Предварительно напряженный

Однако не следует преувеличивать значимость этих недостатков. Известно, например, что реализация таких перспективных режимов трения, как избирательный перенос и эффект аномально низкого трения, связана с модификацией поверхностных слоев субмикронной толщины [80]. Так как площадь фактического контакта при трении твердых тел составляет, как правило, 10~3-10^1 номинальной, в каждый данный момент времени в контакте находится незначительное количество самых высоких микронеровностей и влияние ионного легирования проявляется на глубине, превышающей толщину шероховатого слоя. Следовательно, ионно-лучевое модифицирование может существенным образом влиять на процессы деформации и разрушения поверхностных слоев, в особенности при мягких режимах взаимодействия. Что касается ограничений по концентрации легируемой примеси, то можно отметить, что в ряде случаев для заметного роста износостойкости оказывалось достаточно незначительного изменения химического состава поверхностного слоя. Так, в работе [82] при легировании металлов иттрием заметный рост износостойкости наблюдался уже при концентрации примеси, не превышающей тысячных долей процента. При необходимости достижения высоких концентраций имплантируемых элементов, превышающих дозу насыщения (максимально достижимую концен'фацию легирующей примеси, офаниченную распылением поверхности), может использоваться ионное перемешивание, когда легирование осуществляется за счет внедрения атомов предварительно нанесенной на поверхность пленки, а не потока бомбардируемых ионов. Путем совершенствования конструкции ва-

К углекислотой коррозии стойки также алюминиевые сплавы, например сплав Д16Т. Однако при наличии в газе минерализованной воды он может быть использован только с предварительно нанесенной окисной пленкой. Коррозионно-лтойкие в условиях одновременного воздействия сероводорода и углекислоты — высоколегированные хромникелевые стали или хромникельмедные сплавы.

Более точно величину ^пред можно найти через угол закручивания до разрушения образца; Ynpefl = tgtpp, фр — угол наклона риски, предварительно нанесенной на образец в месте его разрушения.

Другие методики, получившие в настоящее время широкое признание, состоят в определении ткр образцов с предварительно нанесенной трещиной или в получении количественных данных о распространении трещины на определенной стадии эксперимента. С точки зрения разработки конструкционных материалов,— это более реалистичные способы описания разрушения, поскольку лишь очень немногие конструкции на практике не имеют царапин,

Если испытания на скорость распространения трещины проводятся в условиях уменьшения К (например, на образцах с предварительно нанесенной трещиной, нагружаемых с помощью винта), то может произойти «остановка» трещины. Соответствующие значения К, если они существуют, называют пороговыми. При исследовании влияния среды на КР эту величину обозначают К/кр*. В таких испытаниях обычно удается найти и область напряжений, в которой скорость роста трещины не зависит от К (область // на рис. 2). Это значение v называют «максимальным» при КР [2], поскольку в области /// происходит, как правило, уже не зависящее от среды быстрое разрушение.

Рис. 7. Зависимость времени до разрушения т от коэффициента интенсивности напряжений К для образцов с предварительно нанесенной трещиной из сталей с одинаковой прочностью (/ — 4340; 2 — DGaC; 3 — 9-4-45; 4 — Н-11 (9-4-45)). Испытания в дистиллированной воде. Временное сопротивление ав = 1б50 МПа [42]

в дистиллированной воде [42]. Все материалы были термообрабо-таны примерно до одинаковой прочности: предел текучести —1485 МПа и временное сопротивление ~1650 МПа. Время до разрушения образцов с предварительно нанесенной трещиной для разных сталей отличается на порядки, что, по-видимому, следует объяснить влиянием химического состава [15, 42]. Как видно из табл. 1, для выявления наиболее важных примесей, определяющих такое поведение, необходим тщательный анализ. Можно отметить возрастание содержания хрома и кремния и уменьшение концентрации никеля и марганца в последовательности 4340, D6aC, Н-11. Для высоконикелевых, низкохромистых сталей 9№ — 4Со очевиден эффект углерода и молибдена.

Конечно, описанные выше результаты, ослабляя и опровергая возражения, сами не содержат достаточно позитивных доказательств того, что водород играет определенную роль в КР. Они лишь показывают, что такая гипотеза не противоречит экспери» ментальным данным. Довольно интересная попытка получить прямое подтверждение была предпринята в работе [179], где образцы из сплава 7075-Т6 с предварительно нанесенной трещиной испытывались на кручение (нагрузка типа III в хлоридно-хроматном растворе, вызывающем быстрое КР алюминиевых сплавов). При таком типе нагрузки отсутствует гидростатическая компонента напряжения, способная вызывать накопление водорода у вершины трещины [179—182]. При сравнении со случаем растягивающей нагрузки I типа можно, по крайней мере частично, выявить эффективные пути возможного воздействия водорода. Результаты, представленные на рис. 29, показывают, что при кручении восприимчивость к КР существенно снижается, но полностью не устраняется. Это позволяет предположить, что в данной системе КР свя-

Рис. 30. Зависимость времени до разрушения т образцов с предварительно нанесенной трещиной от коэффициента интенсивности напряжений К. для трех фирменных (а+(3)-сплавов в растворе 3,5% NaCl (все материалы в состоянии завод-

Методы испытаний образцов с предварительно нанесенной трещиной

Существует несколько методов получения данных по КР алюминиевых сплавов на образцах с предварительно нанесенной трещиной. Один из них включает испытания серии образцов с усталостными трещинами при постоянных нагрузках, чтобы получить ряд текущих коэффициентов интенсивности Кг в условиях плоской деформации ниже значения вязкости разрушения K.IC-Если трещины развиваются в результате КР, то уровень Ki возрастает до тех пор, пока не будет достигнуто значение Kic и не произойдет разрушение. Пороговый уровень /С'ткр может быть

Подвергая арматуру растяжению при заформовке (растяжение домкратами, электроподогрев арматуры), получают предварительно напряженный железобетон с повышенным сопротивлением растяжению. Масса стальной арматуры составляет 15-30% массы железобетона.

Начальные, исчезающие и остаточные напряжения обычно приводят к уменьшению прочности деталей. Однако умелое их использование, наоборот, дает возможность повысить прочность деталей следующими путями: 1) предварительным напряжением в системе соединения тел (предварительно напряженный железобетон); 2) поверхностным наклепом (дробеструйной обработкой), при котором на поверхности детали создаются значительные напряжения сжатия, что приводит к повышению выносливости деталей; 3) химико-термической обработкой (цементация, азотирование и др.), которая изменяет в верхних слоях поверхности химический состав и свойства материала; 4) закалкой, при нагреве токами высокой частоты, с помощью которой в верхних слоях деталей создаются большие напряжения сжатия (для стали 700—900 Н/мм2). Все эти виды термического упрочнения дают возможность не только повысить усталостную прочность деталей, но и их износостойкость в два-три раза.

Рис. 23. Перспективные методы изготовления лопастей винтов: а —- лопасть с предварительно напряженным лонжероном; лонжерон изготовляется формованием при низких температурах намотанной с натяжением заготовки: 1 — лист коррозионно-стойкой стали; 2 — сварка; 3 — предварительно напряженный металлический лонжерон (постоянные напряжения сжатия); 4 — намотка стекловолокна; б — упругий винт, углепластик: 1 — аэродинамическая наружная обшивка (жесткая при кручении); 2 — лонжерон из однонаправленного эпоксидного углепластика (гибкий при кручении); 3 — впрессованный конический уголок

4) Начальные напряжения при соединении в упруго-напряженном состоянии, считая соединенные части за одну систему (предварительно напряженный железобетон, прессовые посадки)

[Маньель Г., Предварительно напряженный железобетон, пер. с англ.

ностя. Шарнир представляет собой предварительно напряженный посредством металлического бандажа резиновый элемент (рис. 12.97, а) с шестью завулканизи-рованными втулками, в отверстия которых вставляются по три пальца (через один) от поводков ведущего и ведомого валов.

Завод резиново-техничес-ких изделий в Бринморе (Великобритания) 18, 6Х Х25,5 7,0 2,4 32,4; 24,8 Диафрагмы-арки, плита оболочки без ребер, нижний пояс диафрагмы предварительно напряженный

Для повышения прочности, трещиноустойчивости, снижения веса изделия и экономии стали применяют предварительно-напряженный железобетон. Натяжение арматуры в этом железобетоне осуществляется механическим путем и другими способами. Этот вид железобетона особенно хорошо сопротивляется растягивающим усилиям. Он используется наряду с обычным железобетоном.

---предварительно-напряженный 519

Подвергая арматуру растяжению при заформовке (растяжение домкратами, электроподогрев арматуры), получают предварительно напряженный железобетон с повышенным сопротивлением растяжению. Масса стальной арматуры составляет 15 — 30% массы железобетона. . А

16. Бердичевский Г. И., Цалалихин М. С. Предварительно напряженный железобетон. М.: Стройиздат, 1967. 76 с.