Эффект термоупругий

При магнитной штамповке металла происходит деформация материала электромагнитным полем. В этом случае нестационарные электрические токи в катушке приводят к возникновению вихревых токов в находящемся рядом изделии, порождая при этом объемные силы, которые деформируют тело. При моделировании процесса магнитной штамповки обычно пренебрегают термоупругими напряжениями [1], а в задачах о деформациях при действии лазера исследуют лишь эффекты термоупругости и абляции [2, 3]. Данная работа нацелена на то, чтобы оценить относительное влияние объемных сил, вызванных вихревыми токами, и термоупругих эффектов в процессе магнитной деформации . [c.97]

В статических задачах термоупругости температурное поле является стационарным. Задачи, в которых не учитывают эффект связанности температурного поля деформаций, а также силы инерции, обусловленные нестационарным температурным полем, называют квазистатическими. В этих задачах тепловые напряжения в упругом теле в рассматриваемый момент времени определяются при известном температурном поле (время здесь является параметром). При решении задач термоупругости в качестве основных неизвестных принимают компоненты вектора перемещений или тензора напряжений. В соответствии с этим различают постановку задачи термоупругости в перемещениях или в напряжениях. Во всех случаях, если это особо не оговаривается, упругие и термические коэффициенты предполагают постоянными. [c.91]

Эта глава посвящена оболочкам из композиционных материалов, причем основное внимание уделено построению различных вариантов теории тонких слоистых оболочек и их применению к задачам статики, динамики, устойчивости и термоупругости оболочек различных форм, а также их уточнению или формулировке других теорий, позволяющих учесть большие прогибы оболочек, трансверсальные эффекты и рассмотреть трехслойные конструкции. [c.251]

Другие работы, посвященные слоистым композиционным материалам, включают исследования Сви [169, 170[, который рассмотрел термоупругие эффекты и волны, распространяющиеся под углом к слоям. [c.290]

При небольших смещениях атомов из положения равновесия в узлах кристаллической решетки можно в первом приближении потенциальной энергии пренебречь ангармонизмом (энергия, связанная с ангармонизмом, мала). Покажем, что при этом условии в случае всестороннего сжатия и расширения (ниже макроскопического предела текучести) химический потенциал атомов металла, возбужденных деформацией, будет одинаково возрастать независимо от знака деформации (т. е. знака, приложенного извне гидростатического давления) в отличие от кинетической модели системы свободных молекул (идеального газа), где знак прира-щ,ения давления определяет направление изменения химического потенциала. Напротив, термоупругие эффекты в твердых телах связаны с ангармоническими членами в выражении потенциальной энергии взаимодействия атомов, но здесь они не рассматриваются. В литературе этому вопросу не уделено должного внимания, так как все опыты по изучению поведения твердых тел под высоким давлением относятся к деформации тела сжатием. [c.15]

Термоупругие эффекты в самом общем случае заключаются в указанном выше взаимном влиянии полей деформаций и температур. Эффект связанности проявляется в образовании движения тепловых потоков в теле, в возникновении связанных тепловых и упругих волн, в температурном рассеянии энергии. Кроме того, вследствие изменения температуры могут изменяться модули упругости. [c.470]

Таким образом, для сечений П и III зоны краевого эффекта цилиндрического корпуса типичны высокие термоупругие меридиональные напряжения. Анализ кривых распределения напряжений оболочечного корпуса показывает, что зона действия высоких температурных напряжений весьма ограничена. [c.183]

ОЦЕНКА ТЕРМОУПРУГОГО ЭФФЕКТА В СТЕРЖНЯХ И СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМАХ [c.441]

Освещение вопроса оценки термоупругого эффекта здесь является предварительным и направлено на формирование базовых понятий с целью последующего их углубления в специальных курсах. В качестве простого для изучения на начальном этапе, но вместе с тем и весьма типичного для различных технических устройств, принят случай стационарного теплового воздействия на стержень и стержневую систему. Внешние силы при этом считаются отсутствующими, за исключением тех случаев, когда силы проявляются в виде реакций связей (см. лишние связи в гл. 14), препятствующих свободному развитию тепловых деформаций. [c.441]

На базе указанных допущений в сопротивлении материалов при оценке термоупругого эффекта используют рабочую гипотезу, которая по своей сути сформулирована выше применительно к изгибу в условиях механического нагружения [c.442]

Ограничимся рассмотрением только несвязанной статической или квазистатической задачи термоупругости, в которой не учитываются эффект связанности температурного поля и поля деформаций, а также силы инерции, обусловленные нестационарным температурным полем. [c.405]

В табл. 1.1 приведен состав сплавов, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение и наблюдается эффект памяти фор>-мы. Здесь же указаны температура М , температурный гистерезис превращения, изменение кристаллической структуры, наличие или отсутствие упорядоченной структуры, объемные изменения. За некоторым исключением, указанные выше условия выполняются почти для всех сплавов. Сплавь , составляющие исключение, имеют неупорядоченную структуру, однако соответствие решеток при превращении у них, как показано ниже, такое же, как и в упорядоченных структурах. [c.16]

Причиной характерных особенностей, наблюдаемых при растяжении, является, как показано ниже, своеобразие механизма деформации термоупругой мартенситной фазы, образующейся вблизи комнатной Т. Тот факт, что в сплавах Ti—Ni в противоположность углеродистой стали мартенситная фаза значительно мягче высокотемпературной, является важным свойством, обусловливающим возможность использования эффекта памяти формы. [c.70]

Трехкомпонентные сплавы на основе Си — Zn являются сравнительно пластичными, интеркристаллитное разрушение в них затруднено, поэтому в настоящее время только они из группы медных сплавов и находят практическое применение. В общем в качестве сплавов с эффектом памяти формы применяются трехкомпонентные сплавы с добавками А1, Се, 51, 5п, Ве. Одной из причин этого является то, что в области составов /3-фазы, в которой в двухкомпонентных сплавах Си — Zп (рис. 2.46) происходит термоупругое мартенситное превращение, Т превращения понижается до слишком низкой, поэтому необходимо регулировать Г превращения путем добавки третьего элемента. На рис. 2.47 по- [c.102]

Рассмотренные задачи термоупругости решались как несвязанные квазистатические (см. 1.2), т. е. установившееся распределение температуры и температурной деформации было задано независимо от последующего определения напряженно-деформированного состояния. Вместе с тем при резком изменении условий теплообмена на поверхности конструкции могут возникнуть динамические эффекты и изменение напряженно-деформированного состояния в материале будет влиять на его температурное состояние. [c.224]

Даже после того, как были даны пояснения по поводу многих внешних источников демпфирования, все еще остается очень большое число механизмов, с помощью которых энергия при колебаниях может поглощаться внутри некоторого малого элемента материала при его циклическом демпфировании. Мы не станем пытаться объяснить все эти механизмы, а остановимся на некоторых из них, представляющихся наиболее существенными. Эти механизмы приведены в табл. 2.1 [2.14] для тех диапазонов частот и температур, в которых они, как правило, наиболее эффективны. Все рассмотренные здесь маханизмы связаны с внутренними перестройками микро- или макроструктур, охватывающими диапазон от кристаллических решеток до эффектов молекулярного уровня. Сюда входят магнитные эффекты магнитоупругий и магнитомеханический гистерезис), температурные эффекты (термоупругие явления, теплопроводность, температурная диффузия, тепловые потоки) и перестройка атомарной структуры (дислокации, локальные дефекты кристаллических решеток, фотоэлектрические эффекты, релаксация напряжений на границах зерен, фазовые процессы, учитываемые в механике твердого деформируемого тела, блоки в по-ликристаллических материалах и т. п.) [2.15—2.18]. [c.77]

Если теплоизоляция отсутствует или же процессы не настолько медленны, чтобы все время существовало температурное равновесие с окружающей средой, часть механической энергии, превращающейся в тепло, будет рассеиваться. Совместное рассмотрение уравнений теории упругости с температурными членами и уравнений теплопроводности позволяет ставить так называемую связанную задачу термоупругости. Обнаруживаемые при этом эффекты незначительны и в эксперименте их трудно отличить от эффектов, связанных с внутренним трением. Поэтому исследование эффекта температуры в теории упругости почти всегда основывается на уравнениях Дюамеля — Пеймана (8.6.1), в которых модули упругости считаются постоянными п не зависящими от характера термодинамического процесса. [c.253]

Теория термоупругости применительно к пластинам с произвольным расположением слоев для изотропных материалов была построена в работах Пистера и Донга [116] и Рябова [124], а для анизотропных материалов — в работах Ставски [146, 147]. Последняя теория была йспользована Чамисом [42, 43] для определения остаточных напряжений в слоистых пластинах, а также Уитни и Аштоном [184] для исследования влияния эффекта разбухания матрицы на прогиб пластины и основные частоты свободных колебаний. [c.187]

Имеется ряд работ, посвященных исследованию реакции тела из композиционного материала на кратковременно действующие или импульсные силы. В уже упоминавшейся работе Пекка и Гартмана [134] рассмотрено воздействие импульса на слоистое полупространство, вызывающего сжимающие напряжения, параллельные слоям. Сви [169, 1701 исследовал слоистое полупространство, подверженное импульсному нагреву (например, с помощью лазера), при этом учитывал связанные термоупругие эффекты. В этой работе использовалась приближенная модель среды, предложенная Саном и др. [167]. В другой работе Сви и Виттера [171 ] применили эту модель для решения задачи о действии импульса давления на полуплоскость с косыми слоями, они исследовали влияние угла наклона"слоев и дисперсию напряжений. [c.321]

В некоторых, редких случаях для иллюстрации обсуждаемых вопросов приводится краткая информация — уравнения и комментарии к ним —без подробного вывода и обсуждения метода их решения (теория тонких стержней Кирхгоффа — Клебша, теория связанной термоупругости, пиро- и пьезоэлектрического эффектов). [c.9]

Понятие о термоупругости. Связь механических процессов с тепловыми проявляется в термоупругих эффектах — вследствие деформаций происходит изменение теплопроводности, а следовательно, и изменение температурного поля. К тому же при деформировании тела выделяется теплота. Из-за изменения температурного поля происходит температурная деформация, а при ее стеснении возникают температурные напряжения. Возникновение тепла вследствие наличия поля механических напряжений называется пьезокалористическим эффектом. [c.470]

Результаты упругого расчета свидетельствуют о том, что теория оболочек в общем правильно описьтает поле термоупругих напряжений для областей, непосредственно примыкающих к зонам концентрации напряжений и учитывает влияние краевого эффекта. Сопоставление кривых распределения напряжений, построенных по результатам расчета с помощью теории оболочек (штриховые линии на рис. 4.26) [c.191]

Расчетная схема процесса цшШпёсШго дёформпровшшя ла в максимально нагруженных зонах. Анализ НДС оболочечных корпусов при основных режимах термоциклического нагр> ения (см. подразд. 4.1) позволяет выявить зоны концентрации температурных напряжений и краевого эффекта в сечениях переходного от фланца к оболочке участка (в месте их стыка и в сечениях сварного шва). При этом уровень термоупругих напряжений в некоторых температурных циклах превышает предел текучести материала, и нагружение протекает при значительных даклических упругопластических деформациях. [c.203]

Кяврди X. X., Поверус Л. Ю. Исследование распространения цилиндрических и сферических упругих и термоупругих волн в слоистых средах методом конечных элементов.— В кн. Нелинейные тепловые эффекты при переходных волновых процессах Т.2. Таллин 1973, с. 127—134. [c.256]

Изучение структурных и энергетических закономерностей пластической деформации в приповерхностных слоях материалов в сравнении с их внутренними объемными слоями имеет важное значение для развития теории и практики процессов трения, износа и схватывания. При этом следует отметить, что. поверхностные слои кристаллических материалов имеют, как правило, свои специфические закономерности пластической деформации. Так, например, в работе [11 при нагружении монокристаллов кремния через пластичную деформируемую среду силами контактного трения было найдено, что в тонких приповерхностных слоях на глубине от сотых и десятых долей микрона до нескольких микрон величины критического напряжения сдвига и энергии активации движения дислокаций значительно меньше, чем аналогичные характеристики в объеме кристалла. Было также показано [2], что при одинаковом уровне внешне приложенных напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил изображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. Поэтому поверхностные источники генерируют значительно большее количество дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичной конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Высказывалось также предположение, что облегченные условия пластического течения в приповерхностных слоях обусловлены не только большим количеством легкодействующих гомогенных и различного рода гетерогенных источников сдвига [3], но и различной скоростью движения дислокаций у поверхности и внутри кристалла [2]. Аномальное пластическое течение поверхностных слоев материала на начальной стадии деформации может быть обусловлено действием и ряда других факто-зов, например а) действием дислокационных сил изображения 4, 5] б) различием в проявлении механизмов диссипации энергии на дислокациях, движущихся в объеме кристалла и у его поверхности причем в общем случае это различи е, по-видимому, может проявляться на всех семи фононных ветвях диссипации энергии (эффект фононного ветра, термоупругая диссипация, фонон-ная вязкость, радиационное трение и т. д.) [6], а также на электронной [71 ветви рассеяния вводимой в кристалл энергии в) особенностями атомно-электронной структуры поверхностных слоев и их отличием от объема кристалла, которые могут проявляться во влиянии поверхностного пространственного заряда и дебаевского радиуса экранирования на вели- [c.39]

Представляется интересным привести оценку термоупругого эффекта в числах на конкретном примере. Так, для двутавра №16 (Л = 20,2см , 1г = 873 л ky = 2,8, = 2 lO i Па, G = 0,8 10 Па) при / = 1 JK и 7J) = 60°С получается [c.464]

Механизмом, определяющим свойства памяти формы , является кристаллографическое обратимое термоупругое мартенситное превращение — эффект Курдюгиова. Термоупругое мартенситное превращение сопровождается изменением объема, которое носит обратный характер, обеспечивая память . В сплавах с эффектом памяти формы при охлаждении происходит рост термоупругих кристаллов мартенсита, а при нагреве — их уменьшение или исчезновение. Эффект памяти формы наиболее хорошо проявляется, когда мартенситное превращение происходит при низких температурй х и в узком интервале температур, иногда порядка нескольких градусов. [c.375]

Во второй половине XX столетия было сделано много серьезных открытий в области физики металлов. Эффект памяти формы, безусловно, одно из наиболее ярких среди них. История создания материалов, способных "запоминать" свою форму, своеобразна и поучительна. В 1948 г. советские ученые академик Г.В. Курдюмов и докт. физ.-мат. наук Л.Г. Хандрос обнаружили интересное явление, которое позднее было официально названо эффектом Курдюмова. Суть его, согласно тексту открытия, зарегистрированного Госкомитетом СССР по делам изобретений и открытий, состояла в следующем "Установлено неизвестное ранее явление термоупругого равновесия при фазовых превращениях мартенситного типа, заключающееся в образовании упругих кристаллов мартенсита, границы которых в интервале температур превращения при изменении температуры и (или) поля напряжений перемещаются в сторону мартенситной или исходной фазы с одновременным обратимым изменением геометрической формы образующихся областей твердого тела". [c.6]

В 50-х годах стали появляться сообщения о сплавах, испытывающих обратимые макроскопические изменения формы. На основе сплава Аи—Сб был даже сконструирован простой двигатель, преобразующий тепловую энергию в механическую, который демонстрировался в 1954 г. на Всемирной выставке в Брюсселе. В начале 60-х годов эффект памяти формы, основанный на термоупругом мартенситном превращении, был обнаружен в сплавах Т1—N1 и Си—А1. Доступность этих материалов и сильно выраженный эффект памяти формы позволили перенести проблему в область практического материаловедения. Сейчас можно с уверенностью говорить о том, что разработка и практическое использование сплавов, обладающих свойством запоминания формы, является важной самостоятельной областью современной науки, способствующей ускорению научно-технического прюгрюсса в таких отраслях народного хозяйства, как прмборостроение, космическая технология, медицина и многие другие. [c.6]

Таким образом, независимо от того, происходит ли превращение по атермическому или изотермическому типу, отдельные кристаллы мартенсита образуются и растут с очень большой скоростью. Даже при понижении температуры или с течением времени скорость роста кристаллов мартенсита не увеличивается. Механизм превращения, характеризующийся такими особенностями, называют нс рмоупругим. При термоупругом превращении первоначально образовавшиеся отдельные кристаллы мартенсита растут при понижении температуры со скоростью, соответствующей скорости охлаждения. При этом скорость роста может оказаться столь малой, что превращение можно наблюдать даже невооруженным глазом. При нагреве происходит обратный процесс уменьшение кристаллов. Указанное термоупругое мартенситное превращение играет основную роль в проявлении эффекта памяти формы. [c.14]

Как указано в разд. 1.2, во многих сплавах, испытывающих термоупругое мартенситное превращение, образуется упорядоченная структура. Как правило, эти сплавы имеют о.ц.к. решетку. Сплавы, в которых термоупругое мартенситное превращение происходит без образования упорядоченной структуры (1п—Т1, Ре—Рс), Мп-Си), характеризуются тем, что исходная фаза этих сплавов имеет г.ц.к. решетку. Исходная фаза сплава с упорядоченной структурой РезР также имеет г.ц.к. решетку. Тем не менее за исключением указанных четырех сплавов все сплавы с эффектом памяти формы, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение, являются сплавами с упорядоченной структурой на основе о.ц.к. решетки. Эти сплавы называют сплавами с /3-фазой. [c.20]

Изменение формы при термоупругом мартенситном превращении в сплавах с эффектом памяти формы характеризуется чр)езвь1чайно малым изменением объема (см. табл. 1.1), поэтому указанное изменение близко к деформации путем чистого сдвига. В результате в окружающей исходной фазе не происходит пластическая деформация, что и обусловливает термоупругое поведение сплавов. В отличие от этого при мартенситном превращении в сплавах на основе железа объемные изменения очень велики (около 4 %). Это вызывает пластическую деформацию в окружающей исходной фазе, поэтому превращение является нетермоупругим. [c.27]

Это явление впервые наблюдали в начале 50-х гг. на сплаве Аи—Сс1, затем на сплаве 1п—Т1, а в 1963 г. — на сплаве Т1—N1. Однако до 1970 г. считали, что рассматриваемое явление присуще только для указанных сплавов и является для них характерным. В 1970 г. аналогичное явление наблюдали на сплаве Си—А1—N1. Стало ясно, что это общее свойство сплавов, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение. Большое число сплавов, в которых к настоящему времени наблюдался эффект памяти формы, приведено в табл. 1.1. Исследования явления прюдолжаются. [c.32]

Первое условие связано с особенностями термоупругого мартенситного превращения. Эффект памяти формы наблюдается в полной форме только в тех сплавах, в которых, как показано в табл. 1.1, мартенситное превращение имеет термоупругий характер. Из данных, приведенных в этой таблице, следует, что если ограничиться сплавами, в которых происходит превращение г.ц.к. — г.ц.т., то можно отметить, что эти сплавы имеют упорядоченную решетку. Таким образом, тфмоупругое [c.32]

Подобно тому, как из исходной фазы с определенной ориентировкой образуются кристаллы мартенсита 24-х вариантов, так и из мартенсита с одной ориентирювкой могло бы образоваться большое число кристаллов исходной фазы с разными ориентировками. Однако в сплавах с эффектом памяти формы, т.е. в тех сплавах, в которых происходит термоупругое мартенситное превращение, такое явление не наблюдается. [c.36]

Наконец, следует отметить, что кристаллографическая ориентировка исходной фазь сохраняется автоматически из-за наличия упорядоченной решетки. В таких сплавах, как 1п—Т1, несмотря на то что они являются сплавами с неупорядоченной решеткой, превращение г.ц.к. — г.ц.т. является кристаллографически обратимым, ориентационное соотношение решеток двух фаз простое, к тому же деформация решетки при превращении очень мала, поэтому при обратном превращении закономерно возникают области исходной фазы с определенной ориентировкой. Таким образом, исходная фаза образуется с ориентировкой, заданной кристаллографическими особенностями обратного превращения, поэтому в тех сплавах, в которых происходит термоупругое превращение, эффект памяти формы наблюдается в полной мере. [c.38]

При высокой температуре имеется область Р-фазы (с решеткой ОЦК). В равновесных условиях охлаждения Р-фаза претерпевает эвтектоидного превращения р (а + у). При закалке из Р-облас-ти эвтектоидное превращение не происходит, но сначала при температуре Р-фаза с неупорядоченной структурой превращается в pi-фазу с упорядоченной структурой типа DO3 (или РезА1), а затем при температуре образуется мартенсит-ная фаза PJ, наследуя упорядоченность исходной фазы. Именно термоупругие мартенситные реакции типа Pi Pi лежат в основе ЭПФ. Необходимо отметить, что в некоторых сплавах на медной основе могут иметь место и другие фазы, испытывающие ТУМП, что определяет более сложную картину структурных перестроек, которые проявляются в многостадийности их термомеханического поведения. Рассматриваемые сплавы обладают теми же эффектами памяти формы, что и никелид титана. [c.844]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...