Регулярного нагружения

Все три типа пространственных стержневых систем представляют собой, как правило, пространственные фермы, реже рамы с определенной регулярной структурой.

Условия моделирования слоев в трех-мерноармированном композиционном материале. В материале с регулярной структурой нетрудно выделить повторяющиеся элементы в виде плоских слоев. Если в каждом слое пренебречь неоднородностью структуры и найти эффективные характеристики как квазиоднородного материала, то деформационная модель всего материала представится в виде неоднородного блока, составленного из различных слоев.

•Фокин А. Г., Упругие свойства матричных смесей с регулярной структурой, Изв. АН СССР. Мех. тверд, тела, № 4 (1975).

Если не принимать во внимание размерной зависимости типа Петча, поскольку она является эмпирической, то все остальные вышеприведенные теоретические представления не дают возможности предсказать прочность эвтектических сплавов с регулярной структурой. Расчетные величины упрочнения силами изображения и шжерхностно-дислоканионного упрочнения в системе Ag—Си не согласуются с имеющимися экспериментальными данньши, а величина первого из указанных видов упрочнения в системе NiAl—Сг оказалась очень малой. Таким образом, теоретическая модель может послужить лишь для предсказания с небольшой степенью достоверности относительной роли определенного механизма упрочнения в данном эвтектическом сплаве.

Образование свежей поверхности металла. В большинстве практических случаев исследователь имеет дело с поликристаллическими образцами металлов, содержащих большое количество примесей. Свежеобразованная поверхность таких образцов, даже если она сформирована в условиях высокого вакуума (<10~7 Па) или в результате быстрого излома, имеет нерегулярную структуру — несет большое число чужеродных атомов и дефектов. Возможность получения чистой поверхности металлов с регулярной структурой, свободной от примесных атомов появилась в 60—70-х годах в связи с развитием сверхвысоковакуумной техники и разработкой технологии получения совершенных монокристаллов.. Применение ДМЭ и Оже-спектроскопии ныне дает возможность детально исследовать химический состав и кристаллографическую структуру различных граней монокристаллов металлов.

Условия моделирования слоев в трех-мерноармированном композиционном материале. В материале с регулярной структурой нетрудно выделить повторяющиеся элементы в виде плоских слоев. Если в каждом слое пренебречь неоднородностью структуры и найти эффективные характеристики как квазиоднородного материала, то деформационная модель всего материала представится в виде неоднородного блока, составленного из различных слоев.

Клюшки для игры в гольф должны обладать следующими свойствами: быть легкими, иметь достаточную жесткость при кручении и прочность при изгибе и т. д. На эти свойства решающее влияние оказывает ориентация волокон. Обычно для повышения жесткости при кручении угол намотки внутреннего слоя составляет ± (30 - 60°), а для регулирования жесткости при изгибе и получения достаточной прочности на изгиб внешний слой ориентируют под углом от 0 до ±10х к оси трубки. С точки зрения технологии формования клюшек для игры в гольф важно получать материал с низкой пористостью и регулярной структурой расположения волокон.

Клюшки для игры в гольф должны обладать следующими свойствами: быть легкими, иметь достаточную жесткость при кручении и прочность при изгибе и т. д. На эти свойства решающее влияние оказывает ориентация волокон. Обычно для повышения жесткости при кручении угол намотки внутреннего слоя составляет ± (30 — 60°), а для регулирования жесткости при изгибе и получения достаточной прочности на изгиб внешний слой ориентируют под углом от 0 до ±10х к оси трубки. С точки зрения технологии формования клюшек для игры в гольф важно получать материал с низкой пористостью и регулярной структурой расположения волокон.

К первой группе отнесем многослойные стенки с регулярной структурой наполнителя. Характерные признаки — однородность свойств компонентов вдоль образующей и по толщине, одинаковые объемные содержания и углы ориентации наполнителя в монослоях.

Во вторую группу включим многослойные стенки с нерегулярной структурой наполнителя. Характерные признаки — нерегулярность физико-механических характеристик и структурных параметров наполнителя. Это достигается компоновкой системы армирующих наполнителей с различными характеристиками (стеклянные + органические, стеклянные + борные, органические + углеродные и т.д.), ориентацией слоев, изменением числа монослоев и т. д.

Один из главных недостатков вариационных методов и теории случайных функций механики структурно-неоднородных сред заключается в том, что в рамках этих подходов, как правило, не удается рассматривать такие эффекты, как геометрическая форма элементов структуры и неоднородность полей деформирования в каждом из структурных элементов. Поэтому актуальными остаются работы, в которых объектом исследования являются среды с регулярной структурой. В 1975 г. Н.С. Бахвалов предложил метод осреднения дифференциальных уравнений с быстро осциллирующими коэффициентами

пасного ресурса путем введения коэффициентов запаса прочности [9]. В такой постановке задачи проектирования повреждение любого элемента конструкции считалось недопустимым, так как не было известно, при какой длине или глубине повреждения может произойти разрушение. Для оценки предельного состояния необходимо было знать нагруженность В С и по характеристикам материала определить расчетным путем долговечность на основе кривой Веллера [27, 28], которая применительно к различным конструкционным материалам в случае простого одноосного регулярного нагружения устанавливает связь между уровнем напряжения и числом циклов до момента разрушения. При введении коэффициентов запаса на располагаемую долговечность, снижающих срок эксплуатации ВС по отношению к наименьшей расчетной величине долговечности для одного из наиболее нагруженных участков или узлов конструкции, фактически обеспечивалась возможность предотвращения предельного состояния, при котором после накопления повреждений происходит разрушение отдельных элементов конструкции.

— достижение предельного состояния в условиях регулярного нагружения конструкции или при ее перегрузке;

Проблема коротких трещин является чрезвычайно важной и актуальной в обеспечении принципа эксплуатации техники по безопасному повреждению. Так, например, начальный этап распространения длинных трещин всегда связан с распространением трещины в условиях интенсивного протекания процессов сдвига материала по типу II и III, с постепенным изменением траектории трещины, стартующей от поверхности, пока плоскость магистральной трещины не сориентируется нормально к оси действия растягивающей нагрузки (рис. 3.3). Однако именно проблема и особенности кинетики малых усталостных трещин в рамках данной монографии не рассматриваются в силу следующих причин. В условиях эксплуатации обнаруживают усталостные трещины, которые в большей части имеют размеры, выходящие за рамки, оговоренные условиями роста именно коротких трещин. Основной механизм разрушения для коротких трещин не связан с формированием параметров рельефа излома, по которым в условиях регулярного нагружения можно давать оценки скорости роста и уровня эквивалентного напряжения. Поэтому при восстановлении закономерностей роста трещин для количественного описания процесса разрушения материала на основе фрактографии стадия роста коротких трещин рассматривается только применительно к нерегулярному нагружению.

Итак, анализ сигналов акустической эмиссии в процессе раскрытия и закрытия берегов усталостной трещины свидетельствует о реализации ротационных эффектов в зоне пластической деформации и разрушения материала при формировании усталостных бороздок в каждом цикле приложения нагрузки. Остается теперь продемонстрировать в прямом эксперименте факт формирования усталостных бороздок именно на нисходящей ветви нагрузки. Это оказалось возможным сделать на основе представления об упругом и пластическом раскрытии берегов усталостной трещины в мезотуннелях в случае регулярного и нерегулярного нагружения соответственно.

ветствует режиму регулярного нагружения. Причем одна часть профиля бороздок несколько больше другой части профиля, что согласуется с результатами исследований (см. рис. 3.256).

Сопоставим эту ситуацию с ситуацией у границы перехода от регулярного к нерегулярному нагружению. Начало нерегулярного нагружения сопровождается формированием первоначально зоны вытягивания (пластическое затупление вершины трещины в мезотуннелях), и только затем имеет место формирование треугольного профиля усталостной бороздки. Пластическое затупление в вершине трещины может быть реализовано до прекращения действия монотонно возрастающей нагрузки цикла. Пластическое затупление снимает (снижает) концентрацию напряжений в вершине трещины (в вершине мезотуннеля). Поэтому завершить течение материала формированием треугольного профиля усталостной бороздки невозможно, пока не прекратится процесс пластического притупления вершины трещины и не будет достигнута (локально) вязкость разрушения материала. Но в этот момент, как это следует из ситуации непосредственно при переходе к статическому проскальзыванию трещины, происходит "срыв" процесса деформации и переход к процессу разрушения с формированием ориентированных ямок. Из этого следует, что, во-первых, треугольный профиль усталостной бороздки формируется на нисходящей ветви нагрузки. Второе, в режиме регулярного нагружения раскрытие вершины трещины происходит квазиупруго, поскольку процесс пластического затупления вершины трещины в виде зоны вытяжки отсутствует.

Развитие трещины может произойти в случае регулярного нагружения в условиях постоянства деформации и постоянства нагрузки. При постоянстве деформации сохраняется постоянство плотности энергии деформации и разрушения, когда выполняется условие первого уравнения синергетики. При постоянстве нагрузки сохраняется постоянным ускорение роста трещины в соответствии со вторым уравнением синергетики. Показатель степени при коэффициенте интенсивности напряжения в этом случае соответствует четырем. Итак, для условий нагружения с постоянной нагрузкой каскад скачков трещины при ее развитии на масштабном уровне мезо II характеризуется соотношением

тия берегов трещины по I стадии роста трещины, где доминируют процессы разрушения путем скольжения, протекающие на микроскопическом масштабном уровне. Пороговая величина асимметрии цикла, соответствующая указанному переходу, составила (Rth)ps = 0,8. В диапазоне асимметрии цикла 1> R > 0,8 механизм разрушения в случае регулярного нагружения не может быть изменен, и до наступления нестабильного разрушения не происходит самоорганизованный переход к процессу формирования усталостных бороздок.

Различие в представленных соотношениях в том, что они подразумевают возможное различие в кинетических кривых в разных средах (7.24) и подразумевают кинетическое подобие (7.25) при переходе от одной среды воздействия на материал к другой. В зависимости от того, каким образом реализуется воздействие окружающей среды на материал, может быть использовано то или иное уравнение для описания роста трещины. В случае регулярного нагружения и неизменных условий окружающей среды параметры рН и Et возрастают в направлении роста трещины и относительно КИН остаются эквидистантными характеристиками роста трещины по отношению к ее скорости [122, 130]. В связи с этим была предложена методология построения базовых кинетических кривых для разных сплавов, когда указанные электрохимические характеристики воздействия среды на материал в вершине трещины остаются неизменными [130]. Тогда для любой среды, в которой эти характеристики известны, кинетическое подобие будет соблюдено, и изменение скорости роста трещины будет связано только с изменением безразмерного коэффициента пропорциональности в уравнении (7.25), что может быть записано следующим образом [130]:

В случае регулярного нагружения материала с постоянной частотой и перехода к другому стационарному режиму нагружения с измененной частотой нагружения происходит постепенное увеличение пороговой величины KISCC и возрастание уровня постоянной скорости роста трещины при уменьшении частоты [146] (рис. 7.36). Такая ситуация типична для диаграмм не только второго, но и третьего типа применительно к сталям. Для алюминиевых сплавов зависимость скорости роста трещины в агрессивной среде от частоты нагружения в интервале 0,1-20 Гц является неоднозначной [137]. При возрастании частоты скорость может возрастать и убывать в зависимости от типа сплава и ориентировки роста трещины по отношению к его текстуре.

Очевидно, что рассмотрение роли перегрузки в кинетике трещин должно учитывать интегральную картину поведения материала вдоль всего ее фронта одновременно применительно к различным условиям напряженного состояния. В момент перегрузки вдоль всего фонта трещины формируется зона пластической деформации большего размера, чем в случае регулярного нагружения, создавая высокий уровень остаточных сжимающих напряжений. При этом снижается концентрация напряжения в вершине трещины за счет пластического затупления мезотуннелей и разрушения сдвигом по типу III перемычек между ними (см. главу 3). Все это приводит к последующему изменению траектории движения трещины.