Напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя

Изучение физических закономерностей изменения структурно-фазо-вого и напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя деталей при трении, накопление и обобщение результатов экспериментальных исследований и опыта эксплуатации трибосистем различного вида и назначения позволили определить физические основы структурной модификации материалов трибосистем. В главе 6 показано, что в качестве физической основы структурной модификации выступают закономерности фазовых переходов, определяемые уровнем потенциала Гиббса или свободной энергией системы. А переход из одного фазового состояния в другое сопровождается существенным изменением внутреннего строения и физических свойств системы. Фазы выступают в качестве элементов структуры любого материала (сплава, [c.268]

Численный пример. Рассмотрим случай экспериментального анализа напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя цилиндрического образца стали 35Х при обжатии его в торец плоскопараллельными бойками. [c.153]

Напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя обжимаемых цилиндров [c.274]

Как следствие равенств (9-53), получаем равенства (9-54). Заметим, что равенства (9-53) содержат неизвестную константу т, тогда как в равенства (9-54) совершенно не входит неизвестных констант, и они дают вполне определенную, единую для всех случаев анализа напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя бочки при обжатии зависимость, связывающую между [c.279]

Пример расчета напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя обжимаемого цилиндра [c.283]

Пример использования первой группы приемов экспериментального изучения напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя круглого цилиндра при обжатии его в торец плоско-параллельными бойками был приведен ранее в главе сжатие . [c.431]

Авторами проведен анализ совместного влияния коэффициента трения /и, и параметра плотности контакта на распределение давления под штампом и размер и положение контактных зон [25], а также исследовано напряженно-деформированное состояние поверхностных слоев при различных параметрах микрорельефа поверхности [26. [c.422]

Металлографический анализ показал, что напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя одновременно влияет на травимость структуры белого слоя, которая уменьшается при приближении к условиям всестороннего равномерного сжатия. [c.98]

Механизм образования макронапряжений в процессе механической обработки. Деформированный металл поверхностного слоя детали после механической обработки находится в напряженном состоянии, в нем возникают остаточные напряжения макро-и микронапряжения и напряжения 3-го рода (искажения кристаллической решетки) при этом глубина проникновения последних больше, чем остальных. [c.55]

Наряду с разрушением и образованием связей, обусловленными межатомными и межмолекулярными взаимодействиями, относительное скольжение сопровождается деформированием материала поверхностных слоев в зонах фактического касания. Сопротивление скольжению, обусловленное этим деформированием, называют деформационной составляющей силы внешнего трения. Ее величина существенно зависит от вида деформаций в зонах фактического касания. Анализ напряженного состояния в зонах реального контакта и проведенные исследования показывают, что обычно более жесткие микронеровности одного нз контактирующих тел внедряются в менее жесткую поверхность другого. Различие в жесткостях контактирующих тел объясняется механическими и геометрическими неоднородностями свойств поверхностных слоев. [c.191]

Усталостное и абразивное изнашивания, как правило, сопровождаются адгезионным изнашиванием [66]. В этих случаях в локальных зонах фактического контакта происходит интенсивное молекулярное (адгезионное) взаимодействие, силы которого превосходят прочность связи между отдельными элементами надмолекулярных образований или полимерных молекул, находящихся в напряженно-деформированном состоянии. Происходит поверхностное разрушение материалов, продукты которых образуют более или менее устойчивые участки пленки ( третье тело ), последние в результате дальнейшего фрикционного воздействия диспергируются. Этот процесс может многократно повторяться. Описанный механизм фрикционного переноса способствует уменьшению интенсивности изнашивания полимеров, имеющих пластический характер деформирования. Жесткие аморфные полимеры плохо образуют слои переноса и в условиях трения без смазки интенсивно изнашиваются. [c.65]

Исследования напряженного состояния поверхностного слоя сварных соединений без термической обработки после пластического деформирования показали, что обкатка приводит к перераспределению остаточных напряжений. В результате благоприятного распределения остаточных напряжений происходит повышение усталостной прочности соединений, выполненных сваркой трением. [c.192]

Расположение верхней границы зависит от скорости резания, длины контакта, толщины срезаемого слоя и свойств обрабатываемого металла. На рис. 80, б показана микроструктура поверхностного слоя обточенного образца. Кристаллиты имеют вытянутый характер, а феррит как более мягкая составляющая структуры вытеснен на поверхность. Напряженно-деформированное состояние материала в этой зоне характеризуется наличием значительных (конечных) пластических деформаций, уменьшением скорости деформации ej, увеличением интенсивности деформации ег и напряжений а. Величина деформаций в некоторых случаях достигает 100—150%. На поверхности этой зоны образуется тонкая пленка окислов. [c.119]

Для объяснения барьерного эффекта поверхностного слоя предложены механизмы, рассмотренные в [541]. К ним относят наличие поверхностных концентраторов напряжений, действия сил изображения, а также возможность самой поверхности генерировать дислокации. Все эти факторы можно объединить в один — особую роль поверхности в обмене энергией с окружающей средой. Это обусловливает тот факт, что аномальное поведение поверхности проявляется при различных видах напряженно-деформированного состояния, в том числе и при одноосном растяжении, однако наличие градиента напряжений усиливает этот эффект, в особенности в области низких напряжений при циклических нагрузках [8]. [c.337]

Рассмотрим круговую замкнутую усеченную ортотропную коническую оболочку, собранную из т слоев, каждый из которых армирован волокнами постоянного сечения либо в меридиональном, либо в окружном направлении. Примем также, что условия нагружения и закрепления оболочки не зависят от угловой координаты, а внешние поверхностные и контурные нагрузки не имеют угловой составляющей. При перечисленных условиях направления осей ортотропии совпадают с направлениями координатных осей, напряженно-деформированное состояние оболочки осесимметрично, а угловая составляющая вектора перемещений и все связанные с ней величины обращаются в нуль. [c.229]

О соотношении модулей упрочнения при однородном и неоднородном напряженных состояниях для некоторых из исследованных материалов можно судить по данным, приведенным в табл. 19. Существенное влияние градиента напряжений на интенсивность протекания процессов пластического деформирования в поверхностных слоях циклически деформируемых образцов из различных металлов отмечено также в работе [208], в которой было найдено, что при изгибе при одном и том же напряжении относительное число зерен, охваченных пластической деформацией, уменьшается с увеличением градиента напряжений. На рис. 125 выполнено сравнение результатов исследования площади петли гистерезиса D, измеренной на стадии стабилизации процесса неупругого деформирования по методике, описанной в параграфе [c.171]

Работоспособность материалов в условиях контактного взаимодействия во многом определяется возможностью самоорганизации структуры поверхностных слоев применительно к действующей схеме напряженно-деформированного состояния [20, 120]. В качестве примера можно сослаться на понятия эксплуатационная шероховатость [55], третье тело [83], формирование которого подробно обсуждается в гл. 2. [c.10]

Глубина поверхностного слоя с разрушенной кристаллической структурой зависит от качества обрабатываемого металла, от его напряженного состояния, т. е. от скорости резания и давления, а следовательно, от размеров сечения снимаемой стружки и геометрии инструмента. Для достижения возможно меньшего деформирования в поверхностном слое необходимо чистовую.обработку производить с возможно меньшим сечением стружки. [c.421]

Анализ состояния поверхностных слоев трущихся тел дал основание авторам работы [41 ] рассматривать две различные формы напряженно-деформированного состояния при треНии. [c.33]

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]

Прочность — главный критерий работоспособности большинства деталей, характеризующий длительную и надежную работу машин. Этим критерием оценивают способность детали сопротивляться разрушению или пластическому деформированию под действием приложенных к ней нагрузок. Основы расчетов на прочность изучают в курсе Сопротивление материалов . В курсе Детали машин общие законы расчетов на прочность рассматривают применительно к конкретной детали и придают им вид инженерных расчетов. Прочность деталей машин (особенно при переменной внешней нагрузке) зависит от концентрации напряжений, а также от физико-механического состояния поверхностного слоя (остаточных напряжений и других факторов). [c.18]

При анализе напряженно-деформированного состояния материала в процессе разделительных операций листовой штамповки установлено, что в зоне близ режущих кромок инструмента происходит утонение материальных волокон поверхностные слои заготовки фактически расплющиваются и образуют твердую полированную поверхностную пленку. После окончания процесса вырубки эта пленка обнаруживается в виде блестящих поясков в верхней части образовавшегося в листе отвер- [c.21]

При движении микронеровности перед ней возникает волна из деформированного материала поверхностного слоя, отдельные участки которого подвергаются сложным напряжениям растяжения и сжатия. За микронеровностью материал находится в растянутом состоянии. [c.36]

То же в полной мере относится к прочности связи между двумя полимерными материалами. Молекулярная адгезия (силы взаимодействия на единицу площади между поверхностными слоями двух разнородных твердых или жидких тел, приведенных в соприкосновение), не может отождествляться с характеристиками механического поля (локальными напряжениями, деформациями, энергиями), определяемыми, например, из анализа напряженного состояния по задаваемым или измеряемым макроскопическим механическим параметрам (силам, перемещениям и др.). Однако именно характеристики напряженно-деформированного состояния (точнее, их предельные значения, вызывающие разрушение на границах многоэлементной системы) являются теми техническими понятиями, аналогичными технической прочности, которые представляют практический интерес для технологов и конструкторов резиновых многослойных изделий. [c.253]

Увеличение микротвердости в этом случае, по-видимому, связано как с более благоприятными условиями напряженно-деформированного состояния, так и с более интенсивным воздействием потока газов на поверхностный слой металла. [c.97]

Взаимное внедрение и деформация поверхностей трения обусловливают напряженно-деформированное состояние поверхностных слоев. Упругопластическая деформация является основным процессом, определяющим характеристики внешнего трения. Это объясняется ее непосредственным участием в процессах контактирования и сопротивления перемоцению при трении, а также в процессах теплообразования, формирования эксплуатационного состояния поверхности, сил трения и поверхностного разрушения. [c.64]

Трение является диссипативным процессом, в котором основная часть работы внешних сил затрачивается на поглош,ение энергии материалом поверхностных слоев и образование теплоты. Процесс диссипации реализуется упругопластической деформацией поверхностных слоев металлов. При этом напряженно-деформированное состояние поверхностных слоев при трении имеет свои особенности. Так, в отличие от объемного напряженно-деформированного состояния, при трении максимальные напряжения возникают в микрообъемах поверхностного слоя. В связи с дискретностью контакта это происходит неодновременно и зависит от степени дискретности и условий трения, например, скорости скольжения. Так как в каждом микрообъеме при трении происходит циклическое изменение знака напряжений, то создаются условия для проявления эффекта Баушиигера. Одновременность деформации и диффузии элементов среды накладывает особенности на механизм пластической деформации, который определяется также важным следствием активации поверхностных слоев — увеличением дефектности структуры металлов и сплавов. В целом в механизме разрушения поверхностных слоев при трении первична упругопластическая деформация. Однако особенности и специфичность механизма пластической деформации до сих пор не позволили разработать физические основы и раскрыть закономерности поверхностного разрушения при трении. [c.5]

В целях определения напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя бочки изучали искажение прямоугольной коор динатной сетки, нанесенной на поверхность типографским способом Размеры отдельных ячеек этой сетки тщательно измеряли до деформа ции и в нескольких стадиях процесса обжатия испытуемого цилин Дра. Опытные данные удалось хорошо аппроксимировать аналити чески и построить вспомогательную таблицу, с помощью которой 26 [c.26]

Анализ явлений, происходящих н поверхностных слоях тру цихся тел и на границе их раздела при нop aльныx условиях трения, приводит к необходимости рассмотрения всех трех форм напряженно-деформированного состояния. На границе раздела твердых фаз происходит [c.45]

Наряду со структурно-фазовыми изменениями при поверхностной модификации в алюминиевом сплаве происходит изменение напряженно-деформированного состояния тонкого поверхностного слоя. Установленные изменения межплоскостного расстояния d и уширения бреггов-скнх рефлексов при имплантации позволили рассчитать микронапряжения первого рода и определить напряжения второго рода, используя зависимости [88, 89] с разделением эффектов уширения, обусловленных микронапряжениями второго рода и конечными размерами блоков мозаики [c.177]

Современные науки - физика твердого тела и материаловедение обосновали и убедительно показали взаимосвязь химического состава, струк1уры и свойств твердых тел, и в частности конструкционных н инструментальных материалов. Особенность условий эксплуатации материалов в трибосистеме, т.е. в условиях трения и изнашивания, состоит в том, что поверхностные слои контактирующих деталей испытывают разнообразное энергетическое воздействие, находясь в сложном напряженно-деформированном состоянии. Статические и динамические нагрузки инициируют высокие внутренние напряжения и выз(.1вают упругие и пластические деформации, которые в условиях эксплуатации приводят к усталости и разрушению (изнапшванию) поверхностного слоя. [c.268]

На наводороживание влияет относительно тонкий поверхностный слой, имеющий специфическое напряженно-деформированное состояние. Он появляется в результате механической или термической обработки металла и значительно отличается от глубинных слоев и по своей микроструктуре. Накопление дислокаций и формирование растягивающих внутренних напряжений благоприятствует возникновению субмикро- и микроколлекторов, заполняющихся молизующимся в них водородом, диффундирующим через тонкий поверхностный слой стали. [c.449]

Изучение нагружения при нормальном трении [41, 71] поз-волило выделить три зоны напряженно-деформированного состояния первая зона — граничный слой смазки, вторая и третья — поверхностные и нижележащие слои металла. [c.34]

Следует отметить, что описанная теория деформируемости Г. А. Смирнова-Аляева справедлива для процесса осадки. Ее применение для других случаев обработки металлов давлением с иным законом изменения напряженно-деформированного состояния в процессе деформирования перед разрушением еще не доказано. На наш взгляд, теория разрушения должна учитывать историю деформирования металла. Действительно, опыты Г. А. Смирнова-Аляева по осадке необточенных цилиндров из калиброванного металла (поверхностный слой получил предварительно существенную степень деформации) показали пониженную пластичность [141, 143], т. е. разрушение происходило раньше, чем металл достиг предельного состояния (пунктирная кривая на рис. 3). Варьируя условия осадки таких необточенных цилиндров, можно было бы получить для них также диаграмму зависимости критической степени деформации от показателя напряженного состояния, которая будет отличаться от диаграммы на рис. 3. Для каждого сложного процесса, состоящего в одном случае из осадки, в другом калибровки и осадки и т. д., имеется своя диаграмма. Сложность накопления такого числа экспериментальных данных очевидна. Ниже, во П главе, будет показано, что для оценки возможности разрушения в различных процессах обработки металлов давлением можно обойтись одной диаграммой пластичности. На наш взгляд, преимущество теории Г. А. Смирнова-Аляева перед другими теориями деформируемости состоит в том, что она пользуется правильным определением меры пластичности — степенью деформации в формулировке А. А. Ильюшина. Выбран удачный показатель напряженного состояния, процесс разрушения рассматривается локально, т. е. эта теория связывает напряженное [c.27]

Полагаем, что разделение происходит в слое (рис. 1.1), размер которого является постоянной материала, при достижении в нем главным удлинением Л2 критического значения Л/.. Напряженно-деформированное состояние слоя считаем однородным и учитываем, что при определенном значении деформации происходит уменьшение напряжений. Нри отсутствии взаимодействия в слое, что соответствует фактическому разделению, происходит образование двух новых поверхностей. Нри этом энергия связи, заключенная в слое взаимодействия, аккумулируется в поверхностных слоях и частично рассеивается. В процессе разделения полусплошная среда движется внутри слоя взаимодействия, разделяя вновь образовавшиеся поверхности и устойчиво деформированный материал. Данный [c.191]

Упругое оттеснение металла происходит в результате упругой деформации отдельных микронеровностей на поверхности трения, когда нагрузка воспринимается этими микронеров-ностями. Сначала микронеровности деформируются упруго, а при дальнейшем увеличении нагрузки — пластически, вызывая п л а с-т и ч е с к о е оттеснение металла. Поверхностные слои металла при пластическом деформировании упрочняются, микронеровности выглаживаются. Повторное нагружение поверхности вызывает пластическую деформацию микронеровностей уже при ббльшей нагрузке. В результате многократного повторного деформирования в поверхностном слое металла сначала образуется строчечная структура, а затем после использования всех плоскостей скольжения металл в этом слое приходит в состояние перенаклепа и делается хрупким. Многократные растягивающие напряжения, возникающие в поверхностном слое под действием сил трения, приводят к образованию микротрещин [c.8]

Охлаждение всегда вызывает появление в металле напряжений, которые можно разделить на термические и структурные. Термические напряжения возникают в лю бом теле при неравномерном изменении температуры в его объеме. При интенсивном о.хлаждении тела, имевшего первоначально равномерную температуру, в поверхностных слоях, где температура понижается быстрее, чем во внутренних, возникают напряжения растяжения, и металл здесь оказывается в состоянии трехос-1ЮГ0 растяжения. В этих условиях чрезвычайно легко происходит разрущение металла и в нем появляются поверхностные трещины. Структурные напряжения возникают нз-за неравенства плотностей исходной и образующейся фаз. Они создают сложную схему напряженно-деформированного состояния, которое накладывается на термические напряжения. В итоге опасность разрущения возрастает. Разрущение или коробление деталей при закалке —одна из главных трудностей при термической обработке. Поэтому во всех случаях стремятся к наименьшей допустимой скорости охлаждения. [c.167]

Процессы изнашивания всегда протекают при активном взаимодействии с внешней средой. Это взаимодействие обычно рассматривается с точки зрения образования граничных пленок, адсорбционного понижения прочности и пластификации поверхности, химического модифицирования поверхностных слоев. Механические свойства большинства кристаллических материалов обусловлены поведением дислокаций, изменяющимся при взаимодействии поверхности с внешней средой. Влияние среды на процессы деформации металлов начинается с уменьшения поверхностной энергии при физической адсорбции и продолжается в виде физических и химических процессов [18]. Активизация этих процессов существенно усиливается при наличии напряженного состояния поверхностных слоев, при массопереносных процессах, а также при деформировании слоев [6]. [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...