Нестабільність деформування та зміцнення матеріалів в умовах глибокого охолодження
Моделі стрибкоподібної деформації для описання кінетики стрибка і оцінки її амплітудних значень у залежності від характеристик системи навантажування. Аналіз основних параметрів енергетичних перетворень в процесі переривчастої текучості металів.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 28.07.2014 |
Размер файла | 82,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Наведені в табл. 5 дані свідчать, що відомі підходи дають дуже широкий спектр величин допустимих напружень, причому ступінь використання низькотемпературного зміцнення становить від 23 % до 100 %, а результуючі, або індетерміновані коефіцієнти запасу міцності - від 3,06 до 1,50. Запропонований підхід займає "середнє" становище серед відомих, а розраховане за ним допустиме напруження є близьким до найбільшого еквівалентного, що діє у силових елементах надпровідної магнітної системи тороідального поля токамака ІТЕР (табл. 5), і при цьому він враховує нестабільний характер деформації металів.
З оглядом на це даний метод можна вважати достатньо поміркованим і близьким до оптимального у розглянутих умовах.
Висновки
стрибкоподібний деформація амплітудний переривчастий
Сукупність узагальнених у дисертації результатів досліджень являє собою рішення актуальної наукової проблеми в області низькотемпературної міцності матеріалів і елементів конструкцій, що полягає в розробці науково обґрунтованої концепції оцінки граничних станів конструкційних сплавів, що настають при реалізації ефекту переривчастої текучості в умовах глибокого охолодження. Прояви цього ефекту для даного матеріалу залежать від комплексу пружних, інерційних, кінетичних характеристик системи зразок-машина (деталь-конструкція) і інших чинників, що належать до умов навантажування, а також - від конструктивно-технологічних чинників. Тому, відповідно до загальної концепції даної роботи, проведено комплексне дослідження впливу цих чинників на характер розвитку пластичної деформації, міцність і руйнування сталей і сплавів криогенної техніки з урахуванням стадійності процесу накопичення деформації (докритична стадія однорідного деформування, втрата стійкості процесу деформування, власне стрибок деформації і стадія подальшого неадіабатичного пластичного деформування безпосередньо після завершення стрибка). Це дозволило створити інженерний метод визначення небезпечних і допустимих напружень в умовах нестабільності деформації для розрахунку міцності відповідних кріогенних конструкцій, у тому числі надпровідних магнітних систем, у якому оптимально використовуються можливості зміцнення матеріалів, і виробити рекомендації щодо удосконалення стандартного методу випробувань металів на розтяг за температур до 4,2 К.
Основні результати, висновки і практичні рекомендації роботи полягають у наступному:
Розроблено методологію оцінки граничних станів металевих матеріалів в умовах нестабільності деформації за температур нижче 30 К і показано, що при реалізації акта переривчастої текучості можлива раптова втрата несівної здатності конструкційного елемента внаслідок розвитку надмірної деформації чи руйнування.
Запропоновано і обґрунтовано новий метод нормування міцності сталей і сплавів у зазначених умовах, що дозволяє оптимально використовувати низькотемпературне і деформаційне зміцнення з урахуванням енергопоглинальної здатності матеріалу, і показано його перевагу над відомими методами. Однією з відмінних рис запропонованого підходу до визначення допустимих напружень є виключення з розрахункових залежностей границі міцності і використання як міри міцності матеріалу небезпечного напруження - мінімального рівня, при перевищенні якого стає можливим стрибкоподібний розвиток деформації.
На основі комплексного дослідження впливу ряду чинників на прояви ефекту переривчастої текучості за температури 4,2 К і пов'язані з ним механічні властивості конструкційних сплавів встановлено, що найбільш істотний вплив спричиняють жорсткість системи навантажування, що визначає запас пружної енергії, і швидкість деформування, та вироблено рекомендації з їх нормування при визначенні стандартних механічних характеристик в умовах глибокого охолодження. Показано, що при підвищених швидкостях деформування у залежності від величини модуля деформаційного зміцнення матеріалу і жорсткості системи навантажування процес накопичування пластичної деформації може або залишатися монотонним, або безпосередньо після стадії пружного деформування різко втрачати стійкість і локалізуватися, завершуючись прискореним руйнуванням.
Розроблено адекватні моделі процесу стрибкоподібної деформації, що дозволяють визначити її амплітудні значення, описати кінетику стрибка і супутні ефекти у взаємозв'язку з пружними, інерційними та кінетичними характеристиками системи навантажування. На основі моделі, отриманої для підвантажуваної системи, сформульовані кінетичні умови руйнування в жорсткому та м'якому режимах навантажування.
Виконано експериментальну і теоретичну оцінку масштабного ефекту в зв'язку з запасом пружної енергії у системі навантажування та оцінку напруженого стану зразків різних типів при нестабільному розвитку пластичної деформації і вироблено рекомендації щодо вибору типорозмірів стандартних зразків для випробувань на статичний розтяг за температур нижче 30 К. Для дослідження масштабного ефекту запропонований і обґрунтований безрозмірний критерій енергетичної подібності процесу стрибкоподібної деформації.
Показано, що прояв ефекту переривчастої текучості викликає істотну зміну характеру впливу концентрації напруження на механічні характеристики, особливості деформування і руйнування металів. Зі збільшенням концентрації напруження кількість стрибків деформації зменшується, а у випадку гострого надрізу переривчаста текучість не реалізується. Дія імпульсного магнітного поля при досить високому рівні напруження ініціює руйнування зразків з гострим надрізом чи тріщиною, причому зниження руйнівного напруження досягає 20%.
Сформульовано систему феноменологічних критеріїв, що визначають умови реалізації ефекту низькотемпературної переривчастої текучості, і встановлені залежності між ними. На їхній основі отримано двухпараметричний температурно-силовий критерій втрати стійкості процесу пластичного деформування металів, що дозволяє з використанням експериментально визначеної константи матеріалу - границі переривчастої текучості - розраховувати як максимальну критичну температуру, так і величину критичного напруження для заданого температурного рівня.
На основі аналізу процесів енергетичних перетворень, що протікають при стрибкоподібній деформації металів, описані локальні термічні ефекти. Показано, що ступінь нагрівання зони течії корелює з характеристикою міцності матеріалу, й отримано відповідну емпіричну залежність.
9. Розроблено методи експериментального моделювання стрибка деформації за температур 77 і 293 К і показана можливість відтворення і дослідження ефектів, аналогічних тим, що реалізуються за температури рідкого гелію.
Література
1. Стрижало В.А., Новогрудский Л.С., Воробьев Е.В. Прочность сплавов криогенной техники при электромагнитных воздействиях.- Киев: Наук. думка, 1990.- 180с.
2. Воробьев Е.В. Деформирование меди при воздействиях сильных магнитных полей // Пробл. прочности. - 1989. - № 12. - С. 32-36.
3. Воробьев Е.В. Низкотемпературное упрочнение конструкционных сплавов в условиях воздействия сильных магнитных полей // Пробл. прочности. - 1990. - № 6. - С. 48-52.
4. Копанев А.А., Воробьев Е.В., Новогрудский Л.С. Универсальная установка для нанесения усталостных трещин // Пробл. прочности.- 1990.- № 9.- С. 110-112.
5. Воробьев Е.В. Чувствительность аустенитных сталей к концентрации напряжений в условиях глубокого охлаждения и высокоэнергетических импульсных воздействий // Пробл. прочности. - 1991. - № 3. - С. 89-91.
6. Стрижало В.А., Воробьев Е.В. Низкотемпературная прерывистая текучесть конструкционных сплавов // Пробл. прочности. - 1993. - № 8. - С. 37-46.
7. Стрижало В.А., Воробьев Е.В. Низкотемпературная прерывистая текучесть упрочняющихся материалов // Пробл. прочности.- 1994.- № 10.- С. 3-8.
8. Стрижало В.А., Воробьев Е.В., Новогрудский Л.С. Влияние предварительного деформирования на прерывистую текучесть материалов при температуре 4,2 К // Пробл. прочности. - 1995. - №8. - С. 12-20.
9. Стрижало В.А., Воробьев Е.В. Моделирование низкотемпературной прерывистой текучести методом импульсного подгружения // Пробл. прочности. - 1997.- № 3.- С. 83-89.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основні принципи підвищення зносостійкості порошкових матеріалів на основі заліза. Вплив параметрів гарячого штампування на структуру і властивості отримуваних пористих заготовок. Технологія отримання композитів на основі системи карбід титану-сталь.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 27.10.2013Сутність і кінематика різання. Залежність кутових параметрів процесу різання від умов. Процеси деформації і руйнування матеріалів. Усадка стружки і теплові явища при різанні. Охолодження і змащування при обробці. Фізичні характеристики поверхневого шару.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 22.10.2010Напрями зміцнення сталей і сплавів. Концепція високоміцного стану. Класифікація методів зміцнення металів. Технології поверхневого зміцнення сталевих виробів. Високоенергетичне хімічне модифікування поверхневих шарів. Плазмове поверхневе зміцнення.
курсовая работа [233,4 K], добавлен 23.11.2010Аналіз технології деформування заготовок при виробництві залізничних коліс. Вплив параметрів кінцево-елементних моделей на точність розрахунків формозміни металу й сил при штампуванні заготовок залізничних коліс. Техніко-економічна ефективність роботи.
магистерская работа [6,1 M], добавлен 01.07.2013Методи регулювання теплового стану зварного з'єднання. Визначення деформації при зварюванні таврової балки із легованої сталі без штучного охолодження і з ним. Розрахунок температурних полів та швидкостей охолодження. Розробка зварювального стенду.
магистерская работа [8,6 M], добавлен 18.04.2014Маршрутна технологія виготовлення штампів гарячого деформування. Технічний контроль і дефекти поковок. Вплив легуючих елементів на властивості інструментальних сталей. Термічна обробка та контроль якості штампів. Вимоги охорони праці та техніки безпеки.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.04.2014Порівняння основних систем відводу теплоти. Тепловий розрахунок холодильної машини. Обчислення параметрів насосів для перекачування води і розсолу. Вибір конденсатора, переохолоджувача та параметрів компресорного агрегату. Переваги аміаку як холодоагенту.
курсовая работа [353,4 K], добавлен 10.02.2013Вибір та характеристика моделі швейного виробу. Загальна характеристика властивостей основних матеріалів для заданого виробу. Визначення структури і будови ниток основи і піткання, переплетення досліджуваної тканини. Вибір оздоблювальних матеріалів.
курсовая работа [40,4 K], добавлен 15.06.2014Побудова структурних схем моделі в початковій формі на прикладі моделі змішувального бака. Нелінійна та квадратична моделі в стандартній формі. Перетворення моделі у форму Ассео. Умова правомірності децентралізації. Аналіз якісних властивостей системи.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 22.11.2010Розвиток лазерів на парах металів. Конструкція та недоліки відпаяного саморозігрівного АЕ ТЛГ-5 першого промислового ЛПМ. Характеристика енергетичних рівнів лазерів на парах міді. Розрахунок вихідної потужності та узагальнених параметрів резонатора.
курсовая работа [781,4 K], добавлен 05.06.2019