Динамические механические свойств напряжения и деформаци

Таким образом, раскрытие закономерностей любого вида изнашивания при ударе неизбежно связано с необходимостью учета сложных взаимосвязанных процессов, происходящих при ударе упругопластической деформации, высокоскоростного нагрева и охлаждения, фазовых и структурных превращений, упрочнения и разупрочнения, развития усталостных явлений и др. Ударные нагрузки нарастают и снижаются в очень короткий промежуток времени (тысячные доли секунды) и порождают волны напряжений, которые исходят из зоны контакта. При многократных соударениях деталей в процессе эксплуатации современных машин, различных аппаратов и приборов возможно возникновение в одной детали одновременно упругих и пластических волн растяжения и сжатия. По-видимому, сложность явлений, сопровождающих соударение поверхностей, и связанное с этим принятие различных упрощающих предположений, отклонение реальных механических свойств от их абстрактных механических моделей служат причиной несогласованности результатов теоретических и экспериментальных исследований удара. Структура и механические свойства одного и того же металла существенно различаются при динамическом и статическом нагружении [22]. [c.22]

В книге изучаются физико-механические свойства материалов, напряжения и деформации при растяжении, сдвиге, кручении, изгибе и при сложном сопротивлении прямых и кривых стержней. Изучаются законы устойчивости элементов конструкций, а также поведение материалов лри действии динамических и переменных нагрузок. [c.2]

Если граничные напряжения принять за однородное гидростатическое давление, то можно легко показать, что условия, записанные в виде уравнения (3.13), в комбинации с уравнениями, получаемыми при использовании обычных граничных условий при г = а и г=1, непосредственно приводят к выражениям для объемных деформаций и объемных напряжений, аналогичным уравнениям Кернера. Получаемое при этом выражение для Кс аналогично уравнению (3.11). Однако для G такой простой эквивалентности не наблюдается. Получаемое при этом очень сложное выражение недавно было дано в более простой форме Смитом [26]. Зависимость G от состава композиции в этом случае выражена значительно более резко, чем в уравнении Кернера, и более точно согласуется с экспериментальными данными для полимерных композиций, содержащих жесткие частицы наполнителя [30]. По-видимому, уравнение Ван-дер-Поля неприменимо к описанию динамических механических свойств полимер-полимерных композиций, хотя оно успешно использовалось для расчета модуля [c.156]

Ударная вязкость — это сложная, комплексная характеристика, зависящая от целого ряда более простых механических свойств, прочностных и пластических. Работа, затрачиваемая на пластическую деформацию и разрушение, определяется площадью под диаграммой динамического изгиба. Ее величина, следовательно, будет тем больше, чем выше пластичность и уровень напряжений течения на всем протяжении испытания. [c.210]

При испытании с целью определения различных динамических характеристик динамического модуля упругости, модуля потерь, угла сдвига фаз между напряжением и деформацией удельных механических потерь за цикл испытания, относительного гистерезиса модуля внутреннего трения и др., интересуются поведением материала в области, ограниченной не только характером нагружения или частотой, но также величиной деформации, которая должна быть малой, чтобы материал работал в линейной области изменения своих вязко-упругих свойств. [c.140]

Вследствие сказанного, при расчете деталей конструкций, подверженных действию динамических нагрузок, необходимо уметь не только правильно определять динамические напряжения и деформации, но также учитывать особенности механических свойств материалов при динамическом деформировании. [c.449]

Однако, как отмечалось выше, механические свойства материалов при тех динамических нагрузках, которые вызывают быстро изменяющиеся напряжения и деформации (например, при ударе), существенно отличаются от свойств при статическом нагружении. Поэтому допускаемые напряжения и допускаемые деформации при расчете элементов конструкций, подверженных действию динамических нагрузок, в общем случае будут отличаться от допускаемых напряжений и деформаций при статических нагрузках. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании деталей конструкций, испытывающих быстро нарастающие динамические напряжения и дефор.мации. Например, при линейном напряженном состоянии условия прочности и жесткости имеют вид [c.483]

Динамическое воздействие проявляется, во-первых, в изменении механических свойств обрабатываемой заготовки, углублении обратной связи между механическими свойствами заготовки и обрабатывающих средств, когда с увеличением скоростей деформирования и, соответственно, деформации возрастают по сравнению со статическими значениями начальное напряжение текучести материала заготовки и сопротивления ее деформированию, влекущие за собой необходимость вьшолнения мероприятий по снижению увеличивающейся напряженности базовых деталей машин и штамповой оснастки путем увеличения их сечений и массы. Только при динамическом нагружении выявляется имеющийся в материалах, особенно сталях, запас упругой энергии, который при статическом нагружении проявляется в меньшей мере. [c.353]

Перспективным является метод математического моделирования процесса распространения механических возмущений в системе, состоящей из большого числа элементарных блоков. Этот метоД при-менен для исследования волновых процессов и динамических напряжений и деформаций в стержнях, цилиндрах и сферах из упругого, упругопластического и упруговязкого материала [28, 38, 39]. Он удобен для решения задач с помощью ЭВМ. Этим методом можно рассчитать напряженно-деформированное состояние тел с произвольными граничными условиями, со сложными реологическими свойствами, анизотропными и неоднородными по объему, с учетом температурных, наследственных и других эффектов. Решение статических задач может быть получено как предельный случай решения соответствующих динамических задач после затухания колебаний. [c.253]

Под деформацией понимают изменение размеров и формы сплошного тела под воздействием внешних механических сил или температуры. Внешние механические силы могут быть статическими и динамическими. Под действием этих сил проявляются фундаментальные реологические свойства грунтов — упругость, пластичность и вязкость,— которые характеризуют различные связи между напряжениями и деформациями и в общем случае могут трактоваться как фазы единого процесса деформирования тела под нагрузкой 15, 8). Эти фазы процесса в их идеальном проявлении характери- [c.52]

Способность металла сопротивляться воздействию внешних сил характеризуется механическими свойствами. Поэтому при выборе материала для изготовления деталей машин необходимо прежде всего учитывать его механические свойства прочность, упругость, пластичность, ударную вязкость, твердость и выносливость. Эти свойства определяют по результатам механических испытаний, при которых металлы подвергают воздействию внешних сия нагрузок). Внешние силы могут быть статическими, динамическими или циклическими (повторно-переменными). Нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. [c.16]

Аналогично описывается зависимость от времени и температуры податливости при ползучести, если к телу ступенчато приложено напряжение о e t,T)/a= t,T). Механические свойства вязкоупругого тела называются динамическими, если механическое воздействие изменяется во времени по синусоидальному закону. Так, если вязкоупругое тело деформируется по синусоидальному закону е(со) с малой амплитудой, то ответное напряжение будет также синусоидальным, причем его амплитудное значение прямо пропорционально деформации, но с отставанием по фазе на угол б. Ответное напряжение выражается в виде комплексного числа о =<у + ia", так же как и соответствующий модуль М (а, Т) [c.149]

Иными словами, между актом приложения нагрузки и моментом наступления в деформированном материале равновесного состояния проходит достаточно большой отрезок времени. Процессы установления равновесия, временной ход которых определяется перегруппировкой частиц под действием теплового движения, являются релаксационными. Релаксационная природа — основная особенность высокоэластической деформации резины, определяющая ее основные физико-механические свойства. Вследствие релаксационных процессов, протекающих в резине при деформации, проявляются явления ползучести и релаксации напряжения, уровень которых в свою очередь определяет долговечность материала. Проявление того или иного эффекта зависит от режима деформации резины. В зависимости от частоты деформирования различают статический и динамический режимы нагружения, а в зависимости от способа деформирования — режимы постоянной нагрузки или постоянной деформации. [c.25]

Главное, что будет излагаться в этой книге, по существу, состоит из трех основных частей 1) основные понятия о перемещениях, внутренних напряжениях, деформациях и работе внутренних сил, а также о процессе нагружения малого элемента твердого тела 2) основные механические свойства твердых тел, такие, как упругость и идеальная пластичность, текучесть, ползучесть и релаксация, вязкость и динамическое сопротивление, усталость и разрушение 3) основные кинематические и геометрические гипотезы, упрощающие математическую постановку задач о напряжениях, деформациях, перемещениях и разрушениях твердых тел при различных внешних воздействиях, а также основные уравнения и методы решения задач о деформации и прочности тел. Методы сопротивления материалов отличаются от более строгих методов теории упругости и пластичности в основном введением ряда упрощающих предположений кинематического и геометрического характера и, тем не менее, в большинстве случаев оказываются достаточно точными. [c.12]

Постановка задачи ) в рамках этого подхода следующая. Пусть в теле, находящемся в ненапряженном состоянии, под воздействием внешних нагрузок возникли напряжения и соответствующие им большие деформации. Тело перешло в первое промежуточное состояние. В этом состоянии в теле мысленно намечается замкнутая поверхность (будущая граница включения). Внутри части тела, ограниченной этой поверхностью, скачкообразно меняются механические свойства материала, предполагается, что это не приводит к динамическим эффектам. В результате внутри образовавшегося включения и в оставшейся части тела возникают большие деформации (по крайней мере, вблизи [c.273]

Задача решается в следующей постановке (которая является частным случаем постановки, приведенной в п. 4.7, и может быть пропущена при чтении). Пусть в нелинейно-упругом бесконечно протяженном теле, находящемся в начальном (ненапряженном) состоянии, под воздействием внешних нагрузок возникли большие статические деформации. Тело перешло в первое промежуточное состояние. Далее в этом теле мысленно намечается замкнутая поверхность (будущая граница включения). Внутри части тела, ограниченной этой поверхностью, скачкообразно меняются механические свойства материала, предполагается, что это не приводит к динамическим эффектам. В результате внутри образовавшегося включения и в оставшейся части тела возникают большие деформации и напряжения, которые накладываются на большие начальные деформации и напряжения, уже имеющиеся в теле. Тело переходит в конечное состояние. [c.333]

Исследование напряжений при ударе. Наиболее правильно количественно напряжения в этих случаях определяются непосредственно на натурных деталях, так как при этом соблюдаются трудно воспроизводимые на моделях условия соударения деталей, динамические свойства материала и другие механические параметры (см. раздел 12). Однако поляризационно-оптический метод позволяет на прозрачных моделях из пластмассы выявить по всему полю напряжений протекание процесса деформаций при соударении стальных деталей с качественной стороны. [c.180]

Относящаяся примерно к тому же времени попытка обобщить гипотезы первой динамической теории пластичности, применив их к объемной деформации, была предложена Морисом Леви во второй динамической теории. Однако к этому вопросу Морис Леви подошел чисто формально, считая, что при пространственной деформации, как и при плоской, максимальное скалывающее напряжение будет постоянно по всему объему тела и что значение его будет определяться механическими свойствами данного материала. На основании ряда специально поставленных впоследствии экспериментальных исследований, это положение второй динамической теории было отвергнуто, так как при пространственной задаче уже в момент перехода материала в пластическую зону значение максимального скалывающего напряжения оказывается различным при различных видах пространственной деформации (заметим, что плоская задача связана всегда с одним и тем же вполне определенным видом деформации, а именно — сдвигом). [c.18]

В трех методах измерения динамических упругих свойств твердых тел, которые были рассмотрены, — свободные колебания, вынужденные колебания и распространение волн — упругие постоянные и внутреннее трение не могли бы быть выведены из измерений, если бы не были сделаны некоторые предположения о природе диссипативных сил и о линейности системы. Эти предположения заключались в том, что диссипативная сила пропорциональна скорости изменения деформации и что тип механического поведения не зависит от амплитуды деформации в области напряжений, использованных в опытах. Предполагая, что имеет место принцип суперпозиции Больцмана, можно было бы построить функцию памяти из серии экспериментов, проведенных во всей области частот, и отсюда сделать теоретический вывод о механическом поведении твердого тела, подверженного негармоническому воздействию напряжений. [c.139]

Уже в первой половине XIX века было замечено, что детали машин и сооружений при действующих длительное время циклических нагрузках могут разрушаться внезапно без заметных остаточных деформаций при значительно меньших напряжениях, чем разрушающие напряжения при статическом нагружении. Явление понижения прочности материала при динамических переменных во времени напряжениях было названо усталостью, или в ы н о с л и в о с т ь ю, материала. Не совсем удачное-наименование данного явления усталость материала , сохранившееся по настоящее время, не случайно. В начале изучен причин разрушения материала при циклических нагрузках была сделано предположение, что под влиянием длительно действующих переменных напряжений материал устает и его статическая прочность понижается. Однако опыты на статическое растяжение деталей, длительное время работавших при циклических нагрузках, показали, что механические свойства материала под действием переменных напряжений не изменяются. Не подтвердилось также предположение, что переменные напряжения изменяют структуру материала. Исследованием материала под микроскопом после воздействия циклических напряжений обнаружено, что структура его не изменяется. [c.489]

В случае статических процессов механические свойства материалов характеризуются графиком напряжение — деформация. В случае же динамических нагрузок на зависимость напряжение— деформация существенное влияние оказывают скорости деформаций. Наблюдается также большое влияние ряда таких факторов, как температура, радиация и т. п. [c.9]

В таком случае перед теорией пластичности с точки зрения механики могут стоять две задачи. Первая основная задача аналогична задаче теории упругости по заданным внешним силам статического и динамического характера или вынужденным деформациям некоторых частей тела или по тому и другому найти деформации найти остаточные деформации, если нагрузки полностью или частично сняты найти изменённые в результате пластической деформации механические свойства материала тела и установить, каковы будут его деформации, если приложены вторичные нагрузки найти нагрузки, при которых происходит разрушение (трещина) в какой-нибудь части тела и т. п. Вполне очевидно, что соответствующая теория пластичности должна учитывать основной факт — зависимость напряжений от [c.81]

При термическом воздействии изменяются механические свойства материала и возникают температурные деформации. Таким образом, при решении динамических задач термоупругости и термовязкоупрутости важное значение приобретает учет термомеханической связанности (термомеханического сопряжения), отражающей взаимное влияние механических полей (т.е. полей напряжений, перемещений и деформаций) и температурного поля. Задачи, в постановке которых учитывается взаимное влияние указанных полей, называют связанными. [c.187]

I4l. Взаимодействие поверхностей трения уже случайно их микрогеометрия (шероховатость) может быть описана только при помощи функций распределения участков поверхности по высоте опорными кривыми [6]. Так как выступы на поверхностях имеют различную высоту и форму (не говоря уже о возможной неоднородности свойств материала), то и величина напряжений и деформаций, возникающих при их взаимодействии, также будет характеризоваться определенным спектром [17]. Сам процесс усталостного разрушения вследствие его природы также случаен [32]. В процессе износа, протекающего по усталостному механизму, возникает фрикционно-контактная усталость материалов. То, что в поверхностном слое в период разрушения наблюдаются физические, физико-химические, механо-химические и химические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе износа, а, наоборот, подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов (в обычном понимании этого явления). Современная флуктуационная теория прочности твердых тел 7] рассматривает в единстве влияние термических и механических факторов на вероятность флуктуации, приводящей к разрушению материала. Применительно к износу данный термоактивационный механизм разрушения подтверждается последними исследованиями 129]. Усталостная теория износа не исключает возможности разрушения в результате одного акта взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения, когда возникающие деформации или напряжения велики и достаточны, чтобы сразу наступило разрушение. При этом наблюдается абразивный износ (микрорезание) или износ в результате когезионного отрыва (схватывание). Но и в этих случаях характер взаимодействия и разрушения поверхностей случаен. Условия работы пары трения всегда характеризуются определенным спектром нагрузок, скоростей и подобных параметров, что также оказывает влияние на износ [17]. [c.6]

О пригодности магнитострикционного материала для целей электроакустического преобразования судят по величине его характеристик, которые определяют важнейшие свойства преобразователя к.п.д., чувствительность в режиме излучения и приема. Связь свойств преобразователя с характеристиками материала получают из расчетов колебаний магнитострикционных преобразователей (см., например, [14, 47, 48]). Такие расчеты проводят в предположении линейной связи между величинами Я, Б, а и 8, где В, а, е — амплитуды переменной индукции, механического напряжения и деформации, вoзникaюD иe в магнитострикционном материале при наложении переменного магнитного поля с амплитудой Н, меньшей величины постоянного поля подмагничивания Важнейшие динамические магнитострикционные характеристики X = (а/Л)е, Л= (В/а)н (индексы при скобках означают постоянство соответствующего параметра). Величина Я характеризует чувствительность магнитострикционных излучателей по напряжению, т. е. отношение звукового давления на оси излучателя к амплитуде напряжения на его обмотке величина Л определяет чувствительность по току (она же характеризует чувствительность магнитострикционных приемников). Важной характеристикой является коэффициент магнитомеханической связи К, определяющий отношение механической энергии к энергии магнитного поля в сердечнике при работе излучателя на частотах, лежащих значительно ниже резонанса для тех случаев, когда потерями можно пренебречь. Между этими характеристиками существует связь, выражаемая соотношением [c.120]

Эффект динамического упрочнения состоит в том, что чем больше скорость нагружения, тем меньше время протекания пластической деформации, а следовательно, выше напряжение, при котором происходит переход от упругой деформации к пластической. Экспериментальные исследования, проведенные Л. П. Орленко, показывают, что при увеличении скорости удара до 7,8 м/с динамический предел прочности стали интенсивно возрастает, при дальнейшем увеличении скорости (до 61 м/с) предел прочности изменяется незначительно. Свойства металлов при статическом и динамическом нагружениях различны. При том и другом нагружении в металлах появляется упругая, пластическая или упругопластическая деформация. Механические свойства металлов при любых условиях нагружения характеризует условная кривая напряжение — деформация, которая зависит от давления, скорости деформации и температуры. Кривая 0(e) динамического нагружения всегда расположена выше кривой статического нагружения (рис. 2). Предел упругости при однократном ударе не увеличивается, но значительно повышаются пределы текучести и [c.15]

ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — характеристика (диэлектрика, показывающая его способность поляризоваться в электрическом поле магнетика, показывающая его способность намагничиваться в магнитном поле) ВЯЗКОСТЬ [—свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой динамическая — количественная характеристика сопротивления жидкости или газа смещению одного слоя относительно другого кинематическая— отнощение динамической вязкости к плотности жидкости или газа магнитная — отставание во времени изменения магнитных характеристик ферром нетика от изменения напряженности внешнего магнитного поля объемная — величина, характеризующая процесс перехода внутренней энергии в тепловую при объемных деформациях среды (вторая вязкость) структурная — вязкость, связанная с возникновением структуры в дисперсных системах ударная — поглощение механической энергии твердыми телами в процессе деформации и разрущения под действием ударной нагрузки] [c.228]

Хотя рассмотренные выше задачи о прочности эластомеров, изменении их свойств в процессе нагружения полностью описываются с помощью аппарата теории многократного наложения больших деформаций, решать конкретные задачи данного типа крайне сложно. Одним из подходов может быть следующий. Считать, что микровключения (области, в которых изменились свойства материала) возникают мгновенно, но их возникновение не вызывает динамических эффектов 116, 120]. Считать, что раскрытие (возникновение) микропор также происходит мгновенно в смысле [120, 127]. Тогда постановка задачи может быть следующая. Пусть в нелинейно-упругом теле, находящемся в начальном состоянии, под воздействием внешних нагрузок возникли большие деформации и напряжения. Тело перешло в первое промежуточное состояние. Далее в этом теле мысленно намечается, по принятому исследователем предположению, несколько замкнутых поверхностей (будущие границы включений). Внутри частей тела, ограниченных этими поверхностями, скачкообразно меняются механические свойства материала. В результате внутри образовавшихся включений и в некоторой их окрестности возникают большие деформации, которые накладываются на большие начальные деформации, уже имеющиеся в теле. Тело переходит во второе промежуточное состояние. Изменяется и форма граничной поверхности включения. Причем форму включений можно либо наметить в первом промежуточном состоянии, либо считать заданной во втором промежуточном состоянии (это две разные задачи). Затем данная процедура может повториться при образовании новой группы включений. [c.330]

Неметаллические включения в стали (сульфиды, оксиды шлаки) и ликвационные участки, неоднородные по составу и структуре, при обработке давлением (прокатке, ковке) частичнб раздробляются и вытягиваются вдоль направления деформации, образуя характерную продольную волокнистость (первичная полосчатость). Кроме того, в доэвтектоидной стали в процессе вторичной кристаллизации избыточная фаза (феррит) склонна кристаллизоваться вокруг вытянутых неметаллических включений, образуя вторичную полосчатость. Некоторые механические свойства (главным образом ударная вязкость) различны в зависимости от направления волокон. Ударная вязкость выше в образцах, вырезанных вдоль направления волокон, и меньше в образцах, вырезанных поперек направления волокон. При обработке деталей на металлорежущих станках волокна металла могут быть перерезаны, вследствие чего ударная вязкость оказывается различной в зависимости от направления волокон. В деталях, работающих с повышенными удельными нагрузками, особенно динамическими (коленчатые валы, клапаны двигателей, зубчатые колеса многих типов, молотовые штампы и т.д.), необходимо, чтобы волокна не перерезались, а следовали параллельно контуру детали или, что наиболее желательно, в направлении наибольших напряжений. Это достигается правильным выбором способов ковки и штамповки. [c.45]

Другой метод конфоля физико-механических свойств бетона, фанита, мрамора и т.п. основан на использовании нелинейности характеристик напряжение -деформация этих материалов. Физически это означает, что определяющий скорость распросфанения акустических волн динамический модуль упругости зависит от механических напряжений. Влияние нелинейности среды на распросфанение упругих волн проявляется в том, что скорость распросфанения волн зависит от их интенсивности, и в спекфе волны появляются высшие гармоники основной частоты. [c.279]

Единственное не связанное с данной работой исследование по определению свойств материала для анализа возможности его применения в опытах по динамической фотопластичности изложено в работах [12, 13]. Были рассмотрены технические полиэфир-полистирольные соединения и полиэфир в виде смеси жесткой и эластичной смол с техническим названием ламинак испытания проводили при квазистатических скоростях, динамические пластические деформации при этом не возникали. Данное исследование было начато с тщательного анализа большого числа потенциально пригодных для изготовления моделей материалов, испытанных при квазистатических скоростях нагружения [14], отбора наиболее перспективного из них — сополимера стирола с полиэфиром—для дальнейших испытаний при средних скоростях деформации [15] и экспериментального определения физических и фотомеханических соотношений для этого материала при изменении скоростей деформирования в 80 раз вплоть до значения 10 с [16, 17]. Динамические фотопластические деформации вызывались в стержнях из этого материала при помощцч удара снарядом по промежуточному стержню. Для анализа образцов наблюдали картину полос при двойном лучепреломлении и скорости ее изменения по кадрам высокоскоростной съемки, затем при помощи данных фотомеханики переходили к распределению деформаций и скоростей деформаций и, наконец, для вычисления напряжений численно интегрировали механические уравнения состояния материала. [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...