Различной ориентацией

Самый характер зависимости силы трения скольжения от скорости для различных тел и различной обработки поверхностей весьма различен, но для разнородных материалов (если поверхности не подвергались какой-либо специальной обработке и очистке) сила трения скольжения нередко

Микроструктура белых слоев, полученных в результате различной обработки стали и чугунов, представляет собой мелкоигольчатый мартенсит и остаточный аустенит с карбидами. Дисперсность мартенсита в среднем на 2—3 балла меньше по сравнению с мартенситом обычной закалки, особенно в эвт'ектоидных и заэвтектоидных сталях и сталях, легированных элементами, способствующими измельчению мартенсита. Дисперсность карбидов в белых слоях в 2—3 раза больше, а размер зерна остаточного аустенита на порядок меньше, чем в стали после закалки и низкого отпуска. При этом количество остаточного аустенита в белом слое увеличивается с повышением содержания углерода в исходной стали и не зависит от способа поверхностной обработки. Наибольшее количество остаточного аустенита наблюдается в поверхностных слоях после ФРУО, приводящей к наибольшему увеличению содержания углерода в белЪм слое.

Свойства металлов и сплавов зависят от их состава, структуры, которые могут изменяться в широких пределах под влиянием различной обработки; поэтому одной из основных задач курса «Конструкционные, проводниковые и магнитные материалы» является изложение основ учения о вн'утрикристаллической природе металлов и сплавов, о их структуре, факторах, влияющих на структуру и физико-химические свойства (электрические, магнитные, тепловые, прочностные, коррозионные и др.) электротехнических материалов. Поэтому инженер-элек-

В отличие от сталей, имеющих обширную область макротравления вследствие различной обработки, макротравление чугунов ограничивается выявлением первичной (литой) структуры. Реактивы, содержащие соли меди и выявляющие макроструктуру стального фасонного литья, не пригодны для чугунов. Несмотря на это, Митше [1 ] пытался применить реактив Оберхоффера для выявления макроструктуры чугуна. Однако были получены неудовлетворительные результаты. Отрицательный результат обусловлен составом чугунов. Ролл [2] применил способ отпечатков, по Бауманну, для выявления макроструктуры белого и серого чугунов. Этот способ использовали также Ханеманн и Шрадер [3]. Выявление возможно благодаря марганцевым сульфидам, которые в доэвтектическом чугуне кристаллизуются в основном в дендритной форме, а в заэвтектических чугунах — в форме сетки. Однако не всегда марганцевых сульфидов достаточно для воспроизведения макроструктуры, если они содержатся в небольшом количестве, то не имеют характерной формы расположения.

Кроме того, сверла характеризуются способом изготовления -— цельные и составные, а также по виду хвостовика — цилиндрического, конического и четырехгранного. Наиболее распространенными видами сверл являются спиральные сверла, применяемые для различной обработки отверстий до пятого класса точности.

лам, у которых коэффициент трения также изменяется в широких пределах и находится в зависимости от различной обработки поверхности и условий проведения опыта.

Рис. 97. Нагрузка схватывания титана после различной обработки поверхности:

Эти графики отражают температурную зависимость стационарной скорости сублимации в вакууме 1,33—0,133 мкн/м2 (10~8—10~9 мм рт. ст.) магниевого сплава МА-11 после различной обработки поверхности. Прямая / построена расчетным путем, исходя из известного состава сплава и парциальных давлений пара его компонентов. Она приблизительно характеризует максимально достижимый уровень скорости сублимации сплава в интервале температур 275—400° С. Экспериментально измеренные скорости сублимации показаны на графике сплошными линиями. Прямая 2 относится к механически обработанной поверхности сплава, отожженного в вакууме перед измерениями

Рис. 195. Температурная зависимость скорости сублимации магниевого сплава МА-П после различной обработки поверхности,-

Рис. 185. Изменение относительного удлинения образца стали 1Х18Н9Т с понижением скорости деформации при 600° С после различной обработки:

Сводка данных о влиянии различной обработки на размер зерен (р. з.) приведена в табл. 25.

Зерна отличаются различной ориентацией кристаллических решеток; размер зерен составляет 1—104 мкм. Зерна повернуты относительно друг друга на десятки градусов. На границах зерен имеется поврежденный переходный слой толщиной порядка нескольких атомных слоев, свойства и химический состав которого могут отличаться от свойств тела зерна.

Отмеченные фрактографические закономерности изломов металла характерны и для сварных соединений. Однако специфические макро- и микроструктурные особенности сварных соединений накладывают определенные отпечатки на характер их разрушения. Отличительной особенностью сварных соединений является структурная неоднородность, обусловливающая различие механических и химических свойств отдельных участков (механическая неоднородность). Кроме того, в сварных соединениях более вероятно появление дефектов (непровар, холодные и горячие трещины, поры, включения и др.) и выше уровень напряженности из-за остаточных (сварочных) напряжений. Металл шва в большинстве случаев имеет более высокие механические свойства, поэтому при отсутствии макроскопических дефектов при статическом нагружении разрывы происходят по основному металлу по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Однако наличие дефектов и участков с различными вязкопластическими характеристиками существенно изменяет характер и местоположение разрыва (рис.2.4; 2.5). Даже незначительные подрезы в швах могут перевести место разрушения с основного металла (ОМ) в область шва (Ш) или зоны термического влияния (ЗТВ). При этом плоскости разрушения располагаются вблизи линий сплавления (рис. 2.4,6), под углом 45° (рис. 2.4,в) и 90° (рис.2.4,г) к направлению действия максимальных напряжений. Прямой излом может реализоваться как при вязком, так и хрупком разрушениях, но с различными фрак-тографическими параметрами поверхности излома. Непровар швов способствует разрушению в результате косого среза (рис.2.4,л) или прямого излома (рис. 2.4,м). При наличии в изломе нескольких очагов разрушения поверхность излома имеет сложное очертание с различной ориентацией к направлению действия максимальных главных напряжений. Нередко в сварных соединениях имеют место так называемые мягкие и твердые прослойки (рис. 2.5).

Высокие жесткость и прочность армирующих волокон, составляющие основу прочности и жесткости композиционных материалов, реализуются лишь в случае их определенного расположения по отношению к действующему полю напряжений (действующей нагрузке). Вследствие большого разнообразия нагрузок применяются различные схемы укладки арматуры. Варьируя направлением укладки слоев, можно получить слоистые материалы с различной ориентацией армирующих волокон, обладающие в плоскости укладки изотропными и анизотропными свойствами. Именно в возможности придания материалу оптимальной для каждого частного случая анизотропии заключается главное преимущество волокнистых композиционных материалов [44]. В зависимости от ориентации армирующих волокон в плоскости укладки слоистые структуры можно подразделить на следующие основные группы: однонаправленные, ортогонально-армированные с переменным углом укладки волокон по толщине, перекрестно-армированные и хаотически-армированные. Однонаправленные материалы получают при укладке всех волокон параллельно друг другу. Их называют материалами с укладкой 1 : 0, указывая этим на отсутствие поперечно уложенных волокон. Если волокна в таком материале расположены равномерно, он является трансверсально-изотропным (или монотропным) в плоскостях, перпендикулярных к направлению армирования. В ряде случаев влияние технологии изготовления материалов с укладкой 1 : 0 обусловливает в них четко выраженную слоистость, что приводит к ортотропии композиционного материала.

Типичная слоистая структура представляет собой совокупность связанных слоев с различной ориентацией и определенной схемой чередования. Основной и успешно используемой при анализе слоистых композиционных материалов является .система гипотез Кирхгоффа, основанная на предположении, что сечения плоские до деформации остаются плоскими и после деформации. Таким образом, предполагается, что взаимный сдвиг между осями отсутствует. Математически описать упругие свойства слоистого материала с произвольной структурой можно с помощью методов теории армированных сред при известных свойствах каждого слоя. Для классической теории пластин упругие постоянные представлены в равенстве

Проведенный позднее более строгий теоретический анализ (Теннисон и др. [283])- и экспериментальное исследование устойчивости трехслойных цилиндрических оболочек с различной ориентацией слоев (Теннисон и Маггеридж [282]) подтвердили выводы, сформулированные в работе Хота. Было также показано, что нечувствительность к начальным несовершенствам не очень сильно зависит от ориентации волокон.

быстро развиваются, из рассмотрения исключено большинство работ, проведенных до 1962 года. Обзоры по этой теме содержатся в работах [70, 212, 15, 147, 148, 192, 34, 49, 77, 86, 122, 169] *i. В основе многих методов расчета и проектирования многослойных конструкций из композитов лежат характеристики элементарного слоя, которые необходимо определить экспериментально. После этого становится возможным расчет слоистого композита, состоящего из большого числа элементарных слоев с различной ориентацией [13, 24, 25]. К сожалению, возможности практической реализации часто затрудняют создание образца, состоящего лишь из одного слоя. Поэтому приходится проводить испытания многослойного образца и использовать соответствующую теорию слоистых сред для преобразования полученных результатов в характеристики свойств элементарного слоя.

В работах [125 и 214] путем использования волн обоих типов (расширения и сдвиговой) получен весь комплекс упругих коэффициентов волокнистого композита в образцах с различной ориентацией волокон. Этот эксперимент описан в табл. 6. Уравнения, необходимые для расчета пяти независимых коэффициентов жесткости по пяти измерениям скорости могут быть получены из общих выражений, описывающих распространение волн в транс-версально анизотропной среде [93, 125]:

В качестве критерия промежуточного и окончательного разрушения будет использован критерий максимальных деформаций. Эффективность этого критерия связана с тем, что причиной появления указанных раньше дефектов в материале является несовместимость деформаций его компонент, т. е. волокон и матрицы или двух и более слоев с различной ориентацией арматуры в слоистом композите. Большинство предельных состояний материала может быть описано с помощью предельных одноосных деформаций каждого из слоев. Определение деформаций каждого из слоев и последующее использование их при предсказании прочности материала требует обращения к методам механики сплошных сред.

Кромочный эффект в изделиях из композитов состоит в существенном увеличении межслойных напряжений вблизи свободных от нагрузки кромок. Наиболее распространенным случаем является растяжение пластины с незащемленными кромками. Величина возникающих межслойных напряжений зависит от ориентации слоев и их чередования. Паппо и Эвенсен [30], исследуя меж-слойный сдвиг, показали, что его можно рассчитать, предполагая линейно-упругое напряженное состояние плоским и рассматривая прослойку как склейку. Пайп и Пейгано [29 ] исследовали это же явление, решая трехмерную задачу теории упругости и используя конечно-разностный метод для определения характеристик слоистого композита, состоящего из слоев с различной ориентацией. Расчетная схема четырехслойного [±9]s композита показана на рис. 16. Расчеты были проведены для значений 0 = 45, т.е. [±45]g слоистой пластины конечной ширины, Ъ = 8h0 со следующими свойствами слоя из эпоксидного графитопласта: Егг = = 1,4- 10е кгс/см2; G12 = ?13 = GM = 0,06-106 кгс/см2; ?2а = = Езз =" °Д47'10" кгс/см2; v12 = v13 = v23 = 0,21.

пластиков VNGE) с различной ориентацией арматуры (Е-стекла) и с различной длиной нахлеста в соединении. Эти материалы склеивались сами с собой, с алюминием А1, титаном Ti и с эпоксидными стеклопластиками на основе ткани из Е-стекла. Статистический анализ был проведен с целью оценки качества полученных данных и вычисления коэффициента редукции, с помощью которого можно перейти к допустимым расчетным характеристикам, используя соответствующие средние значения, полученные из испытаний. Этот анализ преследовал две главные цели: определение зависимости «эффективных» прочностных характеристик клеящего материала от длины нахлеста в соединении и проведение статистической оценки точности экспериментальных данных для суждения о надежности и выбора величины допустимых расчетных характеристик. Процедура обработки данных состоит из двух последовательных этапов: получения надежных оценок точности для построения доверительных интервалов измеренных средних значений разрушающих напряжений и последующего использования этих интервалов для установления зависимостей «эффективных» свойств материалов от конфигурации соединения. Данными для анализа послужили разрушающие напряжения в клеящем и склеиваемом материалах и передаваемая погонная нагрузка, приходящаяся на один слой.

Слои с различной ориентацией в композите (под нагрузкой) в общем случае поворачиваются относительно друг друга. При относительном повороте прослойка нагружается касательными напряжениями, что влияет на свойства слоистого материала [6, 10, 13, 37].