Расчет скм

Испытания на 3 точный изгиб образца с трещиной: влияние одного образца на разрушение другого

Расчеты показали, что в зоне упругой деформации при выборе компонентов следует учитывать разницу в модулях упругости, а для упруго-пластических деформаций также соотношение пределов текучести и показателей упрочнения компонентов. Уменьшение разницы указанных характеристик компонентов повышает работоспособность СКМ.

На примере сталь-Со-сплав показано, что при малых (упругих) нагрузках сталь оказывает отрицательное воздействие на процесс разрушения в Со-сплаве. К внешним усилиям, добавляются в Со дополнительные нагрузки от воздействия стали, деформирование которой сдерживается более жестким Со сплавом. При упруго-пластической деформации сталь, имея более высокий предел текучести сдерживает деформацию Со-сплава, уменьшая действующее на него усилие, что приводит к снижению J-интеграла в слоистом КМ по сравнению с мономатериалом.

В области упругих деформаций слой с более низким Е отрицательно воздействует на процесс разрушения в слое с более высоким Е и наоборот твердый слой тормозит разрушение мягкого.

При упруго-пластическом деформировании слой с меньшим пределом текучести начнет деформирование раньше. Упрочнение в процессе деформации может изменять соотношение модулей упругости и изменять влияние слоев на процесс разрушения. Требуется учет как σs , так и законов упрочнения компонентов при пластической деформации.

№46 Методы испытания на растяжение, сжатие и изгиб.

Методы определения механических свойств металлов разделяют на: - статические, когда нагрузка растет медленно и плавно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, твердость); - динамические, когда нагрузка растет с большой скоростью (испытания на ударный изгиб); - циклические, когда нагрузка многократно изменяется по величине и направлению (испытания на усталость).

При испытании на растяжение определяют предел прочности (σв), предел текучести (σт), относительное удлинение (δ) и относительное сужение (ψ). Испытания проводят на разрывных машинах c использованием стандартных образцов с площадью поперечного сечения Fo и рабочей (расчетной) длиной lo. В результате проведения испытаний получают диаграмму растяжения (рис. 1). На оси абсцисс указывается значение деформации, на оси ординат – значение нагрузки, которая прилагается к образцу. Предел прочности (σв) – это максимальная нагрузка, которую выдерживает материал без разрушения, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца (Pmax/Fo).

Рис. 1. Диаграмма растяжения

Необходимо отметить, что при растяжении образец удлиняется, а его поперечное сечение непрерывно уменьшается. Истинное напряжение определяется делением действующей в определенный момент нагрузки на площадь, которую образец имеет в этот момент. Истинные напряжения в повседневной практике не определяют, а пользуются условными напряжениями, считая, что поперечное сечение Fо образца остается неизменным.

Предел текучести (σт) – это нагрузка, при которой происходит пластическая деформация, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца (Рт / Fo). Однако при испытаниях на растяжение у большинства сплавов площадки текучести на диаграммах нет. Поэтому определяется условный предел текучести (σ0.2) - напряжение, которому соответствует пластическая деформация 0,2%. Выбранное значение 0,2% достаточно точно характеризует переход от упругих деформаций к пластическим.

К характеристикам материала относят также предел упругости (σпр), под которым подразумевают напряжение, при котором пластическая деформация достигает заданного значения.

Испытания на сжатие (продольный изгиб)

• Для образцов, длина l >> d – оценивают потерю устойчивости.

• 1.один конец жестко закреплен, другой подвижен

• 2.закреплен с двух сторон в опорах с острием, может отклоняться

• 3.один закреплен, второй – на опоре с острием

• 4.жестко закреплен двумя концами.

• Гибкость чугуна - 80, Fe(армко)-112, низкоуглеродистая сталь – 105, упрочненная Т.О.сталь-90, легированная сталь- 86.

Испытание на изгиб.

Испытание на изгиб в холодном или нагретом состоянии проводится для определения способности листового металла принимать заданный по размерам и форме изгиб. Образцы для испытания вырезают из листа без обработки поверхностного слоя и подвергают пробе на изгиб на прессе или в тисках 

№47 Испытание на кручение и сдвиг. Испытания на износ

Образец представляет собой круглый стержень диаметром 15—25 мм (рис. 68) с лыскамиОна концах, которые служат для его установки в захватах машины. Одному из захватов передается крутящий момент, который уравновешивается отклонением маятника, соединенного со вторым захватом. При этом один конец образца (или одно поперечное сечение его) поворачивается на некоторый угол относительно другого. Записывающее устройство машины вычерчивает диаграмму кручения, графически изображающую зависимость угла кручения от крутящего момента.

Диаграмма кручения при испытании пластичного металла отчетливо выявляет прямолинейный участок пропорциональной зависимости деформации от крутящего момента (рис. 69, а).

Бывают заметны появления пластической деформации и участок текучести. Разрушающий крутящий момент является наибольшим и при нем образец ломается перпендикулярно своей оси без предварительного образования какого-либо сужения.

Испытание кручением хрупкого материала дает слегка выпуклую кривую, свидетельствующую о преобладании в материале упругой деформации и о разрушении образца при наибольшей величине крутящего момента без предварительного сужения. Излом происходит по наклонному сечению.В результате испытания кручением определяют модуль упругости при сдвиге

где g— модуль упругости при сдвиге; М — крутящий момент; I — расстояние между сечениями; *

φ— угол кручения, рад; I — полярный момент инерции сечения. На основании данных испытания определяют также предел пропорциональности и предел прочности при кручении

где — касательное напряжение; М крутящий момент; г —радиус поперечного сечения образца.Так какгде W—полярный момент сопротивления сечения, см3, то

При вычислении предела пропорциональности берут величину крутящего момента, соответствующую концу прямолинейного участка на диаграмме кручения, а для определения предела прочности — крутящий момент, вызывающий разрушение образца.

Механический износ: абразивными частицами, от пластическ. деформации, усталостное разрушения

Молекулярно – механический износ в процессе тре -ния (схватывание М). Коррозионно – механиче - ский износ при химическом взаимодействия с охлаждающей жидкостью поверхностей трения с образованием оксидов и других соединений.Испытательные машины создают условия ~ к эксплу атационным: образец и контр тело. Определяют : частоту вращения, ТºС, время, износ по геометрич параметрам или по потери массы. Формируют условия испытания (окружающая среда)

№48 Методы оценки хладноломкости

Порог хладноломкости–температура потери пластичности М при испытаниях на растяжение (маятниковый копр) при охлаждении (нагреве) образцов. Определяют КСV, δ% от ТºС. Уменьшение размера зерна (закалка – отпуск) смещает Тх с сторону меньших ТºС, хотя пластичность отожженной стали ↑. При ↑ (ε) пластической деформации ΔТх смещается к ↑ ТºС. При импульсной деформации ↑(ε) значени ΔТх ↓ за счет измельчения зерна, появление суб- структуры при ↑ (ε) и ТºС >Тх. Для Мо Тх=400ºС после обработки взрывом при 450 ºС (ε)=20% Тх=300ºС структура внутри зерна ячеистая. Испытание при ↑ ТºС определяют Т р (рекристаллизации). Интервал между Тх и Тр - Т ºС эксплуатации М. ↑ (ε) Тр ↓.

№49 Методы определения твердости.

методы определения твердости

Бринелль НВ, МПа шарик ø 1; 1,25; 2,1; 5; 10.

Роквелл :НRC – алмазный конус 120º (твердые М)

Виккерс :HV=1,85F / d – алмазная пирамида 136º, d – диагональ отпечатка. F=5-120кгс, 5кгс, 1кгс.

Кнуппу: Нк = 14,2 F/L\2, L –большая диагональ, F=1- 5кгс (тонкие покрытия, поверхности)

Шор: алмазный боек 2г(свободное падение → h-отскок), масса образца 5 кг, толщиной > 50 нм,

Нш = с·h [E1·E2/ (E1+E2)] c – константа, h-отскок

E1,E2 – модуль упругости образца и бойка

№50 Методы определения технологических свойств.

Испытание на определения технологических свойств (вытяжка из листовой заготовки

Под вытяжкой понимается операцию листовой штамповки, при которой при помощи штампа превращают плоскую листовую заготовку в полое цилиндрическое изделие.

• а)образование складок при вытяжке без прижима,

• б)развертка полого цилиндра;

в)схема напряженного состояния при вытяжке

№51 Испытания на воздействие вибрации. Демпфирующие свойства материалов.

Стендовые испытания: 1) определяют резонанс в диапазоне частот. Гармонические вибрации при ↓ ускорениях (20 м/с\2) при частотах 10-150Гц. Регистрируют частоты резонанса и составляют график–спектр. 2) собственные колебания накладывают на рабочие и определяют условия резонанса вибропрочность и–устойчивость. Лабораторные испытания: определяют демпфирующую способность М. Средства возмущения мех. колебаний: стол (1м) механизм возбуждения колебаний (сил). Система управления режимами испытания, устройство компенсации статических нагрузок. Измерительная система. Механизмом возбуждения – одноцилиндровый привод с электро дроссельным усилителем. Создается момент до 1000 кН/м.

Динамические испытания на вибрационные нагрузки

Резонанс наблюдается при частотах 15-150Гц. Виброосцилляторы, детали из пластмасс.

Динамические испытания: максимальная амплитуда

98 кН, измеряемые колебания 11Гц.

Имититоры динамических характеристик тела человека. Имитируют руку массой 10 кг с коэффициентом демпфирования 80 н·с/м. Имитируют вязкое трение руки человека.

Имититуют поведение водителя и пассажира в условиях движения и удара

Определение демпфирующих свойств

• Угол сдвига фаз связан с рассеянной энергией : (φ)¹ = 2π tgφ , где tgφ – тангенс угла потерь.

• Относительное рассеяние ψ определяют как при статическом так и динамическом нагружении.

• Вибровозбудитель создает колебания электромагнитом с частотой 30 – 5000 Гц. Образец закрепляется в держателе, который опирается на пружину. С образца снимают гармоники колебательного цикла. Выходная мощность ускорителя 10 дБ

• Max динамическая сила 0,3 кН прикладывается в диапазоне частот 20 – 1000Гц.

• Высокой демпфирующей способностью обладают чугуны и магниевые сплавы из них изготавливают детали приборов и техники, работающие с вибрацией.

№52 Определение упругих характеристик КМ

• Оценка упругих свойств → при однородном напряженном состоянии (принцип Сен-Венана ) : в изотропной среде – возмущение быстро затухают на расстоянии от источника Л ~ Н (длина образца)

• В анизотропной среде – затухание медленное в направлении ↑ жесткости (С). Область ↑ возмуще-

ний вытягивается направлении ↑ С. Размер ее в направлении (С): Л ~ Н(Еi / Gi)\0,5, где Еi, Gi – модули упругости и сдвига. Устранение краевого эффекта – перерезание нитей за счет ↑ ширины.

КМ чувствителен к силовой и ТºС предистории: пористость, текстура матрицы направление волокон, разориентировка волокон.

№53 Виды коррозии и разрушение металлов при коррозии

Коррозионное растрескивание

Коррозия химическое(Х),электрохимическая(ЭХК)

Х: M+x→Mx (ток отсутствует). Концентрация х.

ЭХК – (водная среда) с образованием микроячеек :

1стад:реакция на аноде neМ+mН2О→М +mH2O+nе

2 стадия: реакция на катоде Dm +mН2O←Dm +ne + +mH2O кислый раствор

nО + mН2О → nе + mОН- нейтральный, основной

(v) расхода М определяется ΣI(тока). (v) разрушения определяется плотностью тока. Перемешивание ↑ (v) коррозии. электролит и М диффузия.

3 типа поляризации:

Активационная ЭХК на разделе М – электролит

Омическая-эл.сопротивление электролита U↓ЭХК

Концентрационная- О/2 через. Оксидирование, науглероживание, сульфидирование. Н/2О,СО/2 SO/2- упрочняют поверхность и ускоряют процессы коррозии. Насыщение поверхности C, N – упрочняют М, вызывая растрескивание.

Н/2 – водородное охрупчивание (сегригация Н атомов по границам зерен).

Гальваническая коррозия → разность потенциалов на М. первый М →в раствор, на втором ионы осаждаются. Для защиты от ЭХК проводят

пассивацию поверхности- оксидная пленка.

Стойкость пленки к мех.поврежлениям Fe, Ni, Ti, Co, Al ↑ →окислительной защитн пленке

Cu – не пассивируется: ↑ v реакции разъедает М.

Коррозия в газовой среде: Адсорбция и рост зародыша на поверхности М, а затем сплошная пленка ↑ по толщине от центра.

Оксидирование, науглероживание, сульфидирование. Н₂О, СО₂ SO₂- ускоряют процессы коррозии.

Окисляются Fe, Cr, Ni, Co – миграция катионов М наружу, рост вакансий, сцепление ↓ . Покрытие

Cr, Al ↑ стойкости к ЭХК, приграничных зонах ↓

ЭХК + Эрозия разрушение ↑ . Скорость жидкости: застой плох для Fe, Ni, Co ↓ пассивирование, проточная жидкость плоха для Cu.

Cu +(Cr, Ni,Zn,Cd) ↑ стойкость к ЭХК.

Al +(Cu,Ti, Cт.) или углеродистая ст. + Cu стойкость к ЭХК ↓.

ЭХК-+анодный процесс (ионизация, переход атома

в раствор); +катодный процесс восстановление оксидов (деполяризация): возникает эл. Ток.

↑ТºС коррозия, сцепление с защитной пленкой ↓

↑ Напряжение сообщает: М добавочную энергию

↓термодинамическую устойчивость, ↓связь→иону легче покинуть решетку; деформация разрушает

пленку; степень неоднородности ↑, что приводит к коррозионному растрескиванию под (σ).

Скорость коррозии под (σ): (v) = (v)о + α (σ), (v)о – скорость без (σ), α – коэффициент

№54 Методы испытания на коррозионную стойкость. Механическая эрозия материалов

Испытания на коррозионную стойкость проводят с использованием нескольких методов. Сначала даны несколько определений используемых здесь понятий. Затем описаны сами методы испытаний.

Сварные соединения из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей, работающие в условиях химически активной среды, подвержены коррозии (разъеданию). По своему действию на металл коррозию разделяют на химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия представляет собой процесс непосредственного химического взаимодействия между металлом и средой, как, например, окисление железа на воздухе при высоких темпера турах с образованием окалины.

Электрохимическая коррозия — это разрушение металла с участием электрического тока, который возникает при работе металла в воде, растворах кислот, солей и щелочей.

Различают два вида коррозии: общая и межкристаллитная.

При общей коррозии вся поверхность металла или часть его химически взаимодействует с агрессивной средой. С течением времени поверхность разъедается и толщина металла соответственно уменьшается.

При межкристаллитной коррозии происходит разрушение металла по границам зерен. Внешне металл не меняется, но связь между зернами значительно ослабевает, и при испытании на изгиб в растянутой зоне образца образуются трещины по границам зерен.

Для испытания на коррозионную стойкость сварных соединений , сварные образцы (для ускорения процесса испытания) подвергают действию более сильных коррозионных сред, чем те, в которых конструкцию будут эксплуатировать.

Испытания на коррозионную стойкость сварных соединений против общей коррозии проводят несколькими методами.

Весовой метод заключается во взвешивании сварных образцов размером 80 X 120 мм и толщиной 6—10 мм со швом посредине до и после испытания и определении потерь в весе (в г/м2) за определенное время. Усиление шва снимают. Перед испытанием образцы взвешивают с точностью до 0,01 г и замеряют их общую поверхность по всем шести граням. Затем образцы кипятят несколькими циклами по 24—48 ч в азотной или серной кислоте соответствующей концентрации в зависимости от условий работы сварного соединения.

После кипячения с образцов мягкими скребками из дерева, алюминия или меди полностью удаляют продукты коррозии и образцы снова взвешивают. Вычитая вес образца после испытания из первоначального веса и отнеся разность к общей площади поверхности образца (в м2) и одному часу испытания, получают показатель коррозии по потере веса в г/м2*ч и пересчитывают его на потерю веса в г/м2*год.

Скорость проникания коррозии П в мм/год определяют по формуле

П = (К/δ)*10-3

где К — потеря веса, г/м2*год;

δ — плотность металла, г/см3

№55 Методы повышения вязкости разрушения.

Для повышения вязкости разрушения в материал внедряют какой либо лигирующийматериал либо наносят покрытия из более вязкого материала.

№56 Прогнозирование разрушения и надежность конструкции

Прогнозирование разрушения

• Определяемые параметры: размер и (r вершины трещины) дефекта; вероятность разрушения (m) (модуль Вейбулла); вязкость разрушения К_1с

• Метод определения дефекта: УЗК, отражение звуковых волн, магнитными частицами (флюарисцирующая жидкость), деталь рентген на просвет, вихревые токи, нанести краситель (пенетрант) на поверхность + мел (след).

• Определить распределение разрушающего (σ)_с.

• Поверочные испытания с нагрузкой R= (σ)_р/ (σ)_а (σ)_р - поверочные, (σ)_а - рабочие напряжения

• Определяют К _1с при (σ)_р: (σ)_р² Y² (а)_р ≤ К_1с²

№58 Методы испытания труб

Методы испытаний (эрозии)

Проточный – труба: вода, суспензии, ТºС, ↑ (v)

Вращение диска в баке электролита + струя под <α, со (v) от 0 в центре до max ( влияние переноса массы коррозионных продуктов на эрозинную коррозию). Моделируют для гребных винтов.

Струйный метод - сопло с дроссельной шайбой (v)

Вибрационный метод – кавитационная эрозия (ультра звук): потеря массы М → от хим.- мех. воздействия - схлопывания пузырьков (каверны) разрушение поверхности лопаток

Циклические испытания: поток активного газа в трубе при ↑ ударном давлении газа с ↑ (v) и

↑ ТºС, ↑ циклическое нагружение

№59 Выбор материала и методы прогнозирования

• Эксплуатационные нагрузки: σ = α σ_ys; 0 <α >1.

• Критический размер трещины: K1c = α σ_ys(√πа).

• Повышение вероятности обнаружения трещины выше у металлов с большей (а)_с. K_1c и время распространения трещины (τ) ≠ f (а)_с . Легкие металлы имеют больший срок службы. ↓ (а)_о с 5мм до 1мм ↑ срок службы в 2раза. ↑ в 2 раза K_1c не изменяет срок службы. Острые трещины ↓ срок службы. Металл с ↓ σ_ys допускает ↓ σ. (а)_с хрупких < (а)_с пластичных. K_1c(хруп) / K_1c(пласт) > σ_ys(пласт) / σ_ys(хруп)

№60 Изготовление панельных и сэндвичевых конструкций.

Состоят:облицовочные - несущие пластины, толстая легкая сердцевина – заполнитель, адгезионные слои (смачивают и соединяют основу).

• Несущие пластины – ↑ жесткость на изгиб и сдвиг, передают и несут нагрузку.

• Заполнитель – ↑ устойчивость, передает сдвиговую нагрузку по толщине КМ.

• Облицовочные пластины: стекло-, угле-, боро-пластики, Al, Ti, сталь.

• Заполнители: базальтовое дерево, пены (ПВХ).

• Адгезионные материалы: продукты реакции отверждения термореактивных смол.

Для сандвичевых структур различной толщины с Al листами получено ↑ жесткости материала без ↑ массы.

Получение жестких на изгиб и сдвиг облицовочных материалов - препрегов на основе С – углеродных волокон (стеклоткани и других текстильных материалов, пропитанных заданным количеством связующего), создание сотовых структур заполнителя с ↓ плотностью и ↑ соотношением (σ)в/Е (жесткости), получение связующих (клеевых соединений) с ↑ (σ)в и жестких поверхностных покрытий, ↓ ТС отверждения и ↓ давления, получение ↑ звукоизоляционных свойств позволили создать эффективные сандвичевые несущие конструкции для самолетов и ракет, транспортных контейнеров, обшивки самолетов, морских судов, деталей машин

Сотовые конструкции

Изготавливают: растяжением и рифлением

Свойства определяются формой, размером ячеек, толщиной. Материал сотовых структур: крафт бумага (35% ФФС). Al, Ti – сплавы (фольги), стеклопластики, арамидная бумага. Работает на сжатие – растяжение, заполнитель – на сдвиг. Высокая жесткость, низкая плотность.

Виды разрушения: разрыв несущей пластины, поперечный сдвиг , локальное смятие, потеря устойчивости, образование гофр, потеря устойчивости несущей пластины (морщины.)

№62 Прочность сварных соединений в условиях агрессивной среды.

При контактировании с агрессивной средой сварные соединения в процессе эксплуатации могут по-разному противостоять коррозии (разъеданию) металла. Чаще всего сварные соединения претерпевают химическую и электрохимическую коррозию.

Химической коррозией называется коррозия, сопровождающаяся образованием химических соединений с металлом при непосредственном воздействии соприкасающейся с ним среды, (например, сухого воздуха) без появления электрического тока.

Примером химической коррозии является окисление железа на воздухе при нагреве с образованием окислов (окалины) на его поверхности или образование гидроокиси железа в присутствии дистиллированной воды.

Пленки окислов железа непрочны, сплошность их легко нарушается и железо (сталь) продолжает окисляться вглубь. Некоторые металлы (алюминий, высокохромистые стали и др.) при окислении образуют сплошные прочные пленки окислов, плотно прилегающие к поверхности металла и предохраняющие его от дальнейшего окисления.

Вместе с тем оксидные пленки на железе и стали, образуемые при определенных условиях (воронение в горячих растворах щелочей в присутствии окислителей), могут также защищать металл от дальнейшего окисления в коррозионно мягких условиях (например, на воздухе).

Электрохимической коррозией называется коррозия в электролитах, сопровождающаяся появлением электрического тока. Электролитами могут быть кислоты и их растворы, щелочи и их растворы, растворы солей в воде (в том числе морская вода), а также вода, содержащая растворенный воздух.

Стойкость против коррозии зависит от химического состава стали или другого металла, его структуры, состояния поверхности, напряжений в нем, химического состава, концентрации и температуры агрессивной среды, а также скорости перемещения этой среды по поверхности металла.

В зависимости от рабочей среды для изготовления сварных изделий и сооружений используют соответствующие стали или другие металлы (алюминий, титан, их сплавы и др.). Основной задачей сварщиков при этом является обеспечение равенства коррозионной стойкости различных участков соединения (шва, околошовной зоны и основного металла вдали от шва).

Нередки случаи, когда в результате неправильно выбранной технологии сварки металл шва оказывается менее коррозионностойким, чем свариваемая сталь. Так, например, сварные швы, выполненные вручную на низколегированной хромокремненикелемедистой стали типа СХЛ (10ХСНД) низкоуглеродистыми электродами, сильно разрушаются в морской воде под действием коррозии. Коррозия этих швов вызвана более низким содержанием в них хрома и никеля по сравнению с основным металлом.

№63 Усталость материала. Пределы усталости и выносливости, живучесть материала

Усталость возникновение и развитие трещин под действием многократных повторных нагрузок.

Выносливость – свойства сопротивляться разрушению от усталости. База испытаний N– циклов. Коэффициент перегрузки Rn=σ_р/σ_(п.в.) где σ_р действующее напряжение σ_(п.в.) предел выносливости (напряжение выдерживаемое Ме определенное количество циклов). Коэффициент несимметрии цикла К=σ_max/σ_{min .}Cимметрия цикла К= - 1. Предел выносливости σ_{w –1} это усталостная прочность - напряжение выдерживаемое Ме определенное большое количество циклов 10⁵,10⁷,10⁹. Предел усталости – напряжение, которое может выдержать металл неограниченного количество циклов.

Долговечность-свойство металла выдерживать до разрушение N повторных нагружений (циклов).

Живучесть-период работы изделия с усталостной трещиной до разрушения.

Циклическая прочность характеризуется циклической вязкостью Δ _w (способностью металла поглощать энергию в необратимой форме при действии на него циклических повторяющихся напряжений). Циклическая вязкость-способность металла поглощать энергию колебаний (демпфировать) при резонансных явлениях и срезать напряжения у концентраторов напряжений за счет пластической деформации.

Циклический коэффициент чувствительности к надрезам. ν = ЕΔ _w / σ_w Е-модуль нормальной упругости, Δ _w циклическая вязкость σ_w предел усталости (выносливости).

• Наличие концентратора напряжений ↓ предел выносливости. С ↑ (σ_в) и размеров образца чувствительность к концентраторам напряжений ↑ . Возникновение трещин усталости определяется концентрацией касательных напряжений (τ).

• Статистический метод определяет предел выносливости как напряжение при котором вероятность разрушения образца на данной базе составляет 50%.

• Повышение усталостной прочности и снижение чувствительности к концентраторам напряжений достигается поверхностным упрочнением (ХТО, наклепом, лазерной и взрывной обработками).

№64 Разрушение сварных конструкций. Методы испытаний

№65 Определение внутреннего трения.

Затухание колебаний за счет внутреннего трения → к ↓ амплитуды свободных упругих колебаний. Мерой внутреннего трения служит тангенс угла потерь tgφ (φ-угол сдвига фаз) и логарифмический дикремент затухания: δ =n\-1·ln Ао/Аn, где Ао – амплитуда начальных колебаний, Аn – амплитуда после n колебаний. При затухании: А = Ао·е\-t/τ, где t – время колебаний, τ - время релаксации в течение которого Ао ↓ в (е) раз. Из диаграммы напряжение – деформация определяют энергию, как площадь под кривой, расходуемую на разрушение, упругие свойства материала характеризуются петлей гистерезиса, площадь которой пропорцианальна потерям энергии на внутреннее трение. Потеря энергии зависит от величины нагрузки, скорости нагружения, от амплитуды и частоты. Демпфирующие свойства : ψ = Δ W/W. Δ W- потеря энергии за счет рассеяния (петля гистерезиса) W- амплитудное значение потенциальной энергии.

№66 Измерение упругих свойств материалов.

Определение упругих характеристик

Продольные и поперечные волн С_l и C_t используют, если (a)_o >>(λ)_в – длина волны. Поверхностные

волны (Релея) Со используют, если (a)_o = (λ)_в

• С_l = √(Е/ρ)·[(1- μ) / (1+ μ) (1- 2μ)]

• C_t = √(Е/ρ)·[1 / 2 (1+ μ) ] = √(G/ρ)

• С_о =(0,87+1,12 μ)/(1- μ) √(Е/ρ)·[1 ² (1+ μ) ]

C_t = С_l√(1- 2μ) ²(1+ μ); С_о = C_t(0,87+1,12 μ)/(1+ μ)

μ=0… 0,5; √(1- 2μ) ²(1+ μ)=0…0,707; для стали C_t/С_l=0,55 или 0,49. т.к. μ=0,28 или 0,34.

С_о/C_t = 0,92 или 0,93. В стали скорость волн С_l = 5,9 км/с; C_t = 3,2 км/с С_о =1,5 км/с

№67 Испытание сварных соединений. Повышение прочности сварного шва

№68 Эрозионная коррозия сварных соединений

Св., сборочно-монтажные, эксплуатационные упругопластические деформации, (σ) → К. под (σ)

Повышение стойкости: ↑свойств М св. конструкции

Улучшение наряженного состояния в св. конструкции

↓ агрессивности среды, изоляция сварных соединений

Легирование М, пассивация поверхности защитными покрытиями-металлическими:диффузионная метализация

гальваника, наплавка, плакирование; химические и (ЭХ):анодирование, оксидирование, хромирование

фосфотирование; неметаллич.-смазки, полимерные, лакокрасочные, эмали, керамика, цементные, бетонные.

Ингибиторы коррозии, удаление стимуляторов коррозии.

Коррозия сварных соединений снижает прочность шва и его долговечность. В связи с большими структурными изменениями сварных соединений они обладают большей коррозийной активностью по сравнению с основным металлом. Коррозия может быть общей и местной.

При общей коррозии поражается вся поверхность металла, что свидетельствует о его низкой коррозийной стойкости. Местная коррозия проявляется в наличии отдельных ржавых пятен, точек. Она может быть как поверхностная, так и межкристаллитная.

Наиболее опасна межкристаллитная коррозия, которая проникает вглубь зерен, не разрушая их. Наиболее характерные коррозийные разрушения сварного соединения показаны на рис

Коррозионные разрушения при сварке: А-общая коррозия -1-равномерное распределение; 2-шовная коррозия; 3-интенсивная коррозия всего металла; 4-ржавчина в зоне термического влияния; Б-местная коррозия -1 -коррозия в термической зоне (межкристалитная); 2-шовная коррозия; 3-коррозия в зоне сплавления; 4-точечна коррозия; В-усталость (коррозийное вытрескивание).

№69 Разрушение керамики

Быстрое разрушение керамических материалов может происходить, по крайней мере, в трех режимах. При низких температурах (участок) разрушение хрупкое и происходит вследствиепри промежуточных температурах разрушение вызывается или облегчается пластическим течением и является хрупким или полу хрупким; при высоких температурах разрушение пластичное и происходит после значительной пластической деформации. Преобладающие явления при режимах хрупкого разрушения и пластического течения обсуждены в первом и втором разделах этой части. За быстрым распространением трещины, особенное условиях кратковременных нагрузок, например механического или термического удара, может следовать остановка трещины. Этот процесс приводит к деградации прочности, которая характеризуется критерием остановки трещины. Степень деградации прочности представляет собой важный конструкционный показатель, который рассматривается в третьем разделе в связи с явлением остановки трещины. И наконец, в четвертом разделе теоретические представления о деформации, быстром разрушении и остановке трещины используются для оценки возможности разработки керамических материалов с высокими прочностью или ударной вязкостью. Эти силы должны быть равны и противоположны силам, которые определяются полем напряжений перед закрытой трещиной. Расстояние, которое необходимо преодолеть этим силам, чтобы закрыть трещину, находят по смещению и для открытой трещины. Изменение энергии деформации системы при закрытии трещины при условии, что захваты испытательной машины неподвижны, вычисляют по величине локальной работы, т. е. по произведению сил на смещения.