Механические свойства, определяемые при динамическом нагружении

Механические свойства конструкционных материалов определяют экспериментально специальными механическими испытаниями образцов, причем вид механического испытания назначают в зависимости от условий нагружения детали, подлежащей изготовлению из данного конструкционного материала. Механические свойства стали определяют при статических, динамических и циклических режимах приложения нагрузок, а также при пониженных, нормальных или повышенных температурах. Испытуемые образцы можно нагружать по различным схемам (одноосное растяжение — сжатие, чистый или поперечный изгиб, кручение). В за-виси.мости от времени воздействия нагрузки на испытуемый образец испытания могут быть кратковременными или длительными. Почти все методы механических испытаний стали (за исключением метода испытания твердости) являются разрушающими, что исключает возможность стопроцентного контроля механических свойств деталей машин или элементов конструкций и обусловливает весьма высокие требования к точности механических испытаний образцов (или контрольных деталей). [c.454]

Иными словами, между актом приложения нагрузки и моментом наступления в деформированном материале равновесного состояния проходит достаточно большой отрезок времени. Процессы установления равновесия, временной ход которых определяется перегруппировкой частиц под действием теплового движения, являются релаксационными. Релаксационная природа — основная особенность высокоэластической деформации резины, определяющая ее основные физико-механические свойства. Вследствие релаксационных процессов, протекающих в резине при деформации, проявляются явления ползучести и релаксации напряжения, уровень которых в свою очередь определяет долговечность материала. Проявление того или иного эффекта зависит от режима деформации резины. В зависимости от частоты деформирования различают статический и динамический режимы нагружения, а в зависимости от способа деформирования — режимы постоянной нагрузки или постоянной деформации. [c.25]

Из динамических испытаний самым распространенным является испытание на ударный изгиб. Этим испытанием определяют ударную вязкость K U, т. е. работу, затраченную иа излом надрезанного образца, зависящую от пластичности и прочности. Учитывая, что нагрев образца проводят вне копра и при переносе его из печи к месту испытания теряется тепло на опорах копра, то Точно установить температуру испытаний трудно. При определении численных значений характеристик механических свойств стали или сплава необходимо иметь в виду, что значения эти условные. Они зависят от внутренних и внешних факторов. К внутренним факторам относятся состояние (литое, деформированное, кованое, прокатанное и т. п.) и структура (равноосная, столбчатая, мелкая, крупная) к внешним факторам — температура, схема и скорость деформирования, размеры образца, условия нагружения (дробное или непрерывное) и др. [c.143]

В соответствии со спецификой работы конструкций разработаны и методы испытаний металлов и сплавов, с помощью которых определяют механические свойства. Наиболее распространены испытания на статическое растяжение, на твердость и динамические испытания. В ряде случаев проводят испытания на повторность нагружений, на усталость, на износ, на жаропрочность и т. д., т. е. существует целый комплекс испытаний, которые дают более полное представление о свойствах металлов и сплавов. [c.134]

Расчет сооружений на динамическую нагрузку гораздо сложнее, чем на статическую. Сложность расчета определяется не только методами определения напряжений и перемещений, но и методами определения механических свойств материалов. Многие материалы, которые при статическом нагружении оказывались пластичными, при ударе работают как хрупкие. При действии многократно повторяющейся переменной нагрузки прочность материалов резко снижается. [c.286]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Трикритическая точка помимо автомодельности обладает свойством масштабной инвариантности и универсальности, т. е. в этой точке механические свойства сплавов на одной и той же основе связаны универсальной зависимостью сопротивления разрушению, определяемого параметром Р =a G/W , от коэффициента масштаба. Параметр Р объединяет фундаментальные свойства кристаллической фазы (aj, квазикристаллической (W ) и деструктивной (Gt )-Это показывает, что оценка сопротивления разрушению с помощью только одного параметра К с или Ою недостаточна. Как было по1сазано в гл. II, введение коэффициента масштаба позволяет учитывать влияние условий нагружения на пороговые значения энергии на единицу длины трещины. Целесообразно поэтому оценивать динамическую трещиностойкость параметром / jo, циклическую — параметром К"IS, а статическую — параметром /(i - Их взаимосвязь определяется коэффициентом масштаба ir [c.130]

Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостн1 1е характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяются их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные нагрузки, а основной вид разрушения - усталостный. [c.3]

При конструировании детали необходимо знать, какие нагрузки будет воспринимать деталь, в каких условиях она будет работать. Высокая рабочая температура снижает прочностные показатели материала. Некоторые пластмассы в процессе работы способны поглощать определенное количество атмосферной воды, что изменвгет механические свойства и размеры детали. Наряд пластмасс неблагоприятно действуют различные масла, кислоты и другие вещества. Выбор пластмассы определяется в значительной степени характером нагрузки. При динамических нагрузках важное значение имеют зависимость прочности материала от скорости нагружения, чувствительность к надрезу, чувствительность к удару. В некоторых случаях выбор пластмассы и конструкции Детали возможен лишь после необходимых испытаний материала в разнообразных условиях. Выбор материала должен быть очень конкретным, так как даже в преде.аах химически однородной группы диапазон свойств может быть очень широк. [c.33]

Каждое из указанных испытаний не определяет всех механических свойств металла и не отражает полностью его поведения в готовых деталях различного назначения, а лишь обнаруживает те его свойства, которые характерны для данного напряженного состояния (для данного вида иснытания). Различие в прочности, пластичности и других механических свойствах образцов и готовых деталей или конструкций объясняется следующим 1) напряженное состояние, создаваемое при каком-либо механическом испытании, не воспроизводит того сложного напряженного состояния, которое в действительности возникает в условиях эксплуатации. Готовая деталь (или конструкция) часто подвергается совместному воздействию различных по характеру нагрузок. Так, например, коленчатый вал двигателя воспринимает не только изгибающие нагрузки, но работает в условиях кручения и повторно-переменных статических и динамических нагрузок 2) надрезы, например в виде галтелей, шпоночных канавок и т. д., имеющиеся в готовых деталях, изменяют распределение напряжений по сечению и объему и создают концентрацию напряжений. Поэтому многие механические свойства, особенно вязкость и пластичность, в готовой детали сложной формы с резкими переходами по сечению могут быть по величине существенно отличными и ниже значений этих же свойств, определенных при испытании гладкого образца (если даже условия нагружения детали и образца одинаковы) 3) в деталях, имеющих большие размеры, чем испытуемый образец, встречается относительно больше пороков металла (ликвация, поры, микротрещины), понижающих механические свойства. [c.116]

Многожильные пружины применяются в ряде ответственных механизмов (амортизаторы, аккумуляторы энергии, оттяжные и возвратные пружины с пологой характеристикой, антирезонансные пружины с большим рассеиванием энергии). Внедрение многожильных пружин, несмотря на несколько большую сложность их изготовления, определяется тем, что они обладают существенными преимунхествами по сравнению с обычными винтовыми пружинами при меньших геометрических параметрах. Это объясняется тем, что многожильные пружины изготовляются из тросов, свитых нз относительно тонкой проволоки (жил), которая имеет повышенные механические свойства по сравнению с проволокой той же марки большего диаметра. При динамическом нагружении пружины силы трения между жилами троса способствуют быстрейшему затуханию вибрации витков, что в ряде случаев крайне существенно. При повреждении многожильной пружины вначале выходит из строя только одна жила без нарушения целостности троса в целом. Это позволяет обнаружить неисправность пружины своевременно, до полного выхода ее из строя, и предотвратить внезапный отказ механизма в целом. Общий вид многожильных пружин представлен на рис. 1. [c.56]

Существенные затруднения возникают при анализе зависимости динамических свойств систем с упругими преобразователями от основных параметров машины — максимальной нагрузки на образец и максимального перемещения активного захвата. Эти затруднения вызваны неопределенностью величины моментов инерции присоединенных к преобразователю масс возбудителя и рычажной системы, поскольку в зависимости от способа силовозбуждения (механический, гидравлический, электродинамический, электромагнитный и др.), мощности, частоты нагружения и схемы соединения с преобразователем моменты инерции присоединенных масс могут изменяться в широких пределах. Поэтому ограничимся рассмотрением динамической системы, выполненной по схеме, приведенной на рис. 89, а, машины с кривошипным возбудителем, рассчитанной на осевую нагрузку +5000 дан. Моменты инерции и жесткости элементов системы следующие ii—0,7 дан-см-сек , 4=3,1 дан см сек , Со= = 105 дан1см, Сг = 2,5 -10 dfrnj M, С3 = С4 = С5 = 2 -10 danj M. Жесткость преобразователя, определяется по зависимости (VI. 22). При подстановке в выражение (VI. 21) конкретных значений жесткостей выясняется, что крутильная жесткость преобразователя l значительно меньше эквивалентной суммарной жесткости элементов нагружаемой системы и в первом приближении может не учитываться. В этом случае выражение (VI. 21) приобретает вид [c.154]

Усталостно-прочностные свойства резин определяются их утомлением, когда под действием механических напряжений происходит разрушение. Утомлению способствуют также действие V света, тепла, агрессивных сред и т. п. Последние факторы вызывают старение. Число циклов нагружения, которое выдерживает, не разрушаясь, образец, называется усталостной выносливостью при динамическом утомлении. Усталостному разрушению сильно способствует действие озона, вызывающее растрескивание поверхностного слоя, особенно для резин на основе НК, СКИ, СКБ, СКС и др. Почти не подвержены озонному растрескиванию резины на основе бутилкаучука и хлоропренового каучука. По работоспособности при нагревании резины из НК вследствие пониженной химической сто11 кости даже не превосходят резин из СКБ. Для обеспечения высокой усталостной прочности необходимы высокая прочность, малое внутреннее трение и высокая химическая стойкость резины. При повышенных температурах (150° С) органические резины теряют прочность после 1—10 ч нагревания, резины на СКТ могут при этой температуре работать длительно. Прочность силоксановой резины при комнатной температуре меньше, чем у органических резин, однако при 200° С прочности одинаковы, а при температуре 250—300° С даже выше (рис. 237). Особенно ценны резины на СКТ при длительном нагревании. [c.448]

При воздействии ультразвука, как уже указывалось, возникает динамическая сила, которая в несколько раз выше статической силы. Поэтому сила и возникновение трещины достигаются на более ранней стадии нагружения. Этим и обьясняется ультразв> ко-вая интенсификация процессов механической обработки хрупких материалов. Глубина распространения трещины определяется величиной приложенной нагрузки, состоянием поверхностного слоя и свойствами обрабатываемого материала. [c.336]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...