Как исследуется материя

Распространяясь в композиционном материале, механические возмущения постепенно затухают. Это затухание происходит вследствие геометрической дисперсии и других механизмов дисперсии, таких, как неупругость материала, расслоение, внутренние полости и трещины, а также дробление компонентов. С точки зрения сохранения целостности структуры дисперсия желательна, поскольку она сглаживает пики интенсивности импульса напряжений и, следовательно, уменьшает вероятность разрушения материала. Из всех механизмов дисперсии аналитически легче всего исследовать механизм структурной и неупругой дисперсии. [c.356]

Прочность металлического покрытия на разрыв (так же, как и его эластичность) можно определить с помощью обычной разрывной машины. Образец растягивается до тех пор, пока не произойдет разрушения. В качестве образца используют покрытие, отделенное от основного материала, или покрытие, нанесенное на основной материал, имеющий большие прочность и эластичность, чем у металлического покрытия. Свойства отделенных от основного материала покрытий исследуют по методике испытания механических свойств. При испытании покрытий, нанесенных на более прочный основной материал, необходимо регистрировать значения напряжения, при которых происходит разрушение покрытия, в то время как основной материал образца остается неповрежденным. [c.154]

Вращение измерительной поверхности с постоянной скоростью обеспечивается, как правило, в ротационных приборах синхронным электродвигателем, питаемым от сети со стабильной частотой или электродвигателями постоянного тока с устройствами, автоматически поддерживающими постоянную скорость вращения. В большинстве случаев эти электродвигатели позволяют исследовать материал при одном постоянном значении скорости его деформации. [c.56]

Заметим, что изучение механизма кавитационного разрушения алюминия не было главной задачей данного экспериментального исследования. Алюминий использовался просто как подходящий материал для регистрации положения и интенсивности гидродинамических ударов, определяющих кавитационное воздействие. (В этом отношении алюминий играет ту же роль, что и соли серебра в фотографическом негативе, который используется для регистрации изображения, а не для изучения действия света на частицы галоидных соединений серебра.) Заметим также, что самим характером испытаний не предусматривалось изучение химического воздействия. Не исследовалось также уменьшение веса алюминиевых образцов, хотя оно наблюдалось в большинстве кавитационных испытаний. [c.386]

Понятно, что щелевая коррозия гитана выдвинулась на одно из первых мест среди проблем, связанных с применением титана как конструкционного материала. Было проведено большое число исследований щелевой коррозии титана [312—333]. В табл. 20 приведены среды, в которых исследовалась щелевая коррозия титана (данные лабораторных испытаний). На рис. 43 представлена диаграмма стойкости титана к щелевой коррозии в растворах хлоридов натрия и аммония. [c.101]

Парамагнитные свойства рубина были впервые исследованы в 1955 г. [167], после чего этот кристалл нашел широкое применение в качестве активного элемента для квантовых парамагнитных усилителей [148—150, 154, 168]. Спектр парамагнитного поглощения подтверждает трехвалентное состояние хрома в корунде [167, 169—172], а ход энергетических уровней хрома в рубине в магнитном поле позволяет использовать рубин в широком диапазоне радиочастот [148, 149, 173—176]. В настоящее время рубин нашел широкое использование в пауке и технике как лазерный материал, позволяющий создать мощные лазеры на твердом теле [83, 155-159, 177-181]. [c.205]

Карбид титана (Ti ) широко исследовали как высокотемпературный материал. Он обладает малой плотностью и хорошим сопротивлением тепловому удару. Он смачивается никелем, хромом, кобальтом и железом и может образовывать керметы в комбинации с этими металлами. Цель большинства экспериментальных работ, посвященных Ti , состояла в разработке прочных, тугоплавких материалов для работы в окислительной атмосфере реактивного двигателя. Однако не было получено ни одной композиции, удовлетворительно работающей в этих условиях, что указывает на трудность достижения необходимой исключительно высокой стойкости против окисления. Ряд композиций связующий металл — Ti характеризуется высокой прочностью при высоких температурах и восстановительной атмосфере. Сопротивляемость окислению Ti оказалась такой же, как и у Zr , а упругость его пара при 2230° С — равной 0,1 н м (10 атм). [c.43]

Если силу С увеличить (при этом тело не скользит по поверхности, а находится в равновесии), то по условию равновесия возникает сила трения Р, которая равна, но противоположна активной силе Q. Нормальная реакция N равна по величине нормальному давлению Р. Увеличивая силу при одном и том же нормальном давлении Р, можно достичь и такого положения, когда ничтожно малое дальнейшее увеличение силы Q выведет тело нз равновесия, заставляя его скользить по поверхности связи. Очевидно, будет достигнуто предельное положение, при котором сила трения станет наибольшей и не сможет уравновешивать силу (3 при ее дальнейшем увеличении. Изменяя силу нормального давления Р, можно исследовать, как изменяется при этом предельная сила трения Ртах. Можно также исследовать влияние на предельную силу трепня величины плош,ади соприкосновения тел, сохраняя при этом величину нормального давления, а также влияние материала тел, характера обработки поверхностей и других факторов. Такие опыты позволяют проверить законы Кулона для сухого трения скольжения. [c.64]

В настоящей главе изложены синергетическая методология анализа механического поведения материалов, учитывающая универсальность и масштабную инвариантность параметров, контролирующих неравновесные фазовые переходы. Междисциплинарный подход к решению проблемы установления фундаментальных свойств материала, позволил установить взаимосвязь между различными механическими свойствами и предложить алгоритм расчета механических свойств по данным модельных испытаний. Лауреат Нобелевской премии И. Пригожим предвидел это, написав Итак, оказывается, что столь важные и широко распространенные механические явления, как пластичность и текучесть, невозможно исследовать на чисто механической основе Вместо этого их следует рассматривать как часть общей проблематики нелинейных динамических систем, работающих вдали от равновесия. Нам представляется, что уже само осознание этого обстоятельства есть существенное продвижение в области науки о материалах . [c.230]

Гипотеза сплошности материала, являющаяся центральной в современном сопротивлении материалов, теснейшим образом связана с так называемым феноменологическим подходом к анализу поведения инженерных объектов при внешнем воздействии. Суть его состоит в том, что как свойства материалов, так и поведение сооружений исследуются в форме констатации экспериментально установленных фактов с последующим построением на их основе соответствующих расчетных методик. При этом тонкие подробности физических процессов на кристаллическом, а тем более на молекулярном уровне остаются в большинстве случаев без внимания. В особых обстоятельствах упомянутые подробности учитываются путем введения тех или иных поправок в гипотезу сплошности. [c.10]

В модели Гриффитса трещине сообщали малое возмущение и исследовали ее поведение в дальнейшем. При этом высказывали достаточно разумное предположение, что при своем развитии трещина ведет себя так же, как и в начале возмущения. И, наверное, так и было бы, если бы структура материала была однородной. Но стронувшаяся с места трещина может при своем движении оказаться тут же блокированной соседним кристаллом или вкраплением, и для того чтобы принудить ее к дальнейшему развитию, необходимо существенно поднять уровень напряжений. И, наконец, при выводе соотношения (8.9) было сделано негласное предположение, что освобождающаяся упругая энергия полностью идет на образование свободной поверхности, а роль пластических деформаций несущественна. [c.369]

Т е р м О д м н а м И К а—наука о превращениях различных видов энергии из одного в другой, о наиболее общих макроскопических свойствах материи. Она изучает различные как физические, так н химические явления, обусловленные превращениями энергии. Применение закономерностей термодинамики позволяет анализировать свойства веществ, предсказывать их поведение в различных условиях. Термодинамика дает возможность исследовать различные процессы от простых в однородных средах до сложных с физическими и химическими превращениями, биологических и др. [c.5]

Форма профиля усталостных бороздок была исследована на образцах из алюминиевого сплава 2017-Т4, испытанных при разной асимметрии цикла нагружения [158]. Профили усталостных бороздок были получены по специальной технологии, в которой был реализован их срез в плоскости перпендикулярно излому (рис. 3.34). На представленном рисунке дана схема выявленных ориентировок полос скольжения в плоскости среза. Очевидно, что ориентировка полос скольжения указывает на процесс формирования усталостных бороздок в результате ротаций объемов материала от вершины трещины, как это было рассмотрено выше. Существенно подчеркнуть, что в рассматриваемой работе механизм формирования усталостных бороздок не обсуждался. [c.177]

При сравнении результатов, показанных на рис. 7 и 8, следует помнить, что значения октаэдрического касательного напряжения нормированы делением на константу то(т), равную пределу текучести материала матрицы, в то время как наибольшее главное напряжение нормировано делением на величину дх — возрастающую внешнюю нагрузку. Метод конечных элементов позволяет таким же образом полностью исследовать поведение волокон и получить аналогичные картины изолиний. [c.233]

Такое положение в ОТО обусловлено отождествлением в этой теории гравитационного поля со структурой (метрикой) пространства-времени, с его римановым искривлением. Первичным в ОТО является не материя, а пространство-время. Первичную роль,— говорил Эйнштейн,— играет пространство, материя же должна быть получена из пространства, так сказать, на следующем этапе . Эта методологически неверная основа ОТО и ответственна за все в теории. В самом деле, поскольку в действительности пространство-время является формой существования материи, то, исследуя структуру этой формы, мы можем получить в ряде случаев хорошо согласующиеся с опытом результаты о свойствах гравитационного поля как вида материи. Именно это и имеет место в случаях, о которых упоминалось выше. С другой стороны, в тех явлениях, в которых определяющую [c.159]

Приложение формулы (17.12.1) к обработке опытных д.шных было начато больше чем через пятьдесят лет после появления работы Вольтерра. Следует отметить, что во всех этих новейших работах исследовались материалы, поведение которых мало отличалось от линейного. Поэтому в разложении (17.12.1) было достаточно удержать два члена, соответствующих однократному и тройному интегралам. Двукратный интеграл обычно отбрасывается, так как поведение материала при растяжении и сжатии предполагается одинаковым. Даже при таких упрощениях определение вида ядра, зависящего от трех независимых аргументов, довольно затруднительно. Обращение соотношения (17.12.1) имеет тот же вид, но фактическое выполнение такого обращения встречает существенные трудности. Лишь относительно недавно (1957 г.) кратно-интегральное представление было распространено на случай трехмерного напряженного состояния. При сохранении интегралов до трехкратных включительно поведение изотропного материала описывается при помощи 12 независимых ядер. Многие авторы поэтому стремились упростить полученные соотношения, делая те или иные предположения. Мы не будем здесь касаться этих вопросов. [c.607]

Специфи ка изнашивания резины как высокоэластичного материала была исследована Шаламахом 1], жоторый сформулировал положение о фрикционном истирании. Эти представления были развиты нами в работах [2, 3] и в дальнейшем рассмотрен механизм истирания зак- [c.106]

Одно из важных и перспективных направлений дальнейших исследований в области МКЭ — его реализация на ЭВМ. Для этого есть много предпосылок хорошая приспособляемость процедуры МКЭ для алгоритмизации быстрое развитие вычислительной техники большое количество инженеров и ученых, ра ботающих в области МКЭ острая необходимость в удобных промышленных вычислительных комплексах. Имеется опыт использования МКЭ в практической инженерной деятельности, и можно го-. ворить о намечающихся тенденциях в этом направлении. До появления программ, реализующих МКЭ, были доступны средства, автоматизирующие расчеты стержневых систем. Поэтому, исследуя сложный объект теории упругости, либо прибегали к стержневым аппроксимациям, либо, применяя численные методы теории упругости, основные усилия тратили на сокращение количества вычислений. Для этого использовались различные упрощенные вспомогательные расчеты, экспериментальные данные об аналогичных сооружениях, определенная интуиция и т. п. Как вспомогательный материал к таким расчетам использовались соответствующие таблицы, номограммы и т. п., полученные методом конечных разностей или в рядах для плит, балок-стенок, оболочек, имеющих простую конфигурацию, граничные условия и нагруз--ку. Такая ситуация, с одной стороны, делала подобные исследования уделом небольших групп высококвалифицированных специалистов, с другой стороны, приводила к тому, что различные конструктивные особенности, оказывающие значительное влияние на напряженио-деформированное состояние конструкции, ускользали от его внимания. [c.113]

Титан, армированный молибденом. Титан, армированный молибденом, исследовали периодически в течение последних пятнадцати лет, однако считают, что его следует скорее рассматривать Kait модельную систему, а не как практический материал. Баски в 1967 г. показал, что композиционные материалы можно изготовить с непрерывными или прерывистыми волокнами, используя метод порошковой металлургии, однако значительного улучшения свойств достигнуто не было. Туми и Гудвин [35] изготовили композиционные материалы из проволоки TZM с прочностью [c.328]

Процессы разрушения металлов, стекла и высокополимерных материалов исследовали многие авторы [154, 155, 156, 8]. Так как повреждение материала является процессом, происходящим во времени, то при анализе прочности и метода нагружения всегда необходидю принимать во внимание закон изменения во времени внешних сил и внутренних сил, которые им противодействуют. Соответствующие зависилюсти исследовались с помощью специального нагрузочного устройства с изменяемым уровнем потенциальной энергии, накапливаемой в системе. [c.253]

Q выведет тело из равновесия, заставляя его скользить по поверхности связи. Очевидно, будет достигнуто предельное положение, при котором сила трения станет наибольшей и не сможет уравновешивать силу Q при ее дальнейшем увеличении. Изменяя силу нормального давления Р, можно исследовать, как изменяется при этом предельная сила трения Fmax- Можно также исследовать влияние на предельную силу трения площади соприкосновения тел, сохраняя при этом нормальное давление, а также влияние материала тел, характер обработки поверхностей и другие факторы. Такие опыты позволяют проверить законы Кулона для сухого трения скольжения. [c.65]

Классическая механика Ньютона развивалась на протяжении XVIII — XIX вв., а в XX в. этот процесс развития привел к современной теории относительности, в которой законы классической механики рассматриваются как асимптотические приближения, вытекающие из более общих закономерностей. Однако классическая механика сохраняет огромное практическое значение и теперь, так как отклонения от законов Ньютона, найденные Альбертом Эйнштейном, количественно невелики, если движение тела происходит со скоростью, значительно меньшей, чем скорость света в пустоте, и когда вблизи движущегося тела нет огромных скоплений материи, которые, например, сравнимы с количеством материи Солнца. В современной технике преимущественно применяется классическая механика, за исключением тех случаев, когда, например, требуется исследовать движение элементарных частиц электронов и др., которые движутся со скоростями порядка скорости света в пустоте. По-видимому, аналогичные задачи могут возникнуть также при развитии космонавтики. [c.21]

Деформации и напряжения, возникающие при взаимном нажатии двух соприкасаюихихся тел, называют контактными. Вследствие деформации в местах соприкосновения элементов конструкции передача давлений происходит по весьма малым площадкам. Материал вблизи такой площадки, не имея возможности свободно деформироваться, испытывает объемное напряженное состояние (рис. 618). Как показывают расчеты, контактные напряжения имеют явно местный характер и весьма быстро убывают по мере удаления от места соприкосновения. Несмотря на это, исследовать контактные напря- [c.716]

Чтобы исследовать устойчивость равновесия, мы можем вообразить импульсные возмущения, за которыми следуют действительные вариации равновесных перемещений. Поскольку диссипации энергии нет, сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной. Если при отклонении от равновесной конфигурации потенциальная энергия должна увеличиваться, то кинетическая энергия должна уменьшаться. Однако если потенциальная энергия должна уменьшаться, то кинетичеткая энергия будет возрастать. Эти два случая описываются соответственно как устойчивый и неустойчивый по отношению к малым возмз/-щениям. Устойчивость, очевидно, требует, чтобы потенциальная энергия в положении равновесия достигала минимума, а неустойчивость—чтобы она была максимальной. При таком использовании потенциальной энергии подразумевается, что в движении, следующем за возмущением 1) объемные и поверхностные силы двигаются вместе с элементами материала, на которые они действуют в равновесной конфигурации, и 2) эти силы не меняют ни величины, ни направления. [c.262]

Полученные выражения для напряжений позволяют исследовать характер их распределения при растяжении как образцов-лопаток (г > 1), так и образцов-полосок (т 1). Влияние физических параметров материала образца а = Ех1Ег и Р = Ех/йхг — — 2у х на значения напряжений лучше проследить по изменению значений наибольших напряжений а ( , ц) на [c.28]

Рассмотрена задача о минимизации перемещения верхнего Сечения колонны, возводимой с детерминированной или случайной скоростью. Изучены задачи ироектирования армированных балок при ограничениях по прочности или по жесткости. Задачи оптимального,""проектирования балок по жесткости исследованы в минимаксной и стохастической постановках. Далее решена задача об усилении полого вязкоупругого цилиндра многослойной обмоткой. Изучены оптимальные формы стареющих вязкоупругих тел при их простом нагружении. Для каждой из перечисленных задач оптимизации конструкций выведены соотношения, определяющие решение в общем случае, приведен их анализ и рассмотрен (численно или аналитически) вид оптимальных форм для конкретных ситуаций. Отметим, что модель неоднородно-стареющего упругоползучего тела служит, в частности, для адекватного отражения картины распределения возрастов материала. По этой причине функция, характеризующая процесс неоднородного старения в теле, может рассматриваться как управление. Выбор указанного управления может осуществляться, например, из условия оптимальности характеристик прочности и жесткости. Указанное обстоятельство является источником постановки ряда принципиально новых задач оптимизации конструкций. [c.10]

Такое предположение позволяет сделать сопоставление данных работ [61] и [96]. В обеих работах исследовали один и тот же Ti-сплав с параметрами структуры, характеризуемыми крупными а -пла-стинами в первичных (3]5,-зернах размером 0,5-1 мм. В работе [43] при выдержке материала под нагрузкой в течение нескольких минут изменения СРТ по сравнению с х = О не отмечали. В работе [96] при выдержке произошла смена механизма разрушения с вязкого внутризеренного, которому отвечал бороздчатый рельеф излома, на межсубзеренный с фасеточным рельефом излома, что сопровождалось сокращением в 16 раз периода роста трещины. В связи с фактом возрастания скорости роста трещин было подчеркнуто [96] наличие в материале 0,004 % Н2. Это количество Н2 достаточно мало по массе, но в другой работе [81] при длительном статическом нагружении образцов из сплава 0Т4 по схеме Трояно при объемной доле Н2 в 0,003-0,005 % наблюдали их замедленное разрушение и увеличение СРТ при высоком уровне напряжений. Такое разрушение, как говорилось выше, сопровождалось образованием гидридов и развитием трещин по ним. Но в работе [61] снижение долговечности было объяснено диффузией имеющегося в материале Н2 в полосы скольжения. Если это так, то при выдержке данный процесс должен сопровождать и рост трещины, способствуя охрупчиванию материала, однако это в работе [60] не наблюдалось. Поэтому только наличием в сплаве Н2 нельзя объяснить снижение периода зарождения трещины и увеличение СРТ. По всей вероятности, имелась некоторая субструктурная особенность состояния материала по межфазпым границам, которая вызывала рост трещины по ним в течение выдержки под нагрузкой или охрупчивание по плоскостям скольжения в монофазном материале. [c.368]

На этой механистической основе он исследовал механические, тепловые (тепло как движение частиц), химические, тяготения, упругостные, электрические и магнитные силы , найдя для каждой математическое выражение и установив абсолютную меру — количество работы. Ни того, ни другого не сделал Майер. Вместе с тем такой подход стирал качественные грани между видами сил . Более того, понятие силы как энергии и собственно силы у Гельмгольца различаются менее четко, чем у Майера, хотя Гельмгольц признает неотделимость сил и движения от материи. Особенно важен его анализ таких немеханических сил , как электрическая, магнитная, химическая, тепловая. Теперь было доказано, — писал Ф. Энгельс, — что все бесчисленные действующие в природе причины, которые до сих пор вели какое-то таинственное, не поддававшееся объяснению существование в виде так называемых сил... являются особыми формами... энергии... . [c.122]

Соответствующая задача для балки из композиционного материала подробно рассмотрена в работе Сана [161 ], который исследовал волны в слоистых балках, предполагая, что для каждого слоя справедливы гипотезы Тимошенко. Сан сравнил свое решение для десятислойной балки с точным решением и с решением, полученным по теории Тимошенко для однородной балки. При отношении модулей сдвига чередующихся слоев порядка 100 теория эффективного модуля, основанная на предложенном Фойгтом усреднении постоянных, приводит к результатам, достаточно хорошо согласующимся с точным решением для 2nh X< , где h — общая толщина балки. Для более коротких волн модель, предусматривающая введение эффективного модуля, существенно отличается как от микроструктурной, так и от точной. [c.291]

Первая из этих проблем теоретически исследована в работе Стройка [113], в которой получены удобные для применения приближенные уравнения для вычисления комплексных модулей по характеристикам свободных колебаний в произвольных линейных вязкоупругих образцах. Предлагается также метод оценки точности полученного решения. Один из важных результатов относится к точности самих уравнений, обычно используемых для определения комплексных модулей эти уравнения выводятся из элементарного дифференциального уравнения свободных. колебаний, получающегося из соответствующего уравнения для упругого материала при замене упругих постоянных комплексными модулями и податливостями. Хотя в большинстве случаев такое уравнение не является точным, Стройк установил, что для вязкоупругих материалов с малыми тангенсами углов потерь, таких, например, как аморфные полимеры при температуре ниже Tg, эта элементарная теория дает результаты, хорошо согласующиеся с истинными характеристиками. [c.181]

В работе [12] представлены численные результаты для квадратной укладки круговых включений — волокон — при объемной доле материала волокна 40, 50 и 60%. Были рассмотрены случаи нагрузки как одного из указанных выше типов, так и комбинированные характеристики материала соответствовали в основном бороэпоксидиым композитам, но были исследованы также композиты стекло — эпоксид, графит — эпоксид и бор — алюминий. Хотя полученные результаты решения таких задач не позволяют точно установить пределы изменения параметров композита, они дают возможность хорошо предсказывать развитие зон пластичности при упругопластическом деформировании. [c.226]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...