ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы От редактора перевода из "Повреждение материалов в конструкциях " Точка Зрения автора этой книги, написанной на основе читавшегося им курса лекций в ряде университетов США, состоит в том, что на начальном этапе проектирования конструкции и ее элементов нужно предусмотреть возможные виды разрушения, проанализировать их и принять меры к тому, чтобы при- эксплуатации по возможности отдалить процесс разрушения. [c.5] Книга посвящена анализу и оценке разрушения металлов. Автор подробно рассматривает его виды, дает классификацию 23 типов механического разрушения. При анализе пластического поведения металлов он описывает дислокационные представления. Важное место в книге занимают вопросы многоцикловой и малоцикловой усталости привлекаются различные линейные и нелинейные представления о накоплении усталостных повреждений. Заметное место отведено статистическому анализу разрушения в условиях усталостного нагружения. Формулируется феноменологический взгляд на процессы ползучести, представлены данные по опытам на ползучесть, в том числе и при циклическом законе изменения температуры и внешней нагрузки. [c.5] Автор описывает выпучивание продольно сжатых стержней, сжато скрученных стержней и потерю плоской формы равновесия стержнями, а также особенности разрушения при воздействии ударных нагрузок. [c.5] Важное внимание уделено также проблеме усталости в условиях фреттинга, описывается износ при адгезионном, абразивном, коррозионном воздействиях на материал, характеризуется деформационный, ударный, а также фреттинг-износ. [c.5] Книга задумана как учебное пособие, и, разумеется, автор дает необходимые сведения из механики деформируемого твердого тела, с тем чтобы сделать изложение ясным и завершенным. Он приводит теорию поля деформаций и напряжений в точке, описывает элементы теории упругости и пластичности, разбирает многочисленные гипотезы прочности бездефектного материала, дает сведения о коэффициентах концентрации в упругой и пластической областях деформирования. [c.5] Шую недавно двухтомную монографию группы авторов под редакцией Г. С. Писаренко Прочность материалов и элементов конструкций в экстремальных условиях (Киев Наукова думка, 1980, т. 1,2, 771 с.), охватывающую многочисленные проблемы разрушения материалов и деталей машин. Кроме того, редактор в конце книги привел некоторые ссылки на литературные источники, включающие и отечественные работы (ссылки в тексте обозначены арабскими цифрами). [c.6] Следует отметить одну особенность этой книги. В каждой ее главе приведены подробно разобранные примеры, а также многочисленные вопросы. Это важная часть книги, изучение которой позволит читателю проникнуться значительностью прочностных расчетов в инженерном деле, а также развить в себе навыки и потребность глубоко анализировать механическую работу материала и самую конструкцию. [c.6] Мне представляется, что книга Дж. Коллинза, содержательная и целенаправленная, будет полезной проектировщикам и всем читателям, интересующимся процессами разрушения материалов и современными представлениями в этой области. [c.6] В соответствии с целями, которые преследовались при написании этой книги, она должна служить учебным пособием для студентов старших курсов и аспирантов, руководством для повышения квалификации дипломированных инженеров и справочным пособием для инженеров-механиков, занимающихся проектированием и расчетами конструкций. Предполагается, что читатель знаком с элементами механики деформируемого твердого тела, сопротивления материалов и проектирования, традиционно включаемыми в программы старших курсов высших технических учебных заведений. Обладая указанными знаниями, читатель найдет в книге сведения, позволяющие ему оценить опасность и возможность механического разрушения конструкции, вызываемого напряжениями, деформациями и перераспределением энергии между ее элементами в результате действия сил, смещений и подвода энергии. [c.7] Основными задачами, которые приходится решать каждому конструктору при анализе прочности и выборе средств предотвращения разрушения конструкции, являются установление наиболее вероятных из разнообразных видов механического разрушения, встречающихся в инженерной практике, и оценка возможности разрушения конструкции в процессе ее эксплуатации. В соответствии с этим в книге сначала приводятся определения и указываются характерные признаки различных видов механического разрушения, а затем наиболее важным из них посвящаются целые главы. Вследствие большого практического значения очень подробно рассматривается усталостное разрушение, причем уделяется внимание как многоцикловой, так и малоцикловой усталости. Достаточно подробно рассматриваются также хрупкое разрушение, ползучесть, разрыв при ползучести, фреттинг-усталость, фреттинг-износ, удар, выпучивание и некоторые другие виды разрушения. Отдельная глава посвящена концентрации напряжений. Основные понятия механики разрушения излагаются при описании хрупкого и усталостного разрушения. [c.7] Построение курсов лекций в Университете шт. Аризона и в Университете шт. Огайо во многом было одинаковым. Оно было подчинено решению следующих задач. Получив представления о видах механического разрушения в реальном мире, студенты приобретали возможность более глубокого изучения фундаментальных курсов механики деформируемого твердого тела и проектирования машин. Одновременно с этим должны были существенно расшириться возможности овладения практическими навыками применения общетеоретических знаний к исследованию трехмерного напряженно-де( юрмированного состояния, условий разрушения, предсказанию и предотвращению повреждений. Студенты же старших курсов, уже изучившие общетехнические дисциплины и прослушавшие спецкурсы, должны были достичь большего понимания практических задач мира техники. Плодотворность принятой методологии построения курсов подтверждается многими положительными отзывами специалистов из среды бывших слушателей лекций по материалам рукописи этой книги на различных этапах ее создания. [c.8] Наличие многочисленных практических примеров и рекомендаций, выкристаллизовавшихся в результате рассмотрения разнообразных производственных задач, с которыми автору пришлось столкнуться в процессе научно-исследовательской и консультантской деятельности, а также во время чтения лекций инженерам-практикам, позволяет использовать книгу и в качестве справочника. [c.8] Я обнаружил, что по мере того, как проходят годы, становится все более невозможным отличить мои собственные оригинальные идеи от идей, возникших в результате чтения и обсуждения работ других авторов. В связи с этим хотелось бы принести извинения тем из них, которые, возможно, найдут на этих страницах свои результаты, приведенные без специальных ссылок, а также выразить им свою признательность. Особую признательность я хотел бы выразить моим учителям студенческих лет — профессору Старки и покойному профессору Марко. Несомненно, во многом их воззрения впоследствии стали моими собственными. Наконец, я благодарен за многочисленные полезные советы и замечания моим бывшим ученикам и коллегам по работе в промышленности. [c.8] Хитрее в мире повозки нет. Построил мастер на сотню лет. Прошло столетье в единый миг — От той повозки остался... [c.9] Механическое разрушение можно определить как любое изменение размера, формы или свойств материала конструкции, машины или отдельной детали, вследствие которого конструкция или машина уже не может удовлетворительно выполнять свои функции. Основной задачей конструктора является создание такой конструкции, которая выполняла бы предназначенные ей функции в течение заданного срока и при этом была бы конкурентоспособной. Успешное создание конкурентоспособных изделий, которые не разрушались бы преждевременно, может быть осуществлено лишь при умении предвидеть и оценивать вероятность всех возможных видов разрушения, представляющих опасность для создаваемых изделий. Чтобы выявить возможные виды разрушения, необходимо по крайней мере иметь представление о всех встречающихся на практике видах разрушения и об условиях, при которых они могут происходить. Если конструктор желает добиться успеха в предотвращении разрушения в течение заданного срока эксплуатации изделия, он должен хорошо владеть аналитическими и (или) эмпирическими методами оценки возможности разрушений. Ясно, что исследование разрушения, его предсказание и предотвращение являются важнейшими задачами конструктора, желающего добиться определенного успеха. [c.9] Основной целью любого технического проекта является удовлетворение потребностей или желаний человека, иначе это будет для инженера пустой тратой времени. Создает ли конструктор новое устройство или модернизирует уже существующее, он должен стремиться создать наилучшую , или оптимальную, конструкцию с учетом, конечно, ограниченности выделенных ему времени и средств. К сожалению, при создании сложных технических систем условия абсолютной оптимальности конструкции зачастую невозможно определить, а тем более практически невозможно создать такую конструкцию. Если даже и удастся определить условия оптимальности конструкции, создание ее может потребовать очень больших затрат. Конкуренция часто требует улучшения характеристик конструкции, увеличения срока ее эксплуатации, снижения веса или уменьшения стоимости. Это означает, что конкуренция вызывает необходимость оптимизации конструкции инженерными средствами по ее характеристикам, сроку эксплуатации, весу, стоимости или по всем этим критериям одновременно при условии, конечно, осознания ответственности за сохранность ресурсов и окружающей среды. [c.10] За последние три или четыре десятилетия технические достижения стали настолько привычными для нашего общества, что в будущем несомненны новые, более впечатляющие успехи. Появление новых материалов, необходимость повышения эксплуатационных скоростей и температур, необходимость снижения веса, уменьшения объема, увеличения сроков эксплуатации, снижения стоимости и достижения экологической совместимости — все это вызывает необходимость совершенствования методов расчета. [c.10] Например, обычными становятся скорости вращения вала 30 ООО об/мин и более и температура эксплуатации 2000°F (1100°С) и выше. Многим инженерам приходится иметь дело с режимами сверхзвуковых полетов и космическими условиями, ядерным облучением в сочетании с повышенными температурами и длительным воздействием динамических нагрузок. Не менее серьезные проблемы возникают в связи с созданием сверхминиатюрной техники протезов для сердечно-сосудистой системы или других органов человека. [c.10] Противоречащим требованиям увеличения мощности и уменьшения размеров можно удовлетворить, либо (1) разрабатывая новые, более прочные и жесткие материалы, либо (2) эффективнее используя прочность и жесткость имеющихся материалов. Первая из этих возможностей относится к области материаловедения и не будет рассматриваться в книге. Вторая же возможность является основной задачей конструкторов и расчетчиков — именно она и послужила поводом для написания этой книги. Для более эффективного использования прочности и жесткости существующих материалов в условиях постоянно возрастающих требований к технике завтрашнего дня конструктору потребуется в полной мере использовать доступные ему аналитические методы, инженерный опыт, творческую выдумку и интуицию. [c.11] В некотором смысле идеальной конструкцией была бы такая, которая полностью разрушилась бы по истечении заранее заданного срока. Другими словами, каждая деталь каждого элемента машины должна быть спроектирована так, чтобы она обращалась в пыль в точно заданный момент времени. Однако по многим причинам создание такой конструкции невозможно и, вероятно, даже нежелательно, хотя именно в такой конструкции наиболее полно использовались бы возможности материала. [c.11] Вернуться к основной статье