Поперечном нагружении

Эффект перемещения дуги в поперечном магнитном поле используется для ее вращения на конической или цилиндрической поверхности.

зны траектории электрона в поперечном магнитном поле. Радиусом кривизны называется радиус круга, соприкасающегося с искривленной частью траектории (т. е. наиболее близко прилегающего к ней).

13.10. а) Вычислите радиус кривизны траектории протона с кинетической энергией 1 ГэВ в поперечном магнитном поле с индукцией в 20000 Гс. Ответ. 284 см.

Магниторезисторы. Магниторезистивный эффект заключается в следующем. При отсутствии магнитного поля дырка движется в р-полупроводнике в направлении электрического поля и за время свободного пробега между столкновениями проходит путь, равный длине свободного пробега L. В поперечном магнитном поле в неограниченном поперечном направлении полупроводника по направлению электрического поля дьфка пройдет путь ?м = L cos^>. Уменьшение длины свободного пробега вдоль направления электрического поля эквивалентно уменьшению подвижности, а, в конечном счете, и проводимости [48].

Траектория движения заряженной частицы в поперечном магнитном поле

В случае движения заряженной частицы, например электрона, в поперечном магнитном поле второй закон Ньютона принимает вид

Так как непосредственное определение ускорения электрона (при условии, что скорость его известна) может быть произведено по отклонению не только в поперечном магнитном поле, но и в поперечном электрическом поле, то для проверки второго закона Ньютона могут быть поставлены опыты в поперечном электрическом поле, аналогичные опытам, описанным в § 21.

Магниторезисторы. Магниторезистивный эффект заключается в следующем. При отсутствии магнитного поля дырка движется в р-полу-проводнике в направлении электрического поля и за время свободного пробега между столкновениями проходит путь, равный длине свободного пробега L. В поперечном магнитном поле в неограниченном поперечном направлении полупроводника по направлению электрического поля дырка пройдет путь LM = L cos
ГАЛЬВАНОМАГНЙТНЫЕ ЭФФЕКТЫ — явления, наблюдаемые при действии магнитного поля на металлы и ПП, по к-рым протекает электрич. ток. Наиболее существенны Холла эффект и изменение сопротивления в поперечном магнитном поле в зависимости от напряжённости поля. Г. э. используются в гальваномагнитных ПП приборах и для изучения физ. св-в ПП.

Основными элементами, определяющими тип и возможности масс-спектрометра, служит его ионооптическая система — анализатор. Ионный источ-.ник и регистрирующее устройство большей частью аналогичны у всех масс-спектрометров, применяемых для газового анализа и течеискания. Существенно различаться эти масс-спектрометры могут. по типу анализатора. В гелиевых масс-спектрометрнчсских течеискателях, как правило, применяется магнитный анализатор со 180-градусной фокусировкой, схема разделения ионов в поперечном магнитном поле которого представлена на рис. 3. Ионный источник И и коллектор К располагаются так, чтобы pern гистрировались ионы с заданным —,

Рис. 3. Схема разделения ионов в поперечном магнитном поле магнитного анализатора со 180-градусной фокусировкой

При продольном и поперечном нагружении диаграмма деформирования однонаправленного композиционного материала с достаточной степенью точности может быть принята линейной до разрушения.

допустимые напряжения принимают равными 2/3 разрушающих независимо от наличия более низкого предела пропорциональности на основании того, что несущая способность однонаправленного слоя при поперечном нагружении незначительна. Диаграмма деформирования при сдвиге существенно нелинейна. Максимально допустимыми считаются напряжения, при которых секущий модуль составляет не менее 70% от начального модуля упругости, если при этом отсутствуют ограничения по повреждаемости материала и усталостной прочности.

поперечном нагружении. Предполагается, что обобщение численных методов для изучения вязкоупругого поведения при более сложных условиях нагружения поможет установить сходство определяющих уравнений для металлов и для полимеров [90, 91]. Например, классические (склерономные и реономные) определяющие уравнения для металлов можно считать частным видом определяющих уравнений для термореологически простых материалов, если принять, что а? зависит как от температуры, так и от октаэдрического напряжения, деформации и скорости деформации.

Эти исследования можно было бы использовать также для определения таких комбинаций компонентов композита, при которых получались бы заранее заданные его характеристики. В качестве таких характеристик можно было бы выбрать, например, максимальную прочность, большие деформации при разрыве или хорошие деформационные характеристики при двухосном поперечном нагружении. Сравнительно не исследованной областью является про-блема выбора оптимальных кривых одноосного растяжения материалов волокна и матрицы для получения композита с заранее заданными свойствами. Этот тип информации был бы очень полезен тем из исследователей, которые занимаются созданием новых видов матрицы и включений.

Механическая связь реализуется в отсутствие какого бы то ни было химического механизма — даже сил Ван-дер-Ваальса — и сводится к механическому сцеплению. Однако отсутствие химической связи существенно снижает прочность композита при поперечном нагружении; поэтому в технологии изготовления компози* тов механическую связь не считают полезной. Связь путем смачивания и растворения имеет место в композитах, где упрочнитель, не являющийся окислом, смачивается или растворяется матрицей, но не образует с ней соединений. Окисная связь может возникать при смачивании, а также при образовании промежуточных соединений на поверхности раздела. Как правило, металлы, окислы которых обладают малой свободной энергией образования, слабо связываются с окисью алюминия. Однако следы кислорода иль активных элементов усиливают эту связь путем образования промежуточных зон; в обоих случаях связь относится к окисному типу. Кроме того, согласно общей классификации, к окисному типу относится связь между окисными пленками матрицы и волокна.

Однако при продольном нагружении напряжения на поверхности раздела меньше, чем при поперечном нагружении (рассматриваемом в разд. II, Б). Значит, прочность композита при продольном нагружении должна быть относительно нечувствительна к прочности связи на поверхности раздела (если связь достаточно прочна, чтобы передавать нагрузку от матрицы к волокнам). Это, как правило, и наблюдается, если не вмешиваются другие факторы [53].

Тем не менее, исследования поперечного нагружения волокнистых композитов явно свидетельствуют о том, что в таких условиях прочность связи на поверхности раздела должна в большей степени определять прочность композита, чем в условиях осевого нагружения. То, что в некоторых композитах А1 — В и Ti — В слой интерметаллида на поверхности раздела ие влияет на прочность, возможно, объясняется разрушением композита вследствие расщепления волокон. Такое расщепление практически сводит на нет роль поверхности раздела при поперечном нагружении, так как волокна не могут нести поперечной нагрузки, даже если поверхность раздела и передает ее.

Влияние поверхностей раздела на прочность композита при внеосном нагружении пытались оценить лишь для случая поперечной ориентации (0=90°). Хотя этот случай и является простейшим, существующие теории еще не в состоянии учесть всю сложность реальных условий деформации и являются приближенными. Тем не менее важным шагом в решении проблемы оказывается оценка верхнего и нижнего предельных значений прочности при поперечном нагружении, которые, вероятно, могут быть распространены и на случаи нагружения под другими углами. Конечно, оценка верхнего предельного значения прочности основана на представлениях о прочной поверхности раздела. Однако мы обсудим здесь этот вопрос, поскольку верхнее и нижнее предельные значения рассматриваются совместно и поскольку данный вопрос является отправной точкой для дальнейшего развития теорий слабых поверхностей раздела.

Верхнее и нижнее предельные значения прочности оценивали с помощью различных методов. Если прочность при поперечном нагружении максимальна (верхнее предельное значение), то поверхность раздела должна быть достаточно прочной и не разрушаться раньше матрицы, а если прочность минимальна (нижнее

Чен и Лин [4] для оценки указанных предельных значений применили метод конечных элементов и критерий максимальной: энергии дисторсии. В своей работе они рассматривали случаи совершенной связи (прочную поверхность раздела) и полного отсутствия связи на поверхности раздела для двух типов расположения волокон — квадратного и гексагонального (шютноупако-ванного). Согласно их данным, композит, в котором связь на поверхности раздела отсутствует, а объемная доля волокон максимальна, т. е. составляет 78,5% при квадратном расположении и 90,6% при гексагональном, обладает определенной прочностью при поперечном нагружении. Однако в рассмотренном ими случае волокна касаются друг друга. В таком композите бесконечно большой толщины доля матрицы, скрепляющей материал, стремится к нулю, так что и прочность композита практически должна быть равна нулю. Теоретические оценки верхнего и нижнего предельных значений прочности при поперечном нагружении сравнивали с экспериментальными результатами для композитов А16061—В и А12024 — нержавеющая сталь, содержащих до 50% упрочнителя. Для композита А16061—В в случае квадратного расположения волокон и совершенной связи экспериментальные данные хорошо согласовались с теоретическими. Для композита А12024 — нержавеющая сталь, не подвергнутого диффузионной свар'ке, согласие было хуже; лучше всего согласовались результаты для гексагонального расположения упрочнителя (хотя в действительности расположение было скорее случайным). Композиты алюминий—нержавеющая сталь, очевидно, разрушались по поверхности раздела, но не указывалось, происходило ли разрушение образцов композита А16061—В по матрице, путем расщепления волокон или по поверхности раздела. Отметим в этой связи, что тщательное исследование образцов многих композитов А16061—В после испытания на поперечное растяжение почти всегда выявляет два-три различных типа поперечного разрушения [10].

Метод конечных элементов применял и Адаме [1]; он использовал метод модуля сдвига для определения напряженного состояния композита при поперечном растяжении. Рассматривались напряжения, отвечающие интервалу от предела упругости до разрушения одной из составляющих композита, при квадратном и прямоугольном расположениях волокон; предполагалось, что разрушение матрицы происходит тогда, когда напряжения в композите достигают предела прочности материала матрицы. По оценке Адамса, в композите А1—34% В с прямоугольным расположением волокон первой должна разрушаться матрица на участках минимального расстояния между волокнами. Разрушение по расчету должно происходить при поперечном нагружении композита напряжением 17,2 К'Г/мм2 (что много меньше предела прочности материала матрицы, составляющего более 23,1 кГ/мм2). Однако в эксперименте композит разрушался путем расщепления волокон, Предсказать такой характер разрушения не представлялось возможным, так как, хотя напряжения на поверхности раздела и в волокнах были рассчитаны, прочность этих элементов при поперечном растяжении неизвестна. Автор совершенствует эту модель с целью описать процессы распространения трещины и полного разрушения композита. Вообще говоря, если известны механические свойства поверхности раздела матрицы и волокон, эта модель позволяет предсказать как разрушение по поверхности раздела, так и другие типы разрушения.