Предыдущих исследованиях

Экспериментальное исследование магниевого сплава МА-956 при частоте нагружения 0,17 Гц показало [64], что при использовании уравнения (5.22) скорость роста усталостной трещины существенно завышается. Это позволяет считать, что уравнение (5.23) более точно описывает экспериментальные данные, что нашло свое подтверждение в последующих работах Лю [65, 66]. Он обобщил результаты предыдущих исследований формирования шага усталостных бороздок и зоны вытягивания применительно к сплавам на основе Си, Ti и А1. Использование циклического предела текучести материалов позволило показать, что отклонения от средних характеристик кинетической кривой по шагу усталостных бороздок соответствуют интервалу изменения циклического предела текучести.

Исследование порошкового, компактирован-ного никелевого сплава Udimet 720 Li на компактных образцах при 650 °С было выполнено в интервале изменения частот нагружения 0,001-5 Гц на воздухе [25]. При этом влияние частоты нагружения на скорость роста трещины в условиях подобия определялось в испытаниях с постоянным размахом КИН 30 МПа-м1/2 для асимметрии цикла R = 0,1. Помимо того, было проведено сравнение результатов испытаний с данными предыдущих исследований никелевых сплавов Rene'95 [26], In718 [27] и Waspaloy [28]. В качестве примера зависимость скорости роста трещины от частоты нагружения на воздухе для никелевого сплава

композиционных материалов. Наряду с обзором результатов предыдущих исследований глава 7 содержит прекрасное изложение теории конечных деформаций идеальных волокнистых композитов. (Под идеальным волокнистым композитом понимается материал, армированный нерастяжимыми гибкими нитями; типичным примером композита с подобной структурой является резинокордный материал.) Глава 8 посвящена колебаниям и распространению волн в композиционных материалах; ее дополняет глава 6 седьмого тома.

Значительное число работ по вязко упругости композитов появилось за последнее десятилетие, поэтому большинство ссылок на литературу ограничивается именно данным периодом. При этом ссылки, как правило, даются только на новейшие работы, особенно если они сами содержат обзор предыдущих исследований. Мы надеемся, что эти работы, а также монографии по вязкоупругости (Кристенсен [17], Ферри [29], Флюгге [32], Пипкин [77], Уорд [123]) и посвященные композитам обзоры (Беквиз с соавторами [7, 8], Крокоски f61]) безусловно помогут интересующемуся читателю углубить свои знания.

Результаты предыдущих исследований показали, что использование композиционных материалов, армированных борными волокнами, в обшивках крыла позволило обеспечить экономию массы 23—40 % в зависимости от сложности конструкции и других условий. Однако подобный успех не был достигнут в части снижения массы элементов набора. Полагают, что при устранении конструктивных ограничений, расширении круга используемых композиционных материалов и применении новых подходов к проектированию должна быть достигнута экономия массы коробчатых конструкций порядка 30—35%. С этой целью в 1971 г. был начат второй этап программы ПКККМ. Главные усилия были направлены на устранение конструктивных ограничений и издержек, встреченных в предыдущей работе. Увеличение массы вследствие концентрации напряжений у технологических или крепежных отверстий, а также вследствие широкого использования металла было коренным образом уменьшено или полностью исключено.

В Институте проблем прочности (ИПП) АН УССР разработан простой датчик давления, в котором используется изменение емкости плоского конденсатора, образованного двумя проводящими поверхностями с диэлектрической пленкой между ними, при сжатии в волне нагрузки. В отличие от предыдущих исследований с диэлектриками, процессы ударной поляризации подавляются наложением электростатического поля, которое создается приложением к электродам датчика начальной разности потенциалов, и величина сигнала определяется только изменением емкости датчика при сжатии. Малые размеры датчика, высокий уровень сигнала, простота и надежность дают возможность его широкого использования в экспериментальных исследованиях. Экспериментально установлена работоспособность датчика для регистрации давлений в диапазоне до 150Х XIО3 кгс/см2. Нелинейная зависимость изменения емкости датчика от нагрузки не является существенным препятствием для его использования при наличии тарировочной кривой. Применение диэлектрических датчиков с тонкой пленкой диэлектрика обеспечивает высокую разрешающую способность датчика по времени.

В 1930—1931 гг. А. Шпилькером {Л. 3] был предложен метод расчета собственных колебаний фундаментов. В 1933 г. появилась работа Е. Л. Николаи [Л. 4], в которой был предложен более простой способ определения частот собственных горизонтальных колебаний рамных фундаментов, не требующий громоздких вычислений, как у А. Шпилькера. В работе А. И. Лурье [Л. 5] излагался способ определения частот собственных колебаний рамного фундамента- с учётом упругости основания. В 1934 г. Е. А. Соловьев [Л. 6] на основе предыдущих исследований опубликовал систематизированный способ расчета фундаментов под турбогенераторы,' состоящий из двух частей: расчета на прочность и проверки на резонанс. После этого последовал ряд других исследований, в том числе Н. П. Пав-люка, И. Л. Корчинского, О. А. Савинова [Л. 7 и 8], имёв-'' " '' ' "

В 1937 г. Е. А. Соловьев [Л. 17] на основе предыдущих исследований опубликовал систематизированный способ расчета и временную инструкцию по проектированию фундаментов для турбогенераторов, состоящую из двух частей: проверки на резонанс и расчета «а прочность. При этом расчет на прочность производился путем введения дополнительных нагрузок, равных четырех- или двукратному весу машины, в зависимости от направления действия сил. После этого последовал ряд работ, в том числе Н. А. Павлюка^ И. Л. Корчинского, О. А. Савинова и Д. Д. Баркана [Л. 18 и 20]. Авторы ставят цель — уточнить поведение железобетонных конструкций фундаментов под действием динамической нагрузки и выяснить численные значения характеристик материала, коэффициента поглощения гз, модуля упругости ? и т. д.

2. Обнаружено резкое уменьшение DOTp с ростом давления. Эта тенденция, совпадающая с данными предыдущих исследований [1, 21, показывает, что статическая модель Фритца для кипения при высоких давлениях неправомерна.

Окончательная обработка опытных данных производилась со-вместо с данными предыдущих исследований. При этом учитывалось количество паров воды (в килограммах на килограмм сухих газов), образовавшихся в результате сгорания топлива, по формуле

Известно, что локальная температура факела не остается постоянной и зависит от работы расположенных на этом участке топки горелок, шлакования прилегающих участков экрана и ряда других факторов. Сделав 15 — 20 измерений температуры в сходной зоне аналогич^ ного парогенератора или проанализировав результаты предыдущих исследований, мы получим выборку температур, из которой и подсчитаем дисперсию.

На втором этапе, при растворении металла, трещина развивается в основном перпендикулярно поверхности трубы. Причем в предыдущих исследованиях осталось без должного внимания обратимое чередование первого и второго этапов в процессе развития КР. При этом происходит подготовка основы для их попеременного проявления. Такой тип коррозионно-механического разрушения (без рассмотрения третьего этапа) требует наличия невысоких уровней механических напряжений. Это подтверждается отмеченными выше имеющимися отечественными и зарубежными литературными данными, согласно которым развитие КР проявлялось в интервале кольцевых растягивающих напряжений порядка 0,4 -0,7 от.

Е.Е. Андервудом был сделан вывод, что фрактальная размерность не остается постоянной по длине излома, поэтому был проведен модифицированный анализ фрактальности поверхности разрушения на основе изучения профилей изломов в интервале изменения масштаба в 650 раз, что в 25 раз больше, чем это было сделано в предыдущих исследованиях.

Зона взаимодействия между покрытием из карбида кремния на борных волокнах и титаном оказалась более сложной, чем наблюдалось в предыдущих исследованиях [2, 6, 42]. На рис. 18 показано косое сечение одного из образцов, использованных в работе [20], после выдержки при 1144 К в течение 10 ч. Видны четыре вида продуктов реакции, хотя, вероятно, зоны В и D — это одна и та же фаза с включениями фазы С. Методом микрорентгено-спектрального анализа было показано [2], что эти включения представляют собой карбид титана.

Наиболее интересным в работе Россинга является изучение прочности связи в зависимости от парциального давления кислорода при различных содержаниях Сг в Ni. Для получения широкого диапазона парциальных давлений кислорода (/?о2) была использована ячейка из ZrOz, стабилизированного Y2O3. На рис. 14 приведена определенная Россингом зависимость прочности связи от ро2. В отличие от ранее выполненных работ воспроизводимость результатов была хорошей, и можно предположить, что разброс данных в предыдущих исследованиях был обусловлен разбросом содержания кислорода в образцах изучаемого сплава.

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.

12%. Как и в предыдущих исследованиях, прочность композита на изгиб меняется в большей степени, чем его прочность на растяжение. Несмотря на то что влияние влажности незначительно, со временем ее воздействие может 'привести к существенным повреждениям в композите. При испытаниях стеклопластиков в более жестких условиях (относительная влажность воздуха 95%, температура 60 °С) в течение 8 или 12 недель (табл. 29) снижение прочности на изгиб в зависимости от типа смолы может достигать 50%. Композиты на основе более влагостойких смол в этих условиях теряют лишь 17% исходной прочности.

В предыдущих исследованиях, о которых здесь упоминалось, материал матрицы предполагался упругим. Однако во многих практически важных случаях связующим является полимер с вязкоупругими свойствами, которые могут быть описаны соотношениями линейной теории вязкоупругости. Наличие разрывов в волокнах (вследствие их неравнопрочности) приводит к возникновению локальных сдвиговых напряжений в матрице, которые, как можно предположить, релаксируют. В результате все более длинные части волокон около разорванных концов не могут нести нагрузку. Такая последовательность разрывов, следующих один за другим, наводит на мысль о существовании временной зависимости процесса разрушения волокнистых композитов даже для однонаправленных, нагруженных в направлении Т волокна. Дадим здесь краткий обзор модели Розена [56], на которой основывается и наша, с тем чтобы применить ее к анализу вязкоупругой матрицы.

В предыдущих исследованиях [11, 12] было установлено, что растущий кристалл не полностью смачивается чистым собственным расплавом при температуре, близкой к температуре плавления: краевой угол в > О (однокомпонентная система). Тем более неполной смачиваемости можно ожидать, когда химические составы равновесных при данной температуре жидкой и твердой фаз различны, т. е. при кристаллизации двух- и многокомпонентных сплавов. Равновесные составы контактирующих фаз изменяются с температурой, меняется, очевидно, и степень смачиваемости в системе.

Азот. В литературе нет единого мнения о влиянии азота на ст жидкого железа. В работах [41, 89, 91, 33, 8, 9, 100] обнаружено значительное понижение а железа с увеличением содержания азота. По данным [38], азот не влияет на 0 жидкого железа. По мнению авторов [38], в предыдущих исследованиях был использован недостаточно чистый азот.

тия остаточных напряжений, которые могли возникнуть в процессе резки, строжки, сверления и т. д. Затем для создания в них начальных остаточных напряжений автоматической сваркой наплавлялись продольные валики. Как и в предыдущих исследованиях, в зависимости от расположения валиков относительно продольной оси пластины в зоне надреза создавались растягивающие или сжимающие остаточные напряжения (см. рис. 3). Максимальные растягивающие остаточные напряжения были близки к пределу текучести, а наибольшие сжимающие составляли 2/3 его значения. В эталонном образце остаточных напряжений не было. Следует подчеркнуть, что наплавка валиков не приводила к изменению механических свойств основного металла вдоль фронта распространения усталостных трещин.

Известно, что искусственное наведение сжимающих напряжений в поверхностных слоях деталей машин и сварных соединениях металлоконструкций существенно повышает их сопротивление усталостным разрушениям. В общем случае это относится как и стадии зарождения, так и распространения разрушения. В предыдущих исследованиях эффективность той или иной обработки оценивалась интегрально либо основное внимание уделялось первой стадии разрушения. Между тем в ряде случаев стадия развития разрушения может оказаться наиболее чувствительной к выбираемой технологии упрочнения.