Прогнозирование прочности связи

Прогнозирование прочности связи в многоэлементных системах [c.273]

Бороалюминий можно отнести к композитам такого поколения [50], у которых благоприятному сочетанию механических свойств волокон и матрицы сопутствует хорошая физико-химическая их совместимость. В силу этого традиционные задачи прогнозирования прочностных свойств бороалюминия состоят в исследовании влияния объемных долей волокон, разброса их прочностных свойств и неравномерности укладки на развитие процессов разрушения. И относительно немного работ посвящено таким вопросам, как влияние прочности связи между компонентами и технологических режимов получения на прочность и механизмы разрушения бороалюминия [212]. [c.187]

Для эффективного прогнозирования прочности композитных материалов необходимо исследовать их разрушение на уровне микроструктуры, учитывая механические свойства компонентов и неравномерное распределение напряжений в объеме материала. В связи с прогрессом вычислительной техники в последнее время быстро развиваются численные методы моделирования, которые позволяют представить среду в виде системы дискретных элементов и рассматривать разрушение как многошаговое повреждение структуры модели. [c.137]

Прочность пластика при одноосном растяжении. Прочность тканевых пластиков зависит от прочности нитей, пропитанных связующим, которые рассматриваются как однонаправленно армированные структурные элементы. Поэтому к пропитанным нитям применяются структурные критерии прочности. Для прогнозирования прочности тканевых пластиков, например при растяжении, необходимо определить напряженное состояние пропитанных нитей на участках с ориентацией волокон параллельно плоскости ткани и под углом к ней. При этом используется модель структуры материала, показанная на рис. 5.16. Согласно этой модели пропитанные нити условно представляются как монослои основы и утка, состоящие из продольно и наклонно армированных полос. В наиболее невыгодном напряженном состоянии находятся наклонно армированные полосы, в которых кроме нормальных напряжений, равных средним нормальным напряжениям по всему монослою = 0° = [c.143]

Срок службы современных энергетических установок в зависимости от их назначения изменяется от нескольких тысяч до 250 000—300 000 ч. Проведение испытаний на ползучесть длительностью, близкой к сроку службы, является технически трудоемкой и дорогостоящей задачей и значительно отдаляет срок промышленного внедрения новых жаропрочных материалов, используемых в современных энергетических установках. В связи с этим существует необходимость прогнозирования характеристик прочности и пластичности на заданный ресурс по результатам испытаний ограниченной длительности. [c.67]

Таким образом, принятые выше предпосылки для линейного суммирования повреждений не отражают физической сущности исследуемого процесса. По-видимому, следует ожидать большего совпадения расчетных и экспериментальных данных, если в качестве расчетных напряжений и температур принимать те, которые устанавливаются после нескольких первых циклов, когда процесс в координатах Т — о стабилизируется. Естественно, в результате процессов ползучести форма цикла будет изменяться и в дальнейшем, но в первом приближении этим можно пренебречь. Существенным моментом, влияющим на процесс накопления повреждений, как отмечалось выше, является неоднородность тепловых и напряженных состояний. Учет этого влияния в расчетах еще более усложняет задачу прогнозирования долговечности материала на основе данных о характеристиках длительной прочности и усталости материала. В связи с этим нам представляется, что испытания трехгранных образцов в условиях, моделирующих реальные, на созданной нами установке дают более достоверную и полную информацию о работоспособности материала. [c.344]

Использование для оценки штамповых материалов характеристик прочности, пластичности, ударной вязкости, разгаростойкости, теплостойкости и т. п., определяемых по обычно применяющимся методикам стандартных или специальных испытаний, не дает надежных данных для прогнозирования эксплуатационной стойкости штампов. Это связано с рядом недостатков методического характера. Отметим основные из них. [c.209]

Точка С, отвечающая изменению ведущего механизма разрушения (при достижении ее начальная энергия активации разрушения скачкообразно изменяется с Li до Lj), характеризует точку бифуркации. В этой связи следует придать фундаментальное значение параметрам Lj и L2 и пороговому напряжению отвечающему точке С. Такой тип зависимости подтвержден массовыми экспериментами на стали различного уровня прочности, сплавах никеля, титана, алюминия, магния и др. Это позволило разработать систему критериального экспресс-прогнозирования высокотемпературной длительной прочности жаропрочных материалов [327— 336]. [c.206]

Изучение явлений хрупкого разрушения материалов стало особо актуальным в связи с фактами разрушения крупных конструкций именно по хрупкому механизму (путем распространения трещины), несмотря на то что условия их прочности в рамках классических подходов (по упругому или пластическому состоянию) были удовлетворены. Эти факты привели к созданию методов и средств определения сопротивления конструкционных материалов хрупкому разрушению, а также к разработке теории прогнозирования работоспособности тел (элементов конструкций), ослабленных дефектами типа трещин. Результаты исследований и рекомендаций в этой области науки о прочности материалов и конструкций составляют теперь ее новую ветвь — механику хрупкого разрушения. Усилиями многих ученых уже достигнут значительный прогресс как в области теоретических трактовок и количественного описания явлений хрупкого разрушения, так и в области инженерных приложений теоретических результатов. [c.6]

Характеристики длительной прочности, их статистический анализ и прогнозирование. В общем случае связь между напряжением а, временем до разрушения (Долговечностью) и температурой. Г можно описать предложенной в работе [76] зависимостью [c.4]

Прогнозирование длительной прочности композитов требует учета изменения прочностных свойств компонентов с течением времени, перераспределения напряжений в результате их релаксации или развития процессов ползучести, а также учета физико-химического взаимодействия волокон и матрицы при повышенных температурах, которое может приводить к изменению прочности их связи. Взаимодействие этих факторов выражается в разнообразии микро и макро механизме в разрушения, развитие которых предопределяет время жизни нагруженного материала. [c.224]

При получении соответствующей информации о кинетике изменения прочностных свойств компонентов и их связи разработанные алгоритмы могут быть эффективно использованы для прогнозирования длительной прочности различных волокнистых композиционных материалов. [c.233]

Специфика применения армированных пластиков состоит в том, что их структура (объемное содержание волокон, их упаковка и ориентация, тип волокон и связующего) проектируется для каждого конкретного случая применения. Следовательно, в распоряжении химиков-технологов, которые создают различные виды армированных пластиков, должно быть соответствующее руководство. Таким руководством может служить настоящая монография, в которой разработана практическая методика прогнозирования прочностных свойств армированного пластика по заданным свойствам его структурных элементов. Для., решения этой задачи использован аппарат микромеханики. Важно отмстить, что предложенные в работе структурные критерии прочности позволяют решить и обратную задачу — получить армированный пластик с заданными прочностными свойствами. [c.7]

Сложность прогнозирования поведения металлических материалов при циклическом нагружении обусловлена его зависимостью от многих факторов. Это связано с тем, что процесс зарождения и распространения усталостной трещины локален. При этом определяющими являются высокие локальные напряжения в объемах металла, соизмеримых с размерами его структурных составляющих, обусловленные уровнем внешних нагрузок, цикличностью нагружения, состоянием поверхностного слоя, концентрацией напряжений, масштабным фактором и рядом других факторов. Это приводит к тому, что определяющими при усталостном разрушении являются не осредненные характеристики сопротивления деформированию и разрушению, определяемые при статическом нагружении на образцах достаточно больших размеров, а локальные характеристики и их сочетания, которые трудно поддаются исследованию и количественному определению. Без учета основных факторов, влияющих на циклическую прочность металлических материалов, нельзя получить достоверные характеристики сопротивления усталостному разрушению деталей машин [1]. [c.208]

Обычные механические испытания с определением характеристик кратковременной прочности недостаточны для прогнозирования долговечности напряженных стеклопластиков, поведение которых в поле механических сил существенно отличается от поведения в ненапряженном состоянии. Это связано с тем, что влияние жидких сред на долговременную прочность более значительно, чем на кратковременные характеристики прочности. Так, даже при сравнительно небольшой продолжительности испытаний (1000 ч) снижение долговременной прочности при чистом изгибе на воздухе и в жидкой среде (морская вода) для полиэфирных стеклопластиков на основе смол ПН-3 и 911 достигало от 44 до 19%, в то время как снижение прочности при кратковременных испытаниях после экспонирования в этой же среде составляло лишь 10-15% [159]. Увеличение базы испытаний в жидкой среде усиливает различие между долговременной прочностью и остаточной прочностью материала. [c.158]

Прогнозирование усталостных разрушений деталей достаточно сложно, так как связано не только с многообразием факторов, влияющих на конструкционную прочность материалов (особенности технологического процесса изготовления деталей, условия эксплуатации, применяемые методы конструирования и расчетов), но и с возникновением опасного уровня переменных напряжений, являющихся случайными функциями времени. Максимальное сопротивление усталости детали может быть обеспечено оптимизацией конструкторских форм за счет уменьшения концентраций напряжений совершенствованием технологического процесса на всех этапах производства, позволяющими максимально реализовать прочностные свойства, заложенные в применяемом материале учетом на стадии проектирования особенностей эксплуатации детали как с точки зрения силового воздействия, так и с точки зрения воздействия окружающей среды. [c.164]

Значительный интерес представляет метод, основанный на определении взаимосвязи между прочностью и параметрами акустической эмиссии. В этом направлении были проведены исследования в отечественной и зарубежной практике. Так для прогнозирования предельных разрушающих нагрузок в реясиме опрессовки труб из стеклопластика в Институте механики полимеров АН Латв. ССР разработаны соответствующая методика и измерительная техника регистрации параметров акустической эмиссии. Сущность методики прогнозирования прочности труб, подвергаемых внутреннему осесимметричному гидростатическому давлению в режиме опрессовки, заключается в установлении корреляции между суммарным количеством импульсов акустической эмиссии и разрушающим давлением с последующим сравнением этого соотношения с количеством импульсов, возникающих в изделии в режиме опрессовки. Экспериментально установлена хорошая связь между параметрами акустической эмиссии в режиме опрессовки и при разрушающем давлении. [c.76]

Для большинства машин и конструкций в связи с повторяемостью нагружения с относительно большими неупругими деформациями (около 0,5... 1%) при ограниченном числе циклов (до 10 ) развиваются длительное статическое и усталостное повреждения. Поэтому задача прогнозирования прочности и ресурса элементов таких машин и конструкций предопределяет необходимость исследования процессов малоциклового деформирования с анализом накопления как длительных статических, так и малоцикловых усталостных повреждений в их взаимодействии. Традиционные методы расчета статической и длительной статической прочности, основанные на оценке номинальных напряжений, оказываются недостаточ- [c.6]

Оптимизация технопогических режимов получения композитов на основе анализа взаимодействия компонентов и механизмов разрушения. Было показано, что состояние границ раздела между компонентами, уровень прочности связи между ними, наличие интерметаллидных пограничных соединений существенно влияют на прочностные свойства композитов, В настоящее время применяется целый ряд гипотез и теорий, направленных на объяснение и прогнозирование свойств соединений в зависимости от технологических режимов их получения. [c.44]

Другой круг проблем приходится решать создателям углеалюминия, высокие прочностные свойства которого достигаются только при обеспечении определенного уровня физико-химического взаимодействия углеродных волокон и алюминиевой матрицы. Уже отмечалось (см. гл. 1, разд. 5), что в углеалюминиевых композитах с различной степенью взаимодействия компонентов процессы разрушения протекают по-разному, они имеют различные виды макроизломов и резко отличающиеся значения прочностных характеристик. При прогнозировании прочностных свойств этих композитов уже другого поколения [50] наиболее остро стоят задачи о влиянии прочности связи, степени деградацм прочности волокон и охрупчивания матрицы на изменение характера разрушения материалов. [c.187]

Прогнозирование длительной прочности углеалюминия осуществляется на основе имитации процессов разрушения в квазиобъемной постановке с учетом возможности разупрочнения волокон и изменения прочности связи компонентов с течением времени, а также путем алгоритмизации микромеханизмов разрушения и сопутствующих эффектов, связанных с релаксацией напряжений в матрице в местах разрывов волокон и с развитием процессов отслоения (разд. 3). [c.208]

Сопоставление экспериментальных кривых длительной прочности и расчетных значений времени до разрушения, полученных в результате имитационного моделирования, приводится на рис. 121. При прогнозировании прочностных свойств композитов в данном случае не были использованы все возможности разработанных алгоритмов. В силу недостатка экспериментальных данных не учитывалась кинетика разупрочнения волокон и изменение прочности связи в процессе испытаний. Но и в этом случае варыфо-вание параметром, характеризующим релаксационные свойства матрицы, позволило восцроизвести на ЭВМ процессы разрзшхения и построить кривые длительной прочности углеалюминия при различных температурах испытания (см. рис. 121). Характерно, что результаты расчетов хоро- [c.232]

Одной из наиболее важных задач механики композитных материалов является разработка феноменологических методов прогнозирования прочности по известным прочностным и деформационным свойствам их структурных элементов — волокон, полимерного связующего и поверхпости контакта между ними. В зависимостн от вида нагружения разрушение армированного пластика может начинаться в любом из этих трех элементов структуры материала. В настоящее время наименее изученным является вопрос о критических состояниях и разрушении контакта между волокнами и связующим и о влиянии прочности сцепления между компонентами на прочность армированного пластика. [c.131]

Прогнозирование механических свойств материалов и покрытий основывается на корреляции между механическими свойствами твердых тел и природой и энергией химической связи в веществах (кристаллах веществ), образующих твердое тело. Так, высокой прочностью обладают магнийфосфатные цементы, поскольку Mg имеет как высокие электростатические характеристики (ионный потенциал равен 5.12), так и заметную способность образовывать ковалентные связи. Для систем типа цементных прочность камня тем выше, чем выше доля ковалентности связи, при этом, однако, необходимо, чтобы координационные числа (к. ч.) катиона в цементирующих фазах не были ниже 4. Для материалов, полученных на основе связок, прочностные свойства тем выше, чем большая степень полимерности достигается при отвердевании связки — чем более сшитым получается полимерное тело. Это, видимо, имеет место в том случае, когда степень ионности связи в полимере существенна, а к. ч. катиона равно 4. При к. ч.=2- -3 образуются линейные или слоистые полимеры, макромолекулы которых в полимерном теле связаны молекулярными или водородными силами, что делает такие тела менее прочными по сравнению со сшитыми полимерами, например кварцем. С этой точки зрения высокие механические характеристики будут получаться при использовании связок на основе многозарядных элементов (А1) и особенно многозарядных -элементов (2г, Сг). [c.10]

Наконец, на основании квазигетерогенной модели композита для статического нагружения разработай метод, позволяющий определить распространение трещины в зависимости от числа циклов усталостного нагружения N. Сделано предположение о том, что такие основные свойства слоистого композита, как модуль упругости, прочность и пластичность, изменяются с числом циклов N. Эта гипотеза далее использована для прогнозирования скорости развития повреждений. Некоторое внимание было уделено исследованию изменений направления роста трещины в зависимости от числа циклов N и критически оценено значение этого явления в связи с концепцией предварительного неразрушающего нагружения. [c.33]

Использование деформационных подходов к решению задач прогнозирования усталостной прочности материалов в области мпого-цикловой усталости так/ке является перспективным и многообещающим. Однако этой проблеме посвящено сравнительно небольшое количество работ. Это связано прежде всего с техническими трудностями при реализации методов измерения неупругих деформаций в процессе контролируемого циклического нагружения, которые для многих металлов в области многоцикловой усталости весьма незначительны. [c.47]

В книге рассмотрены методы повышения степени неравновесности системы — инжекционная и ультразвуковая обработка расплавов, комплексное легирование, сверхбыстрое охлаждение жидкого металла (аморфные сплавы), электростимулированная прокатка, негидростатическое сжатие (механическое легирование) и др. Оптимизация физикохимических процессов получения сплавов в неравновесных условиях связана с установлением параметров неустойчивости системы. В книге предлагается метод многопараметрической оптимизации фрактальной структуры конструкционных сплавов, позволяющий учесть наиболее благоприятное сочетание прочности и пластичности материала для будущих условий его службы. Заслуживает внимание и метод прогнозирования характеристик жаропрочности, трещиностойкости и хладостойкости на основе данных традиционных испытаний на растяжение и усталость гладких образцов. [c.3]

В заключение следует отметить, что метод разделения амплитуд деформации является эффективным методом исследования, так как по сравнению с методом прогнозирования усталостной долговечности более ясно устанавливается соотношение усталостного разрушения с характерными особенностями высокотемпературной малоцикловой усталости. К ним относятся схема деформации, симметричность циклической деформации, наличие или отсутствие внутренних скачков деформаций, температура или температурный цикл. Кроме того, этот метод дает возможность )ассматривать влияние атмосферы на прочность материалов. 3 связи с этим указанный метод применяют при разработке новых материалов. [c.244]

Но аналитическими выражениями, в которые входят усредненные характеристики компонентов и их связи, все же не удается описать такое мно-гообразие взаимодействия микро механизмов разрушения, которое дает работа со структурными моделями. Ниже рассматривается применение структурно-имитационно го моделирования на ЭВМ механизмов разрзопе-ния для прогнозирования длительной прочности композитов, а также для построения кривых ползучести направленно кристаллизованных эвтектических композиционных материалов. [c.216]

В соответствии с решениями XXIV съезда КПСС одной из центральных задач, стоящих перед металлургической и металлообрабатывающей промышленностью, является повышение качества металлических материалов, в частности улучшение их механических свойств, которые определяют поведение металлов и сплавов в эксплуатации (конструктивную прочность) и при обработке (сопротивление деформированию и технологическую пластичность). Для оценки механических свойств в связи с многообразием условий эксплуатации и обработки проводят различные. испытания, в той или иной степени имитирующие эти условия. При этом для наиболее достоверного прогнозирования работоспособности материала в конструкции или его поведения при обработке определяют комплекс механических свойств. [c.5]

Технико-экономическая эффективность применения новых конструкционных материалов во многом зависит от того, насколько их использование соответствует задачам повышения прочности и жесткости изделия и обеспечения его целостности при заданных режимах эксплуатации в течение всего срока службы. В этой связи в книге рассматриваются вопросы прогнозирования длительной деформативности и прочности элементов конструкций из пластмасс. Освешены основные подходы к изучению накопления повреждений в конструкционных полимерах на макро- и микроуровнях и приведены результаты исследования длительной прочности при различных напряженных состояниях. Именно эти вопросы, а также проблему сложного напряженного состояния при длительном нагружении практически приходится решать в работе КБ и проектных организаций. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...