструкционным сталям.

Из табл. 3.1 видно, что среднее значение прочности практически одинаково для всех углеродных волокон различной температуры

связи. Когерентные границы (Ys~*0) п° прочности практически рав-

Неоднородность пластических характеристик и ударной вязкости связаны с разнозернистостью аустенитного зерна, некоторой загрязненностью металла неметаллическими включениями. На рис. 50 показано изменение свойств стали 08Х18Н12Т при различном содержании углерода. Предел прочности и текучести практически не меняется при массовом содержании С от 0,05 до 0,08%, удлинение и ударная вязкость меняются незначительно, однако, при содержании С 0,07% на кривых имеется перегиб и снижение 8 и KCV. Изменение предела прочности, ударной вязкости от содержания Ti в стали исследованных плавок показано на рис. 51. Предел прочности практически не меняется при содержании Ti от 0,35 до 0,65%, ударная вязкость падает начиная с 0,58% содержания Ti приблизительно на 10—15%.

Олово с максимальным содержанием примесей 2,2%; вследствие своей малой прочности практически не используется. Поскольку олово не токсично и отличается высокой коррозионной стойкостью, его применяют для покрытия стали (белая жесть) и в качестве легирующего элемента в припоях, бронзах и подшипниковых сплавах.