Материалы неупругие

В методиках расчета, разработанных Институтом машиноведения АН СССР, сделан ряд допущений и упрощений, позволяющих выполнить расчет прочности и долговечности в рамках инженерных возможностей — с использованием аналитических зависимостей для кривых малоциклового разрушения, базовых статических и циклических свойств материала и схематизированных режимов эксплуатационного нагружения. Расчет местных напряжений и упруго-пластических деформаций проводится на базе коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в упругой области. Эти коэффициенты устанавливаются по теоретическим коэффициентам для заданных уровней номинальных нагружений с учетом сопротивления материалов неупругим деформациям при статическом и циклическом нагружении. Нестационарность режимов нагружения в инженерных расчетах учитывается по правилу линейного суммирования повреждений. Расчеты выполняются для стадии образования трещины в наиболее нагруженных зонах рассматриваемых элементов конструкций. [c.371]

Структурная модель среды позволяет отразить соответствующую особенность реальных материалов. Неупругая деформация в ней определяется суммированием по подэлементам, последовательно вовлекаемым (входе нагружения) в процесс неупругого деформирования. Следовательно, понятие поверхности нагружения модели (как и реального материала) может быть введено. тишь на основе какого-либо критерия, определяющего достижение предела текучести . [c.219]

Температурно-временная зависимость механических характеристик армированных пластиков в основном определяется особенностями деформирования полимерных связующих, так как для наиболее распространенных армирующих материалов неупругие свойства начинают проявляться при значительно более высоких напряжениях и температурах, чем у материалов матриц. Следовательно, в первую очередь, от температуры и времени зависят характеристики, определяемые полимерной матрицей . При этом колебания температуры в сравнительно узком диапазоне, практически не влияющие на свойства металлов, могут сказываться на свойствах армированных пластиков. В меньшей степени от температуры и времени зависят характеристики, определяемые армирующими волокнами. [c.35]

Местные деформации подчиняются сложным законам и не могут быть определены средствами сопротивления материалов. Что же касается общих деформаций пружины, то их легко определить на основе энергетических соотношений, считая, что соударение груза с массой буфера является неупругим и что обе массы после удара движутся с общей скоростью v. [c.502]

Диссипативные силы. При колебаниях упругих систем происходит рассеяние энергии в окружающую среду, а также в материале упругих элементов и в узлах сочленения деталей конструкции. Эти потери вызываются силами неупругого сопротивления—диссипативными силами, на преодоление которых непрерывно и необратимо расходуется энергия колебательной системы или возбудителей колебаний. Для описания диссипативных сил используются характеристики, представляющие зависимость диссипативных сил от скорости движения масс колебательной системы или от скорости деформации упругого элемента. Вид характеристики определяется природой сил сопротивления. Наиболее распространенные характеристики диссипативных сил представлены на рис. 10.8. [c.279]

Природа радиационного повреждения материалов довольно сложна. Быстрые и промежуточные нейтроны, взаимодействуя с веществом, образуют первичные атомы отдачи, смещенные со своих мест в результате упругих и неупругих столкновений с нейтронами. Эти первичные атомы отдачи, в свою очередь, смещают другие атомы и т. д. При достаточно большой энергии атома отдачи он может создать область, в которой размещаются дефекты разных сортов . Такие дефекты в металлах приводят к закреплению дислокаций, от возможности перемещения которых зависит пластичность материала. [c.69]

Рис. 15.8. Зависимость сечения неупругих протон-ядерных взаимодействий от энергии для различных материалов.

При исследовании неупругого поведения материалов необходимо различать активный (нагрузка) и пассивный (разгрузка) процессы деформирования. Элементарная работа напряжений на приращениях деформаций определяется выражением [c.98]

Обычно столкновение тел из таких упругих материалов, как резина, слоновая кость, сталь, стекло и др., близко к абсолютно упругому удару. Столкновение пластилиновых шариков, прыжок человека на движуш,уюся тележку, захват электрона положительным ионом и другие взаимодействия можно практически рассматривать как абсолютно неупругий удар. [c.58]

Вполне упругими или абсолютно упругими называются тела, у которых после прекращения действия внешних сил полностью исчезает вызванная силами деформация. Совершенно неупругими называются тела, полностью сохраняющие вызванную в них деформацию и после прекращения действия внешних сил. В природе нет тел ни вполне упругих, ни совершенно неупругих. Однако такие материалы, как сталь, дюралюминий и др., по своим свойствам достаточно близко стоят к совершенно упругим телам. Но и эти материалы могут считаться совершенно упругими лишь до определенных пределов нагружения, устанавливаемых для них опытом. За этими пределами после удаления действовавших внешних сил в телах остается деформация, которой нельзя пренебречь. [c.10]

На установке можно испытывать образцы при изгибе, растяжении и сжатии. Для измерения силы удара в одной из опор устанавливают пьезокварцевый датчик. Прогиб образца в центральной части измеряют с помощью специальной приставки, состоящей из фотоэлемента, лампы освещения и запирающей иглы. Действительные напряжения на поверхности образца в этом случае остаются неизвестными, так как трудно определить потери энергии однократного удара на местные смятия и контактные напряжения соударяющихся деталей из-за неучитываемых неупругих деформаций, возникающих в материале в процессе повторно-переменного нагружения. Поэтому в работе [162] определена общая деформация поверхностного слоя материала образца, и эта общая деформация разделена на упругую и неупругую составляющие. [c.259]

Для изотропных материалов разработаны численные конечноразностные машинные методы, позволяющие решать задачи удара и пробивания [89, 194] и учитывающие неупругое поведение материала. Применение этих программ, а также программ, основанных на методе конечных элементов, для анализа композиционных материалов является, несомненно, делом ближайшего будущего. Однако необходимы и аналитические решения во-первых, потому что их проще использовать в расчетной практике, а во-вторых, они потребуются для проверки численных решений, которые будут получены в будущем. [c.320]

Распространяясь в композиционном материале, механические возмущения постепенно затухают. Это затухание происходит вследствие геометрической дисперсии и других механизмов дисперсии, таких, как неупругость материала, расслоение, внутренние полости и трещины, а также дробление компонентов. С точки зрения сохранения целостности структуры дисперсия желательна, поскольку она сглаживает пики интенсивности импульса напряжений и, следовательно, уменьшает вероятность разрушения материала. Из всех механизмов дисперсии аналитически легче всего исследовать механизм структурной и неупругой дисперсии. [c.356]

Если фазовая скорость не зависит от k, то очень короткие и очень длинные волны распространяются с одинаковой фазовой скоростью. В этом случае мы будем говорить, что система недиспергирующая. Для реальных материалов, не являющихся чисто упругими, имеет место диссипация энергии. В этом случае фазовая скорость гармонических волн зависит от длины волны н система называется диспергирующей. Дисперсия — важная характеристика материала, так как она вызывает изменение формы им пульса при его двил<ении в диспергирующей среде. Материальная дисперсия имеет место не только в неупругих телах, но и в упругих волноводах последняя будет рассмотрена в приложении Б. [c.390]

Рис. 8. Кривая зависимости нагрузка — удлинение при росте трещины в нелинейном неупругом материале, где В = — йи dU — обратимая

Энергия когезионная в линейно неупругом материале 222—223 [c.483]

Книга содержит семь обзорных докладов известных американских специалистов по механике композитов. В них подробно анализируются неупругие свойства материалов в задачах деформирования и разрушения при различных условиях. Авторы дают обзор новейших результатов и указывают области дальнейших исследований неупругих свойств композиционных материалов, методы учета этих свойств при решении конкретных задач. Рассмотрение ведется на микро- и макроуровнях. Представлено большое количество экспериментальных данных, в основном из источников, мало доступных советскому читателю. [c.4]

Все главы книги посвящены анализу неупругих свойств в задачах деформирования и разрущения композитов. Последовательно рассмотрены общие вопросы построения композитов, природа их прочности и пластичности, механизм разрушения и усталости материалов с разной укладкой арматуры дан анализ разрушения слоистых композитов в условиях одноосного и двухосного нагружений с обзором критериев предельных состояний для анизотропных материалов осуществлен учет вязкоупругости в задачах деформирования и разрущения очерчены области применения линейной механики разрушения для композитов наконец, рассмотрены напряжения, возникающие вблизи волокон в процессе отверждения полимерной матрицы. [c.5]

Со времени появления в начале шестидесятых годов так называемых современных типов композитов связанные с этими материалами области науки и техники значительно расширились. Это объясняется в основном стремлением применить новые высокопрочные и высокомодульные, но легкие материалы в конструкциях летательных аппаратов. Надо сказать, что методы исследования и предсказания упругих свойств современных композитов достаточно хорошо изучены, однако при оценке неупругого поведения этих материалов инженеры столкнулись с некоторыми весьма сложными проблемами. При этом особенно трудным оказалось предсказание разрушения конструкций из композита. [c.7]

Области на границе зерен материала, которые обладают заметной локальной ползучестью при рабочих уровнях макронапряжений в материале, сглаживают микронапряжение (подобно кобальту в цементированном карбиде). При этом если толщина граничных слоев мала, ползучесть материала на макроуровне практически отсутствует [3]. Применительно к композитам из сказанного можно сделать следующий вывод значительная местная неупругость волокна, матрицы или поверхности раздела между ними должна играть чрезвычайно важную роль для композита в целом. Причем не важно, проявляется это или нет в виде заметной нелинейности на диаграммах нагрузка — перемещение (или о(е)) образцов или конструкций. [c.14]

В ЭТОМ смысле представляет уже рассмотренное поведение цементированного карбида. Много подобных примеров можно найти в поведении неармированного бетона, скальных пород, композитов, армированных волокнами, и других полезных составных материалов. Значительная неупругая податливость, вязкость и нелинейность зависимости о(е) этих материалов на микроуровне едва ли проявляются на макроуровне до наступления разрушения при нагружении материала растягивающими и касательными напряжениями. [c.15]

Устойчивость нестационарного (зависящего от времени) поведения материала может быть рассмотрена так же, если заменить деформации и перемещения соответствующими скоростями [6, 7, 9, 10, 11]. Все практически важные материалы проявляют некоторую зависимость от времени в неупругой области. Однако для большинства композитов в типичных случаях их применения при низких и умеренных температурах удобной является гипотеза о стационарности (независимости от времени). Исключением являются композиционные материалы с металлической матрицей, предназначенные для работы при высоких температурах. В этом случае свойства ползучести принимаются во внимание в первую очередь. [c.21]

Нормальность и выпуклость являются геометрическими терминами, в которых формулируется кинематически возможное совместное поведение материала. Грубо говоря, в рамках кинематических ограничений количество энергии, накапливаемое в упругом материале или рассеиваемое в неупругом материале (независимо от того, пластический он или вязкий), должно быть максимальным. Для устойчивого поведения упругих тел это формулируется гораздо более точно при помощи принципов минимума дополнительной [c.24]

Вопросы динамического поведения композитов, в частности распространение колебаний, являются чрезвычайно сложными, даже в области линейно упругого поведения [36—41]. При решении динамических задач в любом случае замены композита эквивалентным квазиоднородным материалом следует ожидать появления моментных эффектов. Основные теоремы механики для линейно упругого динамического поведения позволяют применять квазистатические методы анализа. Однако нет оснований ожидать, что удастся создать аналогичный метод для анализа неупругого динамического поведения композитов. [c.30]

Дополнительные проблемы при оценке предельных свойств композитов появляются в связи с такими особенностями этих материалов, как неупругость поведения компонент, анизотропия армирующих волокон, разброс прочности компонент, наличие третьей фазы в виде пограничного слоя матрицы вблизи поверхности волокна. Следует учитывать также и специфику их применения — в авиационных конструкциях требуется нечувствительность к локальным разрушениям, в судостроении — стойкость к коррозии и кавитации, в возвращаемых космических кораблях—сопротивление абляции и уносу массы. [c.38]

Особо следует подчеркнуть, что предложенные модификации метода не являются исчерпывающими. Например, замена слоистого композита квазиоднородным материалом позволяет учесть влияние слоев, стесняющих деформации, интегральным образом, но не дает возможности учесть эффекты, связанные с чередованием слоев по толщине. Во всех возможных вариантах предложенного подхода желательно сохранить простоту модели и вычислительных процедур. Особенно это существенно при одновременном учете многих факторов, таких, как неоднородность материала, неупругость матрицы, акты разрушения отдельных слоев. [c.63]

НЕУПРУГИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.296]

Поскольку в районе прокладки использовалась усовершенствованная, более мелкая сетка конечных элементов, имв лаСь возможность учесть различные свойства материала колец фланцев и слоев прокладки. Эти свойства были перечислены в табл. 2. В случае пластической деформации предполагался справедливым закон изотропного упрочнения. Для программы MAR это означало задание наклонов на участках при кусочно-линейной аппроксимации кривой о е, по-лученной из одноосного эксперимента на растяжение. У фланцевого соединения сосуда 3 материал нанесенных сваркой слоев прокладки — нержавеющая ауСтенитная сталь AISI типа 304, а у сосуда 4 — нержавеющая сталь AISI типа 347. У обоих материалов неупругий участок кривой а е заменялся линейным, причем угол его наклона выбирался таким, чтобы наилучшим образом описывать ту час ь диаграммы а е, которой отвечают появляющиеся в прокладках пластические деформации. [c.29]

К источникам вторичных у-кваитов в материалах активной зоны и защиты относятся 1) захватное у-излучение, образующееся в результате реакции (п, у) 2) у-излучение, возникающее при неупругом рассеянии быстрых нейтронов 3) у-излучение, сопровождающее нейтронные реакции с образованием заряженных частиц 4) активационное у-излучение 5) тормозное у-из-лучение 6) у-кванты, возникающие при аннигиляции позитронов. [c.27]

Из активной зоны реактора выходит мощный поток нейтронов, примерно в 10 раз превышающий излучение, предельно допустимое санитарными нормами. Кроме того, в результате р-распада образуется поток Y-излучения примерно такой же мощности. Защита должна в достаточной степени ослаблять оба потока. Как мы знаем из гл. VIII, 4, наилучшей защитой от уизлучения являются материалы с большим атомным номером Z. Для защиты от нейтронов наряду с хорошими поглотителями необходимы материалы, эффективно замедляющие нейтроны, потому что проникающая способность особенно велика у быстрых нейтронов. В качестве замедлителей в защите используются легкие элементы и элементы, на которых идет интенсивное неупругое рассеяние нейтронов (железо, свинец и др.). [c.581]

Способность многих материалов к пластической деформации сопровождается, как правило, повышением сопротивления разрушению, т. е. разруше 1И1о предшествует деформационное упрочнение, что имеет в технике исключительно важное значение. Тйкая способность определяет возможность не только придания изделиям нужной формы, но и дополнительного их упрочнения за счет различных технологических операций обработки давлением. Характерно, что даже обработка резанием без способности материала к неупругим деформациям, как в случае абсолютно хрупких материалов, была бы возможна только в очень ограниченных пределах. [c.5]

Под внутренним трением понимают способность твердых тел необратимо поглощать и рассеивать внутрь материала сообщаемую извне механическую энергию. Внутреннее трение — это неупругое релаксационное свойство, проявляющееся как вязкое сопротивление взаимному перемещению частей одного и того же твердого тела при его деформировании или при сообщении ему механических колебаний [277—279]. Знание величины внутреннего трения позволяет выбирать демпфирующие материалы для гашения механических йолебаний (здесь необходимо высокое внутреннее трение) или рекомендовать сплавы, практически не рассеивающие упругую энергию, т. е. обладающие незначительным внутренним трением. Кроме того, измерение внутреннего трения дает информацию о механизмах фазовых превращений, диффузии, кинетике выделения избыточных фаз и др. Методика внутреннего трения может быть использована для оценки работоспособности материалов в условиях их длительной работы при сложных температурных и силовых воздействиях [227]. [c.184]

Установка МУН-1 [35] позволяет проводить исследования при симметричном цикле растяжения-сжатня в условиях стационарного и программного нагружений. Установка оснащена системой для автоматического 11змерения и обработки результатов на ЭВМ в процессе исследования с выведением на цифропечатающее устройство таких характеристик, как неупругая деформация за цикл, энергия рассеяния в материале за цикл и т. п. [c.170]

При обсуждении критериев разрушения композиционных материалов необходимо иметь полное представление о природе рассматриваемых явлений и определить понятие разрушение в том смысле, в котором оно обычно используется при анализе этих материалов. Прочность слоистой структуры — это ее способность выдерживать заданный уровень термомеханического нагружения без разрушения. Поэтому разрушение будем рассматривать как предел несуп ей способности материала при всех возможных напряженных состояниях. Предельные состояния могут быть представлены аналитически для данного материала поверхностью разрушения. Как и для металлов, под пределом текучести слоистой структуры будем понимать уровень напряжений, соответ-ствуюхций началу неупругого деформирования, микроструктур-ный механизм которого для металлов и композиционных материалов существенно различен. Растрескивание — это мгновенное образование свободных поверхностей в материале, которое может ускорить его разрушение. Различать эти понятия необходимо для понимания построения и последующего применения критериев прочности композиционных материалов. [c.63]

В отличие от дисперсии, которая вызывает перераспределение энергии в искаженном импульсе напряжений при сохранении энергии волны, рассеяние связано с энергетическими потерями. Потери энергии в задачах динамики композиционных материалов определяются по крайней мере четырьмя явлениями 1) вязко-упругими или неупругими эффектами в структурных компонентах 2) рассеянием волн 3) появлением микроразрушения 4) трением между неполностью связанными компонентами. Важная для приложений задача о вязкоупругом демпфировании в слоистых балках и пластинах была рассмотрена, например, в работах Кервина [82] и Яна [198], где исследовались трехслойные системы, состоящие из вязкоупругого слоя, заключенного между двумя жесткими упругими слоями. Теория вязкоупругого поведения слоистых композиционных материалов была разработана на основе теории смесей Гротом и Ахенбахом [67], Био [33], а также Бедфордом и Штерном [22, 23], Бедфордом [21]. В первых двух работах волновые явления не рассматривались, а Бедфорд и Стерн определили коэффициент рассеяния для волн, распространяющихся вдоль волокон, и выразили его через вязкоупругие характеристики материала. [c.297]

Изучению ударных воздействий на изотропные тела посвящена обширная литература, частично отраженная в книге Голдсмита [62]. Однако анализу аналогичной проблемы применительно к композиционным материалам в ней уделено мало внимания. Поскольку использование решения задачи об ударном воздействии обычно предусматривает предсказание или предотвращение разрушения материала, ее реалистическая постановка должна учитывать неупругие и нелинейные эффекты. Существенными оказываются также свойства материала при высоких скоростях деформирования, а неоднородность и анизотропия композиционных материалов приводят к увеличению числа возможных форм разрушения. Формы разрушения, характерные для изотропных [c.311]

Теория Герца основана на законе деформирования Р = который был проверен экспериментально при внедрении стальных шариков диаметром 6,35 и 9,525 мм в пластины из бороалюминия и эпоксидного углепластика. Предварительные результаты, представленные на рис. 24 и 25, отчетливо показывают, что для этих материалов требуется более общий закон и что при умеренных силах (-<45кгс) деформирование имеет неупругий характер, различный при нагружении и разгрузке. [c.319]

Рис. 7. Кривая зависимости нагрузка — удлинение при росте трещины в линейно неупругом материале, где В = д, — сШ х 11 — обратимая энертя деформации С = 1йи1 = dW — обратимая работа О = сГд + иg — сумма необратимых энергий (в кончике трещины и общей), рассеянных при отсутствии роста трещины Е= PidUl = dW—необратимая работа.

Неупругие свойства композиционных материалов. Под ред. К. Гераковича, пер. с англ., 16 л. [c.488]

Быстрые нейтроны, а-частицы, протоны, осколки деления и т. д. теряют энергию при прохождении через материалы сначала при неупругих столкновениях производят ионизацию, затем при упругих образуют смещения в решетке. Смещение атома в решетке происходит, если энергия, передаваемая при упругом столкновении, больше примерно 25 эв. Хотя большая часть энергии тяжелых заряженных частиц теряется при ионизации, остается достаточно энергии для смещений в решетке. Так как сечение столкновения для заряженных частиц относительна велико, смещения происходят близко одно к другому, нарушая решетку в относительно небольшом объеме. Обычно смещенные атомы в первый момент обладают энергией, достаточной для вторичных смещений, которые в свою очередь могут привести к смещениям третьего и более высоких порядков. Они образуют локализованные области нарушений в кристаллах, называемые пиками. С другой стороны, сечение соударения быстрых нейтронов (высоких энергий) мало и приводит к смещениям, рассеянным, вдоль нути нейтрона в кристаллической решетке. Как и для тяжелых заряженных частиц, в этом случае могут происходить смещения вторичных и более высоких порядков с образованием изолированных областей разу-порядочения. Радиус действия нейтронов много больше радиуса действия тяжелых заряженных частиц, и большая часть их энергии достаточна для образования смещений. [c.142]

При использовании полимерных композиционных материалов в ответственных конструкциях приходится сталкиваться с необходимостью учета неупругих свойств, особенно в задачах о прогнозировании разрушения. Сравнительно недавно на специальном заседании Американского общества инженеров-механиков (ASME), Хьюстон, США, ноябрь 1975 г., была предпринята попытка дать обзор полученных результатов, указать области дальнейших исследований неупругих свойств композитов и методы их учета при решении конкретных задач. Семь обзорных докладов известных американских специалистов по механике композитов и составили единый по тематике сборник, перевод которого предлагается советскому читателю. [c.5]

В рассмотренном выше изложении неупругого поведения, присущего композитам, многие важные темы опущены. Среди них уменьшение эффективности использования композитов, армированных волокнами, при создании элементов конструкций, нагрул аемых плоской или пространственной системой сил, по сравнению с обычными конструкционными материалами. Потери вызваны уменьшением доли волокон по сравнению с максимальной, которая может быть достигнута на однонаправленном материале. Прочность композита, армированного в плоскости или в пространстве, уменьшается минимум в два раза из-за того, что волокна в отличие от традиционных материалов могут воспринимать нагрузку только в одном направлении. [c.29]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...