Материалы при динамическом нагружении

В результате испытаний строят зависимости коэффициента морозостойкости от температуры. Эти зависимости позволяют, во-первых, определить температуру морозостойкости Тх на образцах любых форм и размеров во-вторых, заранее определить свойства полимерного материала, работающего в условиях эксплуатации при различных режимах деформации (сжатии, растяжении или изгибе) и, в-третьих, заранее определить свойства полимерного материала, работающего не только в статических условиях, но и в условиях динамического нагружения. [c.104]

Механика разрушения твердых тел рассматривает металлы и сплавы как однородные системы, без учета того, что реальные материалы имеют дефекты различного происхождения остроконечные полости и неметаллические включения (оксиды, сульфиды, силикаты, нитриды и т. д.). Дефекты в реальных телах понижают их прочность, а случайность дефектности обусловливает разброс величин прочности образцов и деталей, изготовленных из одного и того же материала. Опасность дефектов в первую очередь состоит в том, что в них реализуется существенная концентрация напряжений, т. е. дефекты во многих случаях являются источниками разрушения. В частности, неметаллические включения способствуют образованию трещин при сварке, термообработке, периодическом и динамическом нагружении. Однако в ряде случаев неметаллические включения оказывают и упрочняющее воздействие. [c.8]

Существенное различие поведения материала при статическом и динамическом нагружении подтверждается многочисленными экспериментами. Например, установлено, что при воздействии на плоскую мембрану ударной волны (газовой) мембрана приобретает не сферический купол, как при статическом нагружении, а близкий к коническому. Однако объяснение поведения мембран при повышенных скоростях нагружения только различием между статическим и динамическим растяжением материала представляется недостаточным. При относительно быстром нагружении плоской мембраны к моменту разрушения температура повышается на несколько десятков градусов. Это объясняется тем, что почти вся работа на деформацию металла переходит в тепловую энергию, а выравнивания [c.36]

Поскольку литературных и экспериментальных данных по рассматриваемой проблеме мало, то для разработки научно обоснованных методов прогнозирования поведения жестких полимерных материалов при динамическом нагружении в контакте с жидкостями необходим набор статистических экспериментальных результатов. Рассматриваемый далее материал дает возможность судить об активности различных сред по отношению к полимерным материалам, работаюш,им в динамических режимах. [c.185]

Экспериментально установлено существенное различие поведения материала мембраны при статическом и динамическом нагружении. Отмечено [91, что при большой скорости нагружения повышаются механические свойства материала и При относительно быстром нагружении плоской мембраны к моменту ее разрушения температура мембраны может повыситься на несколько десятков градусов вследствие перехода в тепловую энергию работы на деформацию металла и практически отсутствия теплоотвода за малый промежуток времени срабатывания. [c.232]

Успешное нрименение полиуретанов в качестве материала для пассиков в значительной степени определяется их устойчивостью в условиях динамического нагружения. Так, на определенных деталях, изготовленных из резины 98-1, через 10 циклов пробега появляются поперечные трещины, а остаточная деформация составляет 30—50% от исходной. Аналогичные детали из саженаполненного полиуретана СКУ-7П (40% сажи ДГ-100) при испытании в тех же условиях имели остаточную деформацию не более 2%. [c.159]

В результате физико-химических процессов, протекающих в резине при утомлении, происходят структурные изменения материала. Особенно интенсивно процесс протекает на поверхности [53]. Чем мягче режим циклического воздействия (выше температура, меньше амплитуда и частота динамического нагружения), тем более равномерное и глубокое изменение свойств происходит в объеме резины до ее полного разрушения. Наиболее существенные изменения в структуре резин сводятся к следующим. [c.166]

Природа такой зависимости не выяснена и не ясно, является ли она следствием изменения структуры материала при повторной деформации или следствием нелинейности связи напряжение— деформация, а также не учитываемого в работах [3] разогрева массивного образца при динамическом нагружении. [c.180]

Работоспособность материала может выражаться также числом циклов лри статическом и динамическом нагружении, которое выдерживает материал до его разрушения (выносливость [c.182]

Исходная скорость распространения трещины пропорциональна величине напряжения и скорости нагружения и обратно пропорциональна энергии, необходимой для возникновения единицы поверхности излома. Ввиду этого динамическое нагружение при ударе, повышающее Vg и о, а в случае акрилона также понижающее К, оказывает неблагоприятное влияние на прочность деталей и приводит к повышению начальной скорости развития трещины. В противоположность этому в материале, у которого значение К увеличивается с повышением скорости деформации, влияние этой величины может оказаться преобладающим в этом случае динамическое нагружение не понижает прочности материала. [c.36]

При динамическом нагружении высокие скорости приложения усилий вызывают повышение сопротивляемости материала, т. е. его прочности, так как увеличение скорости означает уменьшение времени действия нагрузки (4). Если с повышением скорости на материал действуют циклические нагрузки с достаточно высокой частотой, начинает сказываться влияние гистерезиса, которое приводит к превращению части механической энергии деформации в тепловую, разогреву материала и, следовательно, к, понижению его прочности. Таким образом, усталость в конечном итоге определяется совместным действием этих двух взаимно противоположных факторов и влиянием [c.24]

Раздельное рассмотрение механического поведения резины, так же как и других материало , при статическом и динамическом нагружении широко распространено и, видимо, практически целесообразно, хотя механические свойства резин при обоих режимах в принципе могут быть описаны единой зависимостью механического поведения резины от скорости нагружения. [c.90]

Галтельные участки швов — весьма ответственные участки, так как они подвергаются действию повышенных нагрузок при статических и динамических нагружениях. Однако наличие чрезмерно развитых галтельных участков приводит к дополнительному расходу припоев, увеличению массы изделия, а вследствие большого объема жидкого металла в галтельных участках могут получить усиленное развитие локальная химическая эрозия прилегаемого паяемого материала, усадочная и газовая пористость, скопление хрупких структурных составляющих. При большом отношении объема припоя к объему капиллярного зазора ( 500 %) и невысокой смачивающей способности припоя галтельный участок может потерять свою плавность и стать выпуклым [15]. Слишком сильно растекающийся припой может, заполнив зазор, вслед за этим вытечь из него в результате интенсивного растекания по нижней детали. Типичным примером этого является медь. Чтобы избежать вытекания припоя из зазоров, изделие собирают с нулевыми зазорами или с нулевым натягом, что усложняет процесс сборки. [c.246]

Как следует из приведенных данных, характер температурной зависимости ударной вязкости одинаков для стекол как в ориентированном, так и в изотропном состоянии. Однако ее абсолютные значения у ориентированных стекол в несколько раз выше. По значениям ударной вязкости (или работы разрушения при динамическом нагружении) можно судить о пластичности материала, что весьма важно для его практического использования. Экстремальный характер температурной зависимости ударной вязкости связан с превалирующей ролью прочности при низких температурах, Э увеличение этой характеристики при температурах, приближающихся к температуре стеклования, обусловлено ростом деформационных показателей материала. [c.14]

Морозостойкость полимерного материала также существенно зависит от режима деформации. За показатель морозостойкости принимают температуру при которой жесткость полимера увеличивается в /Кц раз. Коэффициент Кц определяется как отношение деформации при данной температуре к деформации при температуре 20 °С. Существенное влияние на температуру оказывает частота действия силы (при периодическом нагружении) или время действия нагрузки (при статическом нагружении). Установлена эквивалентность статического и динамического режимов испытаний. При соблюдении соотношения = 1/(2и) показатели морозостойкости совпадают. Это значит, что при периодической нагрузке с частотой п равна морозостойкости полученной при статической нагрузке с временем действия силы i. [c.104]

Детали из полиамидов могут подвергаться действию статических и динамических напряжений. В последнем случае напряжение периодически возрастает от нуля или малой величины до максимума и этот цикл обычно повторяется с постоянной частотой. Как и в металлах, возникновение таких циклических напряжений в полиамидах может приводить к их динамической усталости, что будет подробнее описано ниже. Используя стандартные образцы, в условиях статического нагружения и деформации в течение длительного времени получают информацию в виде кривых ползучести и релаксации напряжения. Знание этих характеристик материала в зависимости от температуры и влагосодержания важно для оценки работоспособности изделий нз полиамидов в различных условиях. Соответствующие данные публикуют и в справочной литературе [16, 18]. [c.108]

Подобно металлам, термопласты могут разрушаться при действии циклических напряжений меньших, чем предел прочности при статических испытаниях. Это явление называют динамической усталостью. Оно встречается при эксплуатации вращающихся и вибрирующих полиамидных деталей, таких как пропеллеры и шестерни, подвергаемые продолжительному воздействию циклических напряжений. Число циклов, необходимых для разрушения детали, зависит не только от напряжения, но и от температуры, содержания влаги, степени кристалличности материала и частоты действия напряжения. При высоких частотах нагружения (обычно более 300 циклов в минуту) энергия деформации практически полностью переходит в тепло, в особенности при температурах, при которых для данного материала характерно высокое поглощение. Этот эффект ускоряет разрушение изделия вследствие теплового размягчения полимера. Раз- [c.117]

Для изучения реакции ТРТ на циклическое нагружение используются динамические испытания. Часто для циклического нагружения применяется нагрузка регулярной синусоидальной формы. Получаемая при этом информация полезна для оценки вибрационных характеристик конструкций, вязкоупругих свойств топлива, вибрационного горения, характеристик демпфирования материала и срока службы ТРТ при усталостных нагрузках. [c.51]

Способность изотропных прозрачных тел обнаруживать двойное лучепреломление широко используется в поляризационно-оптическом методе исследования напряжений. Согласно этому методу из прозрачного материала вырезают уменьшенную копию конструкции и подвергают ее требуемому нагружению. Возникающая картина двойного лучепреломления позволяет охарактеризовать эпюру напряжений в конструкции, а метод дает возможность решать самые разнообразные статические и динамические задачи, возникающие в ходе проектирования ответственных деталей i[69]. В связи с решением таких задач к материалам, используемым в поляризационно-оптическом методе, предъявляются все более широкие требования нужны материалы с высоким и низким значением модуля упругости и коэффициента оптической чувствительности по напряжению (или по деформации), материалы с нулевым значением Са, комбинированные материалы и т. д. [c.208]

Реакция вязкоупругого материала на внешнее воздействие решающим образом зависит от соотношения между временными масштабами эксперимента и релаксации как свойства вещества. В зависимости от этого соотношения наблюдаемое поведение исследуемого образца кажется совершенно различным. Но в действительности — это лишь многообразные проявления комплекса вязкоупругих свойств материала. Поэтому необходимым фактором оказывается введение в экспериментальную схему временного параметра. При испытаниях на ползучесть или релаксацию это достигается измерением деформаций или напряжений, изменяющихся во времени. При динамических испытаниях пластмасс, которым посвящена настоящая часть книги, осуществляется периодическое нагружение образца, и роль временного фактора играет частота колебаний. [c.97]

Таким образом, под динамическим методом измерения механических характеристик материала понимается совокупность экспериментальных приемов и способов обработки данных измерений, когда опыт осуществляется путем периодического нагружения образца по не- [c.97]

Реакцией несущих элементов конструкций и деталей машин на суммарные статические и динамические нагрузки, воздействие физических полей (линейных и нелинейных) и коррозионных сред является возникновение не только полей напряжений и деформаций, но и полей повреждений. В зонах концентрации напряжений местные напряжения и деформации имеют повышенные значения, а сами процессы повреждения материала протекают более интенсивно, приводя к возникновению разрушения. В зависимости от условий нагружения и среды реализуются различные механизмы накопления статических и динамических повреждений и разрушения. Среди этих механизмов наиболее опасными являются те, которые приводят к катастрофическому (лавинообразному) разрушению, например, в условиях коррозионного растрескивания, динамического и длительного статического нагружения, контактного взаимодействия, неустойчивого распространения трещины при статическом кратковременном нагружении. Выявление и анализ физических особенностей механизмов появления и накопления повреждений в материале играют весьма важную роль в изучении механики разрушения и катастроф при формировании физических критериев достижения предельного состояния. [c.121]

В аустенитных нержавеющих сталях текстура после умеренной деформации или отжига бывает выражена слабо, поэтому не приходится ожидать существенного влияния этого фактора на поведение материала. Размер зерна [116] может иметь значение. При уменьшении размера зерна отмечено некоторое ослабление растрескивания при динамическом нагружении [105], а также при испытаниях под нагрузкой, составляющей определенную долю предела текучести (статистические данные) [101, 106]. Есть предварительные указания на наличие такого же эффекта при водородном охрупчивании стали 304L [107]. [c.77]

Из представленных ранее результатов следует, что скорость деформации может оказывать влияние на зарождение растрескивания, особенно в нейтральных водных растворах. В работах [48, 212, 213] выделены два эффекта влияния скорости деформации. Прежде всего при деформировании материала протекают два конкурирующих процесса. С одной стороны, пассивация свежеобразованной поверхности, а с другой, возникновение растрескивания. Когда доминирует последний процесс, величина Kivp может быть определена. Выражения, которые описывают скорость деформации е в вершине острия трещины в процессе динамического нагружения, были получены Краффтом [214], Ханом и Розенфельдом [21( . В обеих формулах величина декримента деформации е пропорциональ- [c.393]

Влияние нагрева материала мембраны на давление срабатывания показано на рис. 7.24. Таким образом, при динамическом нагружении мембраны влияние различных факторов неоднозначно. Имеющиеся в литературе [8] некоторые экспериментальные данные по этому вопросу носят частный характер. Однако для большинства практических случаев, когда скорость роста давления в аппарате не превышает 100 МПа/с, динамическое давление срабатывания мембран рдин рекомендуется определять по формуле, Па [c.232]

На лредел выносливости при динамическом нагружении заметное влияние оказывает вид наполнителя. В ряду стеклопластиков, содержащих в качестве наполнителя стеклянные маты (рис. 91), наибольшим пределом (выносливости обладает материал на эпоксидной смоле, наименьшим — на фенольных смолах. [c.186]

Процессы растворения и миграции различных ингредиентов в эластомерах (как частный случай набухания) также зависят от величины и направленности приложенной механической силы. На рис. 3.34 представлены денные об изменении концентрации пластификаторов при сжатии образцов резин [156]. Интенсивное выдавливание пластификаторов при сжатии приводит к существенному изменению свойств уплотнительных резин - ухудшению их морозостойкости, увеличению модуля, ускоренному накоплению остаточных деформаций сжатия -к глубокому перерождению структуры материала. Миграция ингредиентов из внутренних слоев массивных резиновых изделий к поверхности активируется и при динамическом нагружении (рис. 3.35) [167]. Процесс активированной миграции низкомопекулярных ингредиентов характеризуется отрицательным температурным коэффициентом (снижение скорости при повышении температуры), что подчеркивает его механическую пр юду. Возможность механической аетива-ции процессов с участием низкомолекупярных соединений расширяет наши представления об областях прюявления механохимических реакций. [c.136]

При слабом динамическом нагружении давление в порошкообразном материале достигает сотен мегапаскалей время силового воздействия измеряется миллисекундами. При этом возмушения в твердой дисперсной среде распространяются с конечной скоростью, в результате чего она оказывается в напряженно-деформированном состоянии. К таким способам компактирования следует отнести вибрационное, виброудар-ное и ударное формование изделий из порошкового материала. [c.229]

Описанная выше процедура позволяет проводить прямое моделирование фрагментации рассматриваемой конструкции на осколки и получать как оценки исходных размеров, формы, начальных скоростей и направлений движения осколков при разлрш-ных видах динамического нагружения, так и оценки геометрических параметров образующегося кратера. При прямом численном моделировании движущийся осколок описывается стандартной лагранжевой конечно-элементной сеткой (КЭ-сеткой). Конфигурация осколка и начальные условия его движения задаются по результатам прямого численного моделирования разрушения трубопровода. Окружающая среда (в данном случае - воздух) моделируется неподвижной эйлеровой сеткой КЭ. Для эйлеровой КЭ-модели задается соответствующее УРС материала, краевые условия. [c.347]

Исследования механических свойств органических стекол были бы недостаточными без анализа их поведения в условиях динамического нагружения. Знание механических характеристик при динамическом режиме воздействия заданных напряжений позволяет нетолько правильно выбрать материал, но и определить работоспособность и ресурс деталей остекления в широком временном интервале нагружения. Динамические характеристики довольно четко отражают структурные превращения в полимере, что дает дополнительную и важную информацию при создании материалов с заданным комплексом свойств. [c.25]

По удельной прочности стеклопласты не уступают, а иногда даже превышают удельную прочность стали, дюралюминия и титана. Стеклопласты хорошо противостоят действию ударных и динамических нагрузок и обладают большой демпферной способностью, т. е. способностью гасить колебания элементов конструкции. Так, стеклотекстолит ВФТ-С при симметрично приложенной нагрузке выдерживает при изгибающем напряжении 60—80 Мн1м- без разруше11ия более 19 000 000 циклов нагружений, Однако при применении в качестве стеклянной основы так называемых стекломатов (стеклянный войлок), может быть получен слоистгэгй материал с физико-механическими показателями, не отличающимися от показателей обычного текстолита иа основе хлопчатобумажной ткани. [c.402]

Традиционный подход в изучении механических свойств мета1шов однозначно связывает их с исходной структурой материала При такой точке зрения формирование указанных свойств заканчивается на этапе изготовления конструкции, а их изменение в период эксттчуатации не является определяющим. Хорошо известное явление охрупчивания, то есть повьппение временного сопротивления ав и предела текучести ат при одновременном снижении пластичности, может протекать по различным механизмам, однако, по сути, оно представляет собой процесс формирования новых механических свойств под действием внешних нагрузок. Таким образом, с современных позиций механические свойства опреде.ля-ются динамической структурой, возникаюшей в металле при нагружении [47]. [c.34]

Многие объекты эксплуатируются при повышенных температурах. С одной стороны, этот фактор способствует уменьшению вероятности возникновения хрупкого разрушения, поскольку обычно объекты эксплуатируются при рабочих температурах, значительно превьш1ающих порог хладноломкости. С другой стороны, интенсивное тепловое воздействие может привести к развитию различных деградашюнных процессов в материалах, из которых изготовлена конструкция и, как следствие, к их термическому повреждению. Влияние температурного фактора определяется не только значением рабочей температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. При нестационарном тепловом нагружении возможна термическая усталость материала конструкции. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пусконаладочных и ремонтных работ, а так же вследствие неоднородного распределения температур по поверхности конструкции. Тепловые поля в той или иной степени нестащюнарны, их изменение приводит к соответствующему перераспределению упругих и пластических деформаций в объеме напряженного металла [17, 30]. [c.9]

Закономерности разрушения и долговечности полимеров при циклических нагрузках рассмотрены в [9 11.32]. Закономерности динамической и статической усталости сшитого эластомера, например, одинаковы (соотношение между числом циклов до разрушения М и максимальным за цикл напряжением о при растяжении Ыа = = сопз1), но статический режим является более мягким по сравнению с динамическим. Несмотря на то что в статическом режиме материал находится все время в напряженном состоянии, его разрушение происходит значительно позже, чем при динамических напряжениях, когда образец находится в напряженном состоянии лишь часть времени. Это объясняется тем, что при периодических нагрузках перенапрял<ения не успевают отрелаксировать за время каждого цикла нагружения, тогда как при статической нагрузке они с течением времени выравниваются. Для пластмасс релаксация перенапряжений связана с микропластической локальной деформацией в вершинах микротрещин. При увеличении частоты и нагружения возмол ен переход от квазихрупкого к хрупкому разрушению. [c.329]

Влияние температурного фактора определяется не только значением эксплуатационной температуры, но и характером и динамикой теплового воздействия. При нестационарном тепловом нагружении возможна термическая усталость материала колонны. Динамические тепловые нагрузки могут быть обусловлены периодическим характером технологического процесса, изменениями рабочих параметров в период пуско-нападочных и ремонтных работ, а также [c.25]

Исследование скорости развития трещины в зависимости от уровня нагружения, свойств материала, среды и внешних факторов (поляризации, давления и температуры) [8,50]. При таком подходе данные о закономерностях роста трещин иод воздействием агрессивной среды и механических напряжений представляют в виде зависимостей скорости роста трещин при статическом (ко розионное растрескивание) или- динамическом (коррозионная усталость) нагружении от максимального (амплитудного) коэффициента интенсивности К цикла. При этом данные для построения указанных зависимостей (диаграмм разрушения) получают при испытании стаццаргньм образцов с трещинами, образовавшимися на образцах в процессе периодического (усталостного) нагружения их на воздухе. Подрастание трещины во времени измеряют по изменению электросопротивления образца, оптическим методам по податливости материала и т. п. Испытания проводят при заданной температуре среды, накладывая, по необходимости, на Образец анодную или катодную поляризацию. По полученнь м данным рассчиты- [c.132]

Испытания под нагрузкой проводились на универсальной разрывной машине фирмы "Лозенгаузен" (с ценой деления 10 кг). Образцы устанавливались на испытательную машину с помощью специальных зажимов и подвергались ступенчато возрастающел у нагружению статическими нагрузками с измерением степени герметичности на каждой ступени нагружения. Динамические нагрузки в пределах ог 0,1 до 0,5 Рр д давались при 2000 циклонов (Рраз разрушающая нагрузка для данного материала). При этом в течение 240 мин снижения давления не наблвдалось. [c.99]

Здесь слева К = К (S, ) известная функция приложенного напряжения 5, длины (или полудлины) трещины i и прочих размеров. Справа - постоянная материала. Это простое соотношение справедливо и может быть использовано, если есть уверенность, что разрушение - хрупкое. Такую уверенность можно обосновать температурой эксплуатации (испытания) детали, которая должна быть меньше температуры хладноломкости (критической температуры хрупкости, например, 1 2 по H.A. Махутову). Хрупкие состояния возникают, помимо низких температур, также при динамических (высокоскоростных) нагружениях, радиационном и коррозионном охрупчивании и также при наличии и воздействии поверхностно-активных сред. [c.231]

Прочность всех материалов понижается с увеличением времени, в течение которого они находятся в напряженном состоянии. Это явление называется статической усталостью, если материал находится в статическом напряженном состоянии, и динамической усталостью, если он подвергается циклическим нагружениям. Сказанное целиком относится и к резинам. В этой главе рассматривается вре.менная зависимость прочности (статическая усталость) резин, являющаяся главным критерием при определении срока службы многих резино-технйческих изделий. [c.172]

Процесс нагружения может быть быстрым или медленным. Сначала рассматривается статическое нагружение — достаточно медленный и равномерный процесс роста напряжений, не вызывающий динамических (колебательных) эффектов. Таким же образом различают в зависимости от скорости статического нагружения прочность кратковременную (при быстром нагружении) и прочность длительную (при медленном нагружении). Рассматривают также кратковременную прочность, которая устанавливается простым равновременным нагружением и нормированной для каждого материала в отдельности стандартизованной скоростью. [c.76]

В динамических условиях полимерный материал находится в неравновесном, нерелаксированном состоянии, в связи с чем ведет себя иначе, чем при статическом нагружении. Заметим, что динамические условия внешнего воздействия создаются любым внешним энергетическим полем, а именно переменным электромагнитным, акустическим или тепловым. Принято, однако, понимать под динамическим — переменное механическое напряжение, то есть сжатие, [c.97]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология