ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Анизотропия металлических сплавов из "Анизотропия конструкционных материалов Изд2 " Наиболее гомогенными конструкционными материалами являются металлы, поскольку неоднородностью их поликристаллической структуры всегда можно пренебречь по сравнению с размерами детали. [c.23] Сталлов после пластического деформирования (волочения, прокатки или другой обработки давлением). В этом случае допущение об анизотропии механических свойств стали лучгпе отвечает действительности, чем обычное допущение, рассматривающее сталь как изотропный материал. Анизотропией механических свойств обладают также многие цветные металлы и сплавы. Металлы, как правило, значительно менее анизотропны, чем стекловолокнистые пластики или древесина. Вместе с тем известны случаи поломок металлических деталей вследствие анизотропии металла, не учтенной конструктором. [c.24] Анализ процесса истечения металла при обработке давлением позволяет предположить, что симметрия механических свойств металлических полуфабрикатов простой геометрической формы близка к симметрии ортотропных тел, имеющих три взаимно перпендикулярные плоскости симметрии свойств. В этом смысле анизотропия металлов, обработанных давлением, может рассматриваться теми же методами, что и анизотропия других ортотропных тел [4]. [c.24] При обработке давлением полуфабрикатов цилиндрической формы плоскость, перпендикулярную направлению образующей цилиндра, можно считать плоскостью изотропии. Металл в этом случае относится к трансверсально (поперечно) изотропным телам. [c.24] При прокатке листового металла его свойства в двух направлениях — параллельном и перпендикулярном направлению проката — существенно различаются. Приведенные в [4] статистические данные заводского контроля массивных профилей из легких сплавов, обработанных давлением, показали снижение предела прочности в направлении толщины и ширины изделия соответственно на 32 и 44% по сравнению с продольным направлением. В этом случае для описания симметрии свойств материала изделий, обработанных давлением, пригодна, как показали исследования [4], схема ортогональной анизотропии. [c.24] В деталях более сложной конфигурации после обработки давлением возникает своеобразная текстура, при которой схема ортогональной анизотропии может быть отнесена лишь к элементарным объемам материала, а деталь в целом обладает криволинейной анизотропией, как и древесина в стволе правильного строения. [c.24] Сердечник статора современных турбогенераторов представляет собой толстую и короткую цилиндрическую оболочку, которая набирается из тонких (0,5 мм) листов ортотропной холоднокатаной электротехнической текстурированной стали. Характер вибрации такой конструкции в значительной мере определяется анизотропией упругих свойств стали [9]. Очевидно, что здесь имеет место цилиндрическая анизотропия в конструкции при ортогональной анизотропии в элементарном объеме материала. Изучение и правильное использование анизотропии стали необходимы при решении практической задачи обеспечения виброустойчивости мощных турбогенераторов. [c.25] Стеклопластики и вообще все композиционные материалы с неметаллической (полимерной) матрицей имеют низкое сопротивление межслойному сдвигу и разрыву по связующему. Значительными преимуществами обладает в этом смысле конструкционный материал на основе металлической (например, алюминиевой) матрицы, армированной металлическими (стальными) или бериллиевыми, кремниевыми, графитовыми и стеклянными волокнами. [c.25] Армированные сплавы магния и алюминия находят применение в конструкциях новой авиационной техники и для глубоководных аппаратов. Эти материалы отличаются высокой прочностью при высоких температурах, могут применяться для получения специальных физических свойств (изоляционных, магнитных и т. п.). [c.25] Металлы и сплавы, армированные металлическими или керамическими волокнами, можно относить к той или иной расчетной схеме анизотропии в зависимости от расположения волокон — совершенно так же, как и стеклопластики. [c.25] Высокопрочный материал с большей гомогенностью, чем при армировании, можно получить при направленной кристаллизации металлов. Направленная кристаллизация эвтектических сплавов приводит, судя по их микроструктуре [8], к получению транстропных материалов с высокой степенью гомогенности. [c.25] Деформационная (вторичная) анизотропия наиболее часто возникает в металлах после обработки давлением. Остаточные изменения свойств, возникающие при пластической деформации металла, различны в разных направлениях, т. е. анизотропны. Это объясняется разной величиной касательных напряжений, действующих по различно ориентированным площадкам и обусловливающих различную степень пластической деформации. При этом очевидно, что наибольших различий следует ожидать не между продольным и поперечным (по отношению к направлению вытяжки) направлениями, а между продольным и диагональным. Оценка степени анизотропии металла, обработанного давлением, по соотношению характеристик продольных и поперечных свойств не только недостаточна, но и ошибочна, поскольку экстремальные величины характеристик часто получаются для промежуточных (чаще всего диагональных) направлений. Для металлов при кратковременном статическом нагружении следует различать анизотропию упругой деформативности, пластической деформативности, сопротивления малым пластическим деформациям, сопротивления большим пластическим деформациям и разрушения. Металлы могут быть изотропны в отношении одних свойств и анизотропны в отношении других. Наиболее сильно анизотропия металлов проявляется в отношении пластической деформативности и при разрушении путем отрыва. Анизотропия обнаруживается и при динамических испытаниях металлов. [c.26] Общий случай ориентации осей. [c.29] Формулы (2.5) указывают на экспериментально установленные особенности упругой деформации анизотропных тел. [c.30] Сокращенная тензорная запись. Формулы (2.5), выражающие закон Гука для анизотропного тела, можно записать значительно короче, если воспользоваться приемом сокращенной (так называемой тензорной) записи. [c.32] Величина U различна для разных напряженных состояний, но постоянна (инвариантна) для каждого данного напряженного состояния при повороте осей координат. В формуле (2.8), как и ранее, индексы г, к, I и т принимают последовательно значения 1, 2, 3, соответствующие осям X, у я Z. [c.33] Выражение (2.8) инвариантно в том смысле, что величина и не изменится при повороте осей координат, хотя при этом изменятся величины напряжений и упругих постоянных. [c.33] Из инвариантности выражения (2.8), в котором о, и Olm — компоненты тензора второго ранга, следует, что величины упругих постоянных являются компонентами тензора четвертого ранга. [c.33] Формула (2.9) позволяет вычислить величину упругих постоянных для произвольно ориентированных в материале направлений (новых осей координат х, у и г ), если известны их величины для главных осей анизотропии (старых осей координат х, у я г). Формула (2.9) записана в сокращенной форме, предполагающей суммирование по всем индексам, дважды встречающимся в правой части. Буквами С обозначены косинусы углов между старой и новой системами прямоугольных декартовых осей координат. Первый индекс у буквы С означает номер новой оси, второй — соответствует номеру оси симметрии материала (старой оси). [c.34] Углы между положительными направлениями осей могут изменяться от О до 180°, т. е. каждое значение косинуса однозначно определяет угол. Полная схема (матрица) косинусов при повороте осей представлена в табл. 2.2. [c.34] Вернуться к основной статье