Анизотропия и конструкционная прочность

Анизотропия и конструкционная прочность [c.177]

В третье издание книги введены новые г-лавы анизотропия механических свойств (гл. 10), анализ структуры изломов (гл. 11), статистические представления о деформации и разрушении (гл. 12), деформация и разрушение от термических напряжений (гл. 22), подобие и отклонения от него, моделирование и масштабный фактор (гл. 25), конструкционная прочность и пути ее повышения (гл. 27). Исключена глава некоторые закономерности влияния состава и структуры на механические свойства. Вопрос, поставленный в этой главе, чрезвычайно широк и охватывает почти необозримую область разнообразнейших сплавов, керметов и других материалов. Одновременно этот вопрос очень труден, так как большинство работ содержит эксперименталь- [c.16]

Весьма большое значение для правильной оценки конструкционной прочности материала имеет направление вырезки образцов, с учетом направления максимальных нагрузок в конструкции и с учетом анизотропии механических свойств материала. [c.328]

Практическая бесплодность дальнейших уточнений легирующего состава конструкционных марок стали и вместе с ней необходимость решения комплексной проблемы повышения прочности и надежности путем упрочняющей обработки выдвинули в начале 60-х годов на первый план задачу улучшения металлургического качества стали. Многочисленными исследованиями было показано, что серьезным препятствием к использованию возможностей термического, а равно и термо-мехапического упрочнения стали являются ее дефекты металлургического происхождения неметаллические включения, газы, анизотропия (неодинаковость) механических свойств, ликвационные образования, дефекты кристаллизационного строения. [c.197]

Характерным свойством слоистых пластиков является анизотропия их механических свойств. Это означает, что изделия из таких пластмасс должны нагружаться главным образом в направлении их максимальной прочности. Нужно учитывать, что слоистые пластики стоят намного дороже традиционных конструкционных материалов, и поэтому необходимо в максимальной степени использовать их возможности. При создании изделий из армированных пластиков надо по возможности избегать нагружения изделий в направлении, перпендикулярно слоям, или же на сдвиг силами, действующими в плоскости слоев (рис. 27, б). [c.101]

Искусственные фафиты, обладают совершенным кристаллическим строением, высокой анизотропией свойств (коэффициенты теплопроводности пирографита вдоль и поперек слоев, соответственно, равны 372 и 1,16...3,5 Вт/(м К)) и являются высокотемпературным конструкционным материалом. Для этих графитов характерно увеличение прочности и модуля упругости при нагреве. До температур 2200...2400°С прочность технического графита повышается на 40...60% и лишь при дальнейшем нагреве начинает снижаться. При температуре выше 1700°С появляется ползучесть. Удельная прочность при нагреве сохраняется высокой (для пирографита o/pq= 1,1 Ю" м). [c.331]

В справочнике приведены данные, необходимые для оценки прочности и жесткости деталей машин, расчетные формулы и данные по анизотропии прочности и упругих свойств различных конструкционных материалов, а также рекомендации по учету, регулированию и использованию анизотропии этих материалов. Рассмотрены способы оценки прочности деталей из анизотропных материалов по результатам механических испытаний образцов материалов. [c.2]

Во втором издании справочника переработаны и дополнены разделы, в которых излагаются общие математические закономерности, принятые для описания деформаций и прочности анизотропных конструкционных материалов. Дополнительно рассмотрены вопросы анизотропии разрушающих деформаций, важные для материалов малой жесткости, а также особенности тензометрии, связанные с анизотропией упругих свойств. Расширены разделы, посвященные свойствам армированных композитов. [c.4]

Значительная анизотропия натуральной древесины в стволе обеспечивает высокую прочность растущего дерева [2]. В таких изделиях из древесины, в которых траектории действия главных напряжений не совпадают с направлением волокон, прочность оказывается сниженной. В этом случае применяются конструкционные материалы на основе древесины. Древесные слоистые пластики и фанера имеют не такую схему анизотропии, как натуральная древесина, что объясняется предварительной механической переработкой древесины в лущеный шпон с последующей термохимической его обработкой. [c.13]

В справочнике приведены диаграммы и поверхности анизотропии для различных конструкционных материалов. В тех случаях, когда не оказалось достаточного числа исходных характеристик для построения поверхностей, приведены графики (в декартовых координатах) или кривые (в полярных координатах) для одной из плоскостей симметрии материала. Диаграммы, поверхности и кривые строятся в этой главе для характеристик упругой деформативности, а в главе 3 и для характеристик прочности материалов по той же методике. При этом используются экспериментально определенные характеристики материала в главных и диагональных направлениях и аналитически подсчитанные их величины в промежуточных направлениях. [c.60]

Анизотропия механических свойств, присущая ряду классов конструкционных материалов, таких как различного рода композиты и др.,. вносит в проблему создания критериев прочности этих материалов значительные трудности. [c.144]

Сопоставление теоретических кривых, построенных по различным критериям прочности с экспериментальными значениями предельных напряжений, позволяет выявить степень пригодности этих критериев для данной пластмассы. Так, сопоставление различных критериев прочности с опытными значениями предельных напряжений, полученных при плоском напряженном состоянии, показало [50] ограниченную применимость к жестким пластмассам первой и второй классических теорий прочности. Первая теория прочности применима к плоским напряженным состояниям, близким к одноосным растяжению и сжатию, а вторая теория прочности — только к одноосному растяжению. Так, для определения несущей способности деталей из стеклопластиков необходимо выбрать соответствующую теорию прочности с учетом того, что конструкционные стеклопластики являются неоднородными материалами и полимерное связующее обладает вязко-упругими свойствами. Для стеклопластиков с хаотическим расположением волокна, которые в первом приближении можно считать квазиизотропными, существующие теории прочности применимы только в условиях кратковременного нагружения. Ориентированные стеклопластики в общем случае являются неоднородными анизотропными или ортотропными материалами. Как однородные анизотропные материалы их можно с приближением рассматривать только при нагружении вдоль осей анизотропии [99]. [c.143]

Бериллий по сравнению с другими конструкционными металлами, в том числе титаном, обладает значительно более высокой удельной прочностью (и сохраняет ее вплоть до 600—650° С) (рис. 202). Однако недостаток его — повышенная хрупкость при комнатной температуре и сильная анизотропия свойств (различие их в продольном и поперечном направлениях), проявляемая в изделиях, полученных обработкой давлением. Последнее объясняется анизотропией свойств гексагональных кристаллов бериллия, ориентирующихся при обработке давлением в опреде ленном направлении. Например, предел прочности при растяже- [c.485]

Особенностью бетона, как конструкционного материала, является хрупкость и резкая анизотропия механических качеств. Бетон значительно хуже сопротивляется растяжению, чем сжатию, и склонен к хрупкому растрескиванию даже при небольших напряжениях растяжения. Предел прочности его на растяжение в 10—20 раз меньше предела прочности на сжатие. [c.186]

Критерии прочности и пластичности, рассмотренные в предыдущих параграфах, справедливы для традиционных конструкционных материалов — однородных и изотропных. Однако в последнее время в различных областях техники, в том числе и в строительстве, все большее распространение получают новые, так называемые ком-позиционные материалы (композиты). Композит представляет собой полимерную или металлическую матрицу, армированную высокопрочными волокнами (стеклянными, угольными и т. п.). Отличительными признаками этих материалов являются их неоднородность и, как правило, ярко выраженная анизотропия свойств. Последнее обстоятельство находит отражение в том числе и в прочностных свойствах композитов. [c.389]

Древесину используют в качестве конструкционного материала в различных отраслях промышленности (автомобильной, мебельной, сельскохозяйственном машиностроении и др.). Достоинствами древесины является высокая удельная прочность, хорошее сопротивление ударным и вибрационным нагрузкам, малая теплопроводность и низкий температурный коэффициент линейного расширения (в 2 -3 раза меньше, чем у стали). Древесина стойка к кислотам, солям, маслам. К недостаткам древесины относятся гигроскопичность, что является причиной нарушения стабильности формы изделий отсутствие огнестойкости анизотропия механических свойств. Механические свойства древесины зависят от ее влажности и направления волокон. Для сравнения свойств древесины установлена стандартная влажность, равная 15%. [c.166]

СТЕКЛОПЛАСТИК ОРИЕНТИРОВАННЫЙ (СВАМ, АГ-4с) — пластмасса, армированная параллельно расположенными волокнами, нитями или жгутами. С. о.— конструкционный и электроизоляционный материал, специфич. особенности к-рого определяются способом его получения, переработки и св-вами исходных компонентов (стеклянных волокон и полимерных связующих). Для С. о. характерны сочетание высокой прочности и малого уд. веса ярко выраженная анизотропия физико-механич. св-в, позволяющая усиливать материал конструкции в заданном направлении в соответствии с распределением напряжений в деталях стойкость к агрессивным средам пезагнивае-мость немагнитность и высокие диэлект-рич. св-ва малая теплопроводность. Повышенные физико-механич. св-ва обусловливаются возможностью эффективного использования прочности тонких стеклянных волокон в с. о. Это достигается строгой ориентацией и натяжением волокон в полимерном связующем отсутствием переплетений, вызывающих дополнит, напряжения и уменьшение прочности, особенно при сжатии частичным или полным исключением текстильной переработки, снижающей прочность самих волокон применением полимерных связующих, обеспечивающих совместную работу системы волокон вплоть до момента разрушения. В С. о. можно использовать стеклянные волокна диаметром свыше 10—12 мк (к-рые вследствие малой гибкости не могут применяться в произ-ве стеклотканей). Для получения с. о. применяются гл. обр. стеклянные волокна алюмоборосиликатного, реже кальциевонатриевого и др. составов. Оптимальное содержание стекла в С. о. 78—85% (по весу). Выбор связующих определяется требованиями к прочности, жесткости, термо- и влагостойкости, диэлек-трич. св-вам и др., а также технологич. и экономич. соображениями. От упругих и неупругих хар к связующих, их когезионной прочности и адгезии к стеклу, смачиваемости, обусловливающей равномерное распределение пленок на поверхности волокон, зависит степень использования прочности волокон и св-ва материала. Широкое применение в С. о. находят композиции [c.266]

В. Л. Кирпичев охарактеризовал первенствующую роль поликристалли-ческого неоднородного строения металла для объяснения процесса его усталостного разрушения. Конструкционные стали и другие сплавы представляют собой мелкокристаллический конгломерат, кристаллиты которого часто имеют случайную ориентировку. Кристаллиты, составляющие структуру металла, обладают анизотропией, т. е. различными упругими свойствами и различной прочностью в зависимости от, ориентировки кристаллографических осей. Поэтому при деформировании конгломерата напряжения в отдельных кристаллитах существенно отличаются одно от другого, и вычисляемые обычными способами сопротивления материалов напряжения являются лишь их статистическим осреднением. В связи с такой неоднородностью строе- [c.119]

Выра кенйя (156) и (157), как правило, используют для расчетов прочности элементов из хрупких и малопластичных материалов при этом в расчет вводят характеристику материала Од. Уравнения (158) и (159) справедливы для многих пластичных кон струкционных металлических материалов, находящихся в каждом из указанных выше предельных состояний — образование пластических деформаций (с использованием величины От) и возникновение вязкого статического разрушения (с использованием величины 0в). Учитывая, что вне зон концентрации напряжений плоское напряженное состояние реализуется чаще, чем объемное, уравнение (159) можно привести к уравнению (158). Так как у малопластичных конструкционных металлических материалов при статическом нагружении проявляются свойства анизотропии (предел прочности при растяжении 0вр отличается от предела прочности Ojj при сжатии), то для анализа условий разрушения используют огибающие кругов Мора (10, 13, 17] с предельными точками о р, Овс и пределом прочности при сдвиге [c.49]

Было установлено [321], что после НТМО стали конструкционного типа (0,45—0,6% С 1,8% Сг 2,3% Ni 1% W 1% Si), карбиды более дисперсны и число их меньше по сравнению с обычной термической обработкой. Карбидообразование при высоком отпуске идет интенсивнее после НТМО, карбиды получаются крупнее. Эти данные указывают на взаимодействие дефектов структуры после ТМО с дисперсными карбидами. После НТМО нержавеющей хромистой стали и других со вторичным твердением (1X12, Н2ВМФ и ВНС6) отмечена высокая устойчивость структурных изменений решетки мартенсита при отпуске вплоть до температуры обратного перехода а- у сохраняется меньшая величина областей когерентного рассеивания по сравнению с обычной закалкой и анизотропия тонкой структуры, что определяет высокую прочность стали такого типа после НТМО до высоких температур [291, 323]. [c.330]

Методы повышения объемной энергоемкости. Вращающиеся диски, образованные намоткой современных композитов, обладают максимальной удельной объемной энергоемкостью в случае одновременного разрушения их от окружных и радиальных напряжений. Существенная анизотропия прочности приводит к тому, что соответствующие оптимальные отношения радиусов дисков лежат в пределах 0,7— 0,8, т. е. используется лишь небольшая часть конструкционного объема. Дальнейшее повышение удельной объемной энергоемкости, связанное с увеличением их радиальной толщины, требует дополнительных мер, повышающих сопротивление композита растягивающим радиальным напряжениям. Далее рассмотрены некоторые конструктивные и технадогические способы повышения max применительно н дискам, изготовленным намоткой [c.432]

Слоистые пластмассы (текстолит и др.) относятся к конструкционным материалам, однако технология изготовления зубчатых колес из слоистых пластмасс очень специфична вследствие сильно выраженной анизотропии механических характеристик этих материалов. Так, предел прочности текстолита 2 при изгибе по основе, т. е. поперек продольной нити ткани (фиг. 45, а), равен 1200 кг см . Предел прочности при изгибе по утку, т. е. поперек поперечной нити ткани (фиг. 45, б), снижается до 880 кг/см . Наибольшее значение предела прочности текстолита ПТК при статическом изгибе (1600 KzI M ) наблюдается при нагрузке образца по схеме, приведенной на фиг. 45, в. Предел прочности текстолита этой же марки при сжатии и нагружении по схеме, приведенной на фиг. 45, г, равен 2500 кг1см , а по схеме, приведенной на фиг. 45, д, 1500 кг см . [c.113]

Из большого числа вариантов термомеханической обработки наиболее перспективна высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) как по технологическим возмол<ностям, так и по влиянию на комплекс прочностных характеристик. Одиако использование тер-момеханическн упрочненного проката возможно в редких случаях, когда для изготовления деталей не требуется применения значительной обработки резанием. С другой стороны, ВТМО может быть использована для повышения эксплуатационной долговечности деталей в результате улучшения прочностных свойств конструкционных сталей с одновременным решением задачи формоизменения заготовок до нужных размеров. Возможность добиться таким образом снижения расхода металла, увеличения рабочих нагрузок в машинах, а кроме того, и упрочнения деталей с переменным по сечению химическим составом (например, с покрытиями или подвергнутых химико-термической обработке поверхности) делают актуальной задачу осуществления ВТМО на заготовках или деталях машин. Однако для использования упрочняющего эффекта ВТМО с целью повышения эксплуатационных характеристик деталей машин необходимо решить комплекс технологических задач, касающихся вопросов взаимосвязи ВТМО с технологией формообразования качественных, высоконадежных деталей. К числу таких задач относится разработка вопросов направленности упрочнения при ВТМО, являющихся составной частью обшей теории высокопрочного состояния сталей. Отсутствие теоретических предпосылок образования оптимальной анизотропии свойств деталей при ВТМО не позволяет прогнозировать и получать необходимый уровень прочности в зонах наибольшей нагруженности деталей, а также формулировать принципы проектирования технологического оборудования, обеспечивающего необходимые для термомеханического объемно-поверхностного упрочнения схемы деформации. [c.4]

Однако литературные данные касаются в основном анизотропии свойств сталей после НТМО. В работе [63] исследовались анизотропия механических свойств и структура конструкционных сталей с содержанием углевода 0,47—0,58% после НТМО с деформацией прокаткой. Было установлено, что прочность сталей в направлении, перпендикулярном прокатке, существенно выше, чем в нанравленни вдоль прокатки, а пластичность в 1,5—2 раза ниже. [c.7]

Выделение слоистых структур в конструкции ЭВ необходимо не только с целью подбора методик расчета, адекватно отражающих напряженное состояние элементов конструкции, но и назначения для каждого слоя и расчетного случая соответствующего коэффициента запаса прочности. Такой подход обусловлен анизотропией свойств используемого материла, а именно различием по пределам прочности однонаправленного стеклопластика вдоль и поперек направления армирования в десятки раз, различием предела прочности на сжатие растяжение даже в одном направлении в несколько раз, различием влияния температуры и длительности воздействия на длительную прочность от вида нагрузки (сжатие, растяжение, сдвиг) в несколько раз. В зависимости от характера работы композиционного материала коэффициент запаса принимается равным от 2,5 до 10 (Конструкционные стеклопластики. М. Химия, 1979, 360 с, ил.). Меньшие значения характерны при назначении коэффициентов для характеристик материала в направлении армирования, большие значения при назначении коэффициентов поперек армирования и сдвиговых характеристик. При конструировании стеклопластиковой муфты были предприняты все усилия, чтобы для всех расчетных случаев работоспособность ЭВ зависела только от характеристик стеклопластика в направлении армирования (а именно в направлении армирования максимально реализуются прочностные и жесткостные свойства армированных материалов), что и позволило принять для основных расчетных случаев коэффициент запаса 3,0. [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...