Двойственность при разрушении материалов

Основное влияние на процесс изнашивания оказывают постоянное возникновение и нарушение фрикционных связей, имеюш.их двойственную молекулярно-механическую природу. В работе [93] дана классификация этих связей, где выделено пять основных видов в зависимости от характера взаимодействия материалов, когда имеет место упругое или пластическое оттеснение материала, микрорезание, разрушение окисных пленок или разрушение основного материала в результате адгезии (молекулярного взаимодействия, табл. 16). Износ связан с многократным нарушением фрикционных связей. Таким образом, I—III виды фрикционных связей возникают при механическом взаимодействии материалов микровыступов, IV — при механическом (упругопластический контакт пленок) или молекулярном (схватывание пленок) и V вид—при молекулярном взаимодействиях [c.231]

В более ранних исследованиях [1—3] было показано, что плазменное покрытие оказывает на процессы деформирования и разрушения твердых тел двойственное влияние в одном интервале температур и напряжений оно упрочняет основной материал, в другом — разупрочняет. Аналогичное воздействие, но с противоположным эффектом на основной материал оказывает диффузионный слой, образованный при дополнительной пос.ле напыления термообработке. Такое воздействие покрытия на твердое тело обусловлено динамикой дислокаций у поверхности раздела. Взаимодействие дислокаций с границей раздела определяется свойствами а) напыленного покрытия, изобилующего порами, примесями, окислами, в котором при приложении напряжений могут преждевременно зарождаться трещины, приводящие к разрушению композиций б) контактной зоны, формирующейся непосредственно при напылении покрытий и представляющей собой тонкий слой на поверхности основы в) диффузионного слоя, образовавшегося при отжиге и представляющего собой твердый раствор напыляемого материала в основе. [c.104]

Расчетные методы износостойкости строятся на физических трактовках процесса изнашивания. Остановимся только на некоторых методах, подтвержденных экспериментальными данными. И. В. Крагельский [43] исходит из того, что взаимодействие поверхностей имеет двойственную молекулярно-механическую природу. Молекулярное взаимодействие обусловлено взаимным притяжением двух твердых тел, их адгезией, а механическое — взаимным внедрением элементов сжатых поверхностей. В зависимости от величины адгезии и относительной глубины внедрения будут иметь место упругое оттеснение материала пластическое оттеснение срез внедрившегося материала схватывание пленок, покрывающих поверхности твердых тел, и их разрушение схватывание поверхностей, сопровождающееся глубинным выравниванием материала. [c.88]

Исследования в области механики контактных взаимодействий, химических и диссипативных процессов в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся материалов показывают, что материал в указанных зонах в процессе трения резко изменяет свое физическое состояние, меняя механизм контактного взаимодействия. Происходят существенные изменения в суб- и микроструктуре приповерхностных микрообъемов. Изучение кинетики структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойств активных микрообъемов поверхности, элементарных актов деформации и разрушения, поиск численных критериев оптимального структурного состояния, оценок качества поверхности должны быть фундаментальной основой в поисках материалов и сред износостойких сопряжений. В настоящее время исследованы закономерности распределения пластической деформации по глубине поверхностных слоев металлических материалов, кинетика формирования вторичной структуры, процессы упрочнения, разупрочнения, рекристаллизации, фазовые переходы, которые, в свою очередь, зависят от внешних механических воздействий, состава, свойств трущихся материалов и окружающей среды. Важное значение в физике поверхностной прочности имеет определение связи интенсивности поверхностного разрушения при трении и величины развивающейся пластической деформации. Сложность указанной проблемы заключается в двойственности природы носителей пластической деформации. Дислокации, дисклинации и другие дефекты структуры являются концентраторами напряжений, очагами микроразрушения. В то же время движение дефектов (релаксационная микропластичность) приводит к снижению уровня напряжений концентратора, следовательно, замедляет процесс разрушения. Условия деформации при трении поверхностных слоев будут определять преобладание одного из указанных механизмов, от которого будет зависеть интенсивность поверхностного разрушения. Межатомный масштаб связан с характерным сдвигом, производимым элементарными носителями пластической деформации (дислокациями). В легированных металлических системах величина межатомного расстоя- [c.195]

Наиболее распространенная точка зрения на макроскопическое разрушение исходит из признаков двойственного характера сопротивления разрушению каждый материал в зависимости от условий деформации может разрушаться от действия растягивающих (нормальных) напряжений (путем отрыва) или касательных путем поперечного или продоль- [c.187]

В основу попыток построения теории механических свойств были положены взгляды о двойственной природе разрушения материалов. Каждый материал, обладая двумя видами сопротивления разрушению — сопротивлением срезу и сопротивлением отрыву, в зависимости от характера напряженного состояния может разрушаться путем среза (вязко) и путем отрыва (хрупко). [c.189]

Таким образом, процесс усталостного разрушения, имеющий двойственную природу, макроскопически в среднем можно описать с энергетических позиций как непрерывный. В микрообъеме макроскопически непрерывному процессу разрушения соответствует дискретное нарушение сплошности материала в одном из циклов нагружения. Этот процесс хорошо характеризуют соотношения (257) и (258), [c.253]

Все эти процессы упругопластического деформирования, молекулярного взаимодействия, тепловые, окислительные и вызываемые ими изменения физико-механических и химических свойств металлов в поверхностно-активном слое в конечном счете и определяют изнашивание трущихся поверхностей реальных деталей машин. Анализируя эти процессы, И. В. Крагельский обращает внимание на двойственную молекулярно-механическую их природу молекулярное взаимодействие обусловлено взаимным притяжением двух твердых тел, их адгезией механическое — взаи.м-ным внедрением элементов сжатых поверхностей. Он выделяет пять основных видов нарушения фрикционных связей, обусловливающих характер изнашивания (рис. 25). Упругое оттеснение материала / характеризуется отсутствием остаточных деформаций. Разрушение в зонах фактического касания и отделение частиц износа происходит лишь после многократного повторения нагружения. Пластическое оттеснение материала // характеризуется появлением остаточной (пластической) деформации. Число циклов нагружения, приводящее к разрушению основы, сравнительно мало (малоцикловая усталость). С увеличением нагрузки [c.75]

Таким образом, действие среды на процесс разрушения стеклопластика носит двойственный характер. С одной стороны, облегчается разрушение из-за снижения поверхностной энергии при попадании среды в вершину трещины, ас другой.-снижается концентрация напряжений в вершине трещины. При высоких напряжениях, которые достаточны для разрыва химических связей, среда не успевает повлиять на развитие трещины или оказывает влияние только на протяжении начального короткого этапа, и ее роль сводится к тому, что она облегчает развитие поверхностных дефектов, уменьшая разрушающее напряжение, и вступает во взаимодействие с активными участками материала, образовавшимися по месту разрыва химических связей. При этом на вновь образовавшихся поверхностях разрушения химический состав материала изменяется, однако эти изменения пренебрежимо малы. В данном случае разрушение стеклопластика практически определяется действием одного напряжения. [c.159]

В основу попыток построения теории механических свойств положены взгляды о-двойственной природе разрушения материалов. Каждый материал, в зависимости от условий нагружения и характера напряженного состояния, может разрушаться как путем среза (обычно вязко) под действием касательных напряжений, так и путем отрыва (обычно хрупко) под действием растягивающих напряжений или растягивающих деформаций. Следовательно, один и тот же материал обладает двумя видами сопротивления разрушению сопротивлением срезу и сопротивлением отрыву. [c.31]

В отличие от монокристаллов механическое двойникование в поликристаллах играет, согласно современным представлениям [22], роль только дополнительного механизма деформации, который не вносит заметного вклада в пластичность материала, однако существенно влияет на протекание скольжения при низких температурах, как бы моделируя скольжение за счет локальных концентраций напряжения. Важно отметить при этом двойственную роль механического двойникования, которое из-за пониженной релаксационной способности материала, связанной с высокими значениями сопротивления движению дислокаций при низких температурах, может вызывать раскрытие хрупких микротрещин и последующее разрушение без заметной пластической дефюрмации (особенно в жестких схемах нагружения с элементами растяжения). [c.56]

Термоциклическое нагружение происходит при специфических условиях, основными из которых являются неизотермическое деформирование материала, обусловливающее различную интенсивность накопления повреждений в первой и второй частях цикла одновременное накопление статического и циклического повреждений в течение каждого цикла разнородный характер повреждений (принтах материал подвергается более или менее длительному воздействию статической нагрузки с соответствующим повреждением границ зерен, а при тш — кратковременному унругопластическому деформированию, при котором деформации развиваются главным образом за счет сдвигов в теле зерен). Двойственный характер накапливаемого повреждения определяет и особый вид циклического упрочнения при термоусталости, выражающийся в чередовании процессов упрочнения и разупрочнения. Все эти обстоятельства проявляются и в характере разрушения при, термоциклическом нагружении, который, как упоминалось, является более сложным, чем при простых видах нагружения—механической усталости и длительном статическом нагружении. [c.98]

Наиболее распространенная точка зрения на макроскопическое разрушение исходит из признаков двойственного характера сопротивления разрушению каждый материал в зависимости от условий деформации может разрушаться от действия растягивающих (нормальных) напряжений (путем отрыва) или касательных путем поперечного или продольного среза или сдвига. Тот или иной вид разрушения определяется соотношением указанных напряжений и соотношением сопротивлений материала разрушению путем отрыва и среза при данных условиях нагружения (рис. 14.7). Однако природа разрушения, определяющаяся его микроскопической картиной, значительно еложнее и недостаточно изучена. [c.203]

Видя слабости позиций механической теории, исследователи выдвинули гипотезу о специфическом взаимодействии клеевого слоя и склеиваемого материала, охватывающем физические, термодинамические и химические процессы. Это взаимодействие объясняли с помощью различных теорий адгезии. В литературе [5, S. 21 14, с. 14 44 45 46, с. 7 47 48] описаны следующие из них адсорбционная (молекулярная), электрическая (электронная, электростатическая), химическая, диффузионная, термодинамическая, микрореологическая, электрорелаксационная, электромагнитная. Многочисленность, на первый взгляд, теорий связана с двойственностью понимания адгезии и в некоторых случаях с субъективными факторами (например, с нежеланием вовремя признать абсурдность взглядов). Указанная двойственность обусловлена тем, что, с одной стороны, адгезию рассматривают как процесс формирования соединения двух поверхностей, который, конечно же, может иметь свой механизм, с другой — ее представляют как итог этого процесса — связь поверхностей, которая также может характеризоваться своим механизмом. Сложность изучения адгезии состоит в том, что на практике не происходит так называемого адгезионного разрушения — разрушения по первоначальной границе контакта партнеров. Объем взаимодействующих фаз на много больше, чем объем границы контакта, а следовательно, и их дефектность превышает дефектность в зоне соприкасающихся поверхностей. Разрушение клеевых соединений происходит по одному из слабых слоев, преимущественно пограничных [60], а потому нельзя точно сопоставить результаты испытания на прочность адгезионного соединения и данные расчетов, которые вытекают из той или иной гипотезы о причине связи поверхностей. [c.448]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...