Удельные характеристики прочности конструкционных материалов

УДЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.260]

В табл. 14 приведены средние значения а , ао,2 и , а также удельные характеристики прочности конструкционных материалов. При определении удельных факторов прочности приняты верхние значения и Сто д. [c.192]

Удельные характеристики прочности конструкционных материалов [c.193]

Удельная жесткость — это важнейшая характеристика современных конструкционных материалов. В сочетании с хорошей удельной прочностью она позволяет снизить массу конструкции при повышении ее прочности и жесткости. Это особенно важно в самолето- и ракетостроении. [c.426]

Прочность конструкционных материалов, используемых в технике, изменяется в очень широком диапазоне—от 100—150 (10— 15) до 2500—3500 МН/м (250—350 кгс/мм ). Однако выбор материала только по абсолютному значению показателя прочности (оо.г). Од и т. д. не дает правильной оценки возможностей материала. Для создания конструкции (машины) с минимальной массой большое значение имеет плотность (удельный вес) материалов у. С учетом этого возможности материала удобно оценивать значением удельной прочности — отношением характеристики прочности о , и т. д. к плотности (удельному весу) материала, например aJy, aJy, где V, г/см , — плотность (удельный вес) материала. [c.111]

После почти десятилетнего периода поисков и исследований современные композитные материалы получили широкое распространение во многих отраслях современной техники — от космической до производства изделий массового потребления. Высокие удельные характеристики жесткости и прочности и особенности технологии переработки, позволяющие создавать материалы с заданной ориентацией свойств, выдвинули композиты на первый план среди современных конструкционных материалов. Естественно, в связи с развитием и внедрением новых конструкционных материалов возникла необходимость научиться оценивать их прочностные свойства при различных видах нагружения. Не менее важно знать, как технологические (поверхностные дефекты, нарушения адгезионной связи между слоями) и конструкционные (болтовые, заклепочные, клеевые соединения, закладные детали из других материалов) несовершенства изменяют механизм разрушения композитов. В то же время многочисленные попытки анализа и интерпретации имеющихся экспериментальных данных пока еще не привели к исчерпывающему пониманию явления разрушения в композитах. [c.34]

Развитие современной техники требует постоянного улучшения физико-механических и специальных свойств конструкционных материалов, синтеза новых сплавов, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. Наиболее широко в промышленности используется чугун, доля отливок из которого в общем потреблении металла в СССР составляет 23%- Подавляющая часть отливок (около 70%) производится в машиностроении, где широко используются ценные конструкционные и эксплуатационные свойства чугуна — уникальная циклическая вязкость, высокая износостойкость, прочность чугунов высококачественных марок, сопоставимая с прочностью сталей, хорошая обрабатываемость. Такие технологические свойства чугуна, как высокая жидкотекучесть, ограниченные температуры расплава, малая усадка, обеспечивают благоприятные условия для эффективного применения его в производстве деталей машин, независимо от сложности, размеров и веса этих деталей. В то же время основной объем выплавляемого в СССР конструкционного литого чугуна характеризуется низкими показателями, что в значительной мере обусловлено несовершенством плавильного оборудования, плохим качеством доменных чушковых чугунов и литейного кокса. При этом наблюдается тенденция к дальнейшему ухудшению рабочих характеристик исходных шихтовых материалов. Прочностные показатели серых чугунов обычных марок во многих случаях не удовлетворяют условиям работы деталей машин, качество которых в общей массе остается ниже уровня мировых стандартов. Замена чугунных деталей стальными, как правило, неэкономична и сопровождается потерей ценных технологических свойств чугуна. Ь настоящее время удельный вес низкомарочного чугуна в общем выпуске отливок исключительно высок [c.3]

Композиция алюминий — бериллий рассмотрена Тоем 135]. Композицию изготовляли путем диффузионного соединения при горячем прессовании бериллиевой проволоки с алюминиевой фольгой. Были получены хорошие механические свойства (удельный модуль упругости и удельная прочность) при использовании проволоки с прочностью 1,25 ГН/м (125 кгс/мм ). Проводили оценку сопротивления усталости и жаропрочности, которые также зависели от характеристик упрочняющих волокон. Однако вследствие исключительно высокой стоимости тонкой бериллиевой проволоки, обеспечивающей высокую прочность, использование этой композиционной системы для важных конструкционных материалов ограничено. [c.45]

Основными конструкционными легкими материалами являются пластмассы, цветные металлы Mg, Be, Al, Ti и сплавы на их основе, а также композиционные материалы. Особенно перспективны материалы, которые дают возможность снизить массу конструкций при одновременном повышении их прочности и жесткости. Основными критериями при выборе конструкционных материалов в этом случае являются удельные прочность (Тв/ рд) и жесткость Ef pg). По этим характеристикам легкие материалы неравноценны (табл. 13.1). [c.357]

Значительный статистический разброс физико-механических характеристик композита и существенные различия удельных характеристик (например, жесткости, прочности), присущие разным типам материала даже в пределах совокупности композитов одного класса, дополняют картину особенностей композитов как конструкционных материалов, определяющих те осложнения принципиального характера, с которыми в той или иной степени сталкивается проектировщик на разных этапах процесса оптимизации конструкций. [c.169]

Из конструкционных металлов титан по своему распространению в природе находится на четвертом месте после железа, алюминия и магния. За последние два — три десятилетия в научно-технической литературе большое внимание уделяется титану и его сплавам — новым конструкционным материалам с исключительно благоприятным для многих условий эксплуатации сочетанием физико-механических свойств [2, 21, 57, 198—201]. Техническое значение титана и сплавов на его основе определяется следующими данными удельный вес титана 4,5 и, таким образом, титан и его сплавы по этой характеристике являются переходными между легкими сплавами на основе магния и алюминия, и сталями. Высокопрочные титановые сплавы имеют удельную прочность (отношение прочности к единице веса), соизмеримую с самыми высокопрочными сталями. [c.239]

Благодаря высокой механической прочности (1600— 6000 кГ см ), малому удельному весу (1,6—1,9 Г/с, з), высокой термо- и теплостойкости (250—350 °С), хорошим диэлектрическим характеристикам и другим свойствам, стеклопластики выгодно отличаются от других пластмасс и находят самое широкое применение как конструкционные материалы в машиностроении, авиации, судостроении, автомобильной, химической, электротехнической промышленности, в санитарной технике, в производстве бытовых товаров и во многих других отраслях хозяйства. [c.165]

Важной задачей для конструктора является выбор материала и формы сечения детали. К сожалению, конструкционные материалы, имеющие высокие прочностные характеристики, обладают II большей массой. Поэтому желательно иметь критерий, учитывающий прочность материала и его массу. Таким критерием является показатель ств/р, который называется удельной прочностью (здесь ств — предел прочности р—-плотность материала). При выборе конструкционного материала необходимо учитывать его удельные прочностные и жесткостные характеристики, соответствие материала условиям работы конструкции, усталостные характеристики материала, степень освоения технологии обработки материала и его стоимость. В настоящее время в конструкции вертолетов широко применяются композиционные материалы (КМ), имеющие высокую удельную прочность. [c.240]

Характеристики углеродных волокон приведены в табл. 2.3. Они обладают низкой плотностью и высокими прочностью при растяжении и модулем упругости. Следовательно, углеродные волокна имеют высокую прочность и удельный модуль упругости. Наиболее характерной особенностью углеродных волокон является их высокий удельный модуль упругости. Это позволяет с успехом использовать углеродные волокна для армирования материалов конструкционного назначения. Углеродные волокна имеют также низкий коэффициент трения, высокую электропроводность и отрицательный коэффициент термического расширения (вдоль волокон). Они нестойки к окислению в воздушной среде. При [c.39]

Преимущество легких материалов над тяжелыми становится более наглядным при сравнении материалов по их удельной прочности (T hg и удельной жесткости Е/ д. По этим характеристикам первое место занимают композиционные материалы, а сплавы алюминия (дуралюмины) не уступают более прочным легированным конструкционным сталям. [c.61]

К недостаткам технически чистого титана относятся сравнительно невысокая прочность, которая быстро понижается с ростом температуры, а также склонность к ползучести и пониженная усталостная прочность. Эти недостатки устраняются легированием. Прочностные характеристики сплавов титана не уступают характеристикам сталей. По удельной прочности (на единицу массы) титановые сплавы занимают первое место среди конструкционных металлов, что делает их в ряде случаев незаменимым материалом. [c.9]

Оборудование нефтяной и газовой промышленности эксплуатируется в чрезвычайно тяжелых условиях. Долговечность и надежность работы оборудования во многом зависят от технико-экономической характеристики применяемых конструкционных материалов. К ним предъявляются очень высокие требования они должны обладать определенным комплексом прочностных и пластических свойств, сохраняющихся в широком интервале температур хорошими технологическими свойствами, не должны быть дефицитными и дорогими. Во многих случаях предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости материала, особенно к специфическим видам разрушения — водородному охрупчиванию, коррозионному растрескиванию, межкрнсталлитной коррозии и др. Важное значение при выборе конструкционных материалов имеют металлоемкость и масса оборудования. Многие нефтяные и газовые месторождения расположены в отдаленных и труднодоступных районах, во многих районах намечается тенденция увеличения глубины скважин. В связи с этим весьма перспективно использование конструкционных материалов с высокими удельной прочностью, плотностью, коррозионной стойкостью и отвечающих также другим требованиям. К таким материалам относятся прежде всего алюминиевые сплавы, получающие все более широкое применение в нефтяной и газовой промышленности, неметаллические материалы, титан и его сплавы. Эти материалы могут быть использованы также в виде покрытий, что позволяет значительно расширить диапазон свойств конструкционных материалов и увеличить долговечность оборудования. Конструкционный материал должен обладать высокими показателями прочности — времен- [c.23]

Одним из таких материалов является титан и его сплавы. Высокая коррозионная стойкость, коррозионно-механическая прочность, эрозионно-кавитационная стойкость, удельная прочность, нехладноломкость, немагнитность и ряд других физикомеханических характеристик позволяют рассматривать титановые сплавы как материалы, сочетающие в себе свойства разнообразных материалов. Это дает возможность из взаимосвариваемых титановых сплавов одной-двух марок изготавливать такие агрегаты и механизмы, где по условиям эксплуатации требуется применение ряда различных материалов, зачастую несвариваемых между, собой или несовместимых, например, из-за контактной коррозии. Важным преимуществом титановых конструкций является их высокая надежность, обусловленная отсутствием продуктов коррозии в системах, относительно малыми тепловыми деформациями из-за низкого коэффициента теплового расширения, отсутствием струевой коррозии и т. п. История промышленного производства титана кратковременна (20—25 лет), но уже в настоящее время титановые сплавы перестали быть экзотическими материалами и заняли достойное место в ряду широко известных конструкционных материалов. [c.3]

С учетом ВЫСОКИХ значений удельной прочности, ударной вязкости и других ценных характеристик арамидных волокон, по-видимому, перспективно широкое применение армированных пластиков на их основе в качестве конструкционных материалов в самолето-, ракето- и судостроении. Предполагается также рост применения этих материалов для военных целей (пуленепробиваемые жилеты, каски и т. д.) [7]. Перспективность перечисленных областей применения определяется комплексом указанных выше свойств. [c.268]

Требования снижения металлоемкости конструкций при одновременном повышении прочности и надежности обусловливают разработку новых конструкционных материалов, среди которых необходимо выделить композиционные материалы с металлической матрицей. Учитывая широкое использование данного класса материалов при создании конструкций транспортного и химического машиностроения, ракетно-авиационной и космической техники, исследование процессов их разрушения представляет собой важную задачу механики конструкционного материаловедения. В ряду композитов с металлической матрицей особое место занимает бороалюминий — материал на основе алюминия, упрочненного волокнами бора. Бороалюминиевый волокнистый композиционный материал (ВКМ) обладает высокими удельными показателями прочности и жесткости, высокой стабильностью механических характеристик при повышенных температурах. Благодаря уникальным свойствам данного материала, его используют в несущих конструкциях космических аппаратов и авиационной техники [1, 2]. [c.224]

У бериллия очень высокие удельные прочность и жесткость. По этим характеристикам, особенно по удельной жесткости, Be значительно превосходит высокопрочные стали и сплавы на основе алюминия, магния, титана. Бериллий обладает большой скрытой теплотой плавления и очень высокой скрьггой теплотой испарения. Высокие тепловые и механические свойства позволяют использовать бериллий в качестве теплозащитных и конструкционных материалов космических летательных аппаратов (головные части ракет, тормозные устройства космических челноков, оболочки кабин космонавтов, камеры сгорания ракетных двигателей и т.д.). Высокая удельная жесткость в сочетании со стабильностью размеров, высокой теплопроводностью и др. свойствами дают возможность использовать бериллий при создании высокоточных приборов (детали инерциаль-ных систем навигации - гироскопов и др.). [c.115]

Композитные матириалы отличаются повышенной удельной прочностью (отношением характеристик прочности к плотности) в широком интервале температур. Поскольку механические свойства композита определяются в первую очередь свойствами волокон, материал матрицы можно подбирать с учетом других требований — по коррозионной стойкости, теплопроводности и т. д. Особую ценность как промышленные конструкционные материалы имеют армированные волокнами алюминий, никель и их сплавы. [c.177]

Выбор конструкционного материала — не прихоть конструктора, не дань моде — это результат тщательного анализа прочностных, весовых, технологических и эксплуатационных характеристик материалов, имеющихся в распоряжении конструктора. Масса элементов конструкции, испытывающих в основном растягивающие нагрузки, обратно пропорциональна удельной прочности материала, из которого изготовлен элемент (т =5 ((7 в/р) Для элементов, нагруженных сжимаюЩ[ими нагрузками, допускаемыми в эксплуатации, являются напряжения потери устойчивости, т. е. состояние, при котором элемент резко изменяет свою форму, иногда без разрушения материала. Критические напряжения потери устойчивости элемента конструкции (например, стержня) зависят от характеристик жесткости материала, из которого элемент изготовлен, а не от характеристик прочности. Поэтому масса сжатого элемента прямо пропорциональна плотности материала и обратно пропорциональна удельной жесткости т Е/р) Масса слабонагруженных элементов практически не зависит от характеристик прочности материала и пропорциональна только его плотности (т р). Характеристики аэроупругости несущих поверхностей самолета — крыла, оперения в значительной степени определяются их жесткостью, которая может оцениваться, например, частотой собственных колебаний поверхностей (V). В первом приближении частота собственных колебаний крыла большого удлинения может быть оценена как частота колебаний балки [c.346]

Специфические свойства стеклопластиков — это небольшой удельный вес (1,6—1,8 г/см ), высокая механическая прочность, способность работать в условиях повышенных температур и давлений, коррозионная стойкость, низкая тепло- и электропроводность, малая горючесть, устойчивость к действию агрессивных сред и микроорганизмов, хорошая светопроницаемость, погодо- и водостойкость, шумоизолирующая способность и др. Некоторым видам стеклопластиков присущ такой комплекс технических и технологических характеристик, каким не обладает ни один вид традиционных конструкционных материалов или неарглированных пластмасс. Формование изделий из стеклопластиков производится при низких давлениях, по сравнительно простой техноло- [c.64]

Композиционные материалы. Развитие современных летательных аппаратов требует постоянного улучшения характеристик конструкционных материалов, среди которых важнейшими являются удельная прочность Ов/р и удельная жесткость Е/д. Рассмотренные выше однородные или, как их еще называют, гомогенные материалы имеют теоретический резерв в повышении своей прочности в пределах до 0,1 Е. Это значит, что прочность применяемых в настоящее время гемогенных материалов теоретически может быть увеличена на порядок. Однако техническая прочность этих материалов уже близка к предельно до- [c.220]

Первым композиционным материалом, широко вошедшим в практику, стали стеклопластики, что было обусловлено отличной технологией производства стекловолокон. Связующими для стеклопластиков служат полиэпоксидные, полиамидные и обеспечивающие максимальную рабочую температуру до 300... 320°С полиимидные смолы. Эффект тонкого волокна в данном случае дал возмол ность получить предел прочности композиции до 1000. .. 2000 МПа. Но эффект тонкого волокна сам по себе не влияет на удельную жесткость материала. Так, стеклопластики, обладая высокой удельной прочностью, имеют низкий модуль упругости, что сильно снижает их эффективность как конструкционных материалов. Дело в том, что модуль упругости зависит почти исключительно от химической природы твердого тела, возрастая с увеличением энергии связи и уменьшением межатомных расстояний. Технологическими средствами его практически невозможно изменить. Если нужен иной модуль, необходимо также брать другой материал. А материалы, имеющие высокий модуль, во многих случаях не могут быть использованы в конструкциях как гомогенные, т. е. в монолите, по разным причинам из-за низкой технической прочности, хрупкости, нетехнологичности и т. д. Решить это противоречие позволяет волокно. Взяв высокомодульный материал в виде нити, мы можем использовать его высокий модуль и одновременно приблизиться к его теоретической прочности. Самой высокой удельной жесткостью обладают композиционные материалы на основе угольных, борных или бериллиевых волокон. Удельный модуль /р в этих композициях примерно на порядок выше, чем у старых материалов. Соотношения прочностных и жесткостных характеристик различных материалов представлены в табл. 7.1, где — температура начала интенсивного ухудшения характеристик материала. Кроме полимерных применяются металлические матрицы. Первые более технологичны, но менее теплостойки. В настоящее время разработаны [c.221]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...