Оценка применимости структурно-механической модели разрушения для металлов с ГЦК и ГПУ-решеткой | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 13 марта, печатный экземпляр отправим 17 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №24 (158) июнь 2017 г.

Дата публикации: 15.06.2017

Статья просмотрена: 57 раз

Библиографическое описание:

Матус, К. М. Оценка применимости структурно-механической модели разрушения для металлов с ГЦК и ГПУ-решеткой / К. М. Матус. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 24 (158). — С. 167-170. — URL: https://moluch.ru/archive/158/44529/ (дата обращения: 28.02.2021).



Ключевые слова: ОЦК металл, ГЦК металл, ГПУ металл, кинетическая диаграмма усталостного разрушения, структурно-механическая модель разрушения

В настоящие момент изучению усталостной долговечности металлов с объемно-центрированной кубической решеткой (ОЦК) (рисунок 1) посвящены многие фундаментальные работы, которые позволяют на стадии проектирования и эксплуатации элементов конструкции провести детальный анализ особенностей её работы и принять меры по обеспечению её надёжности.

Рис. 1. Объемно-центрированная кубическая решетка

Развитие усталостного разрушения в металлах с гранецентрированной кубической решеткой (ГЦК) и гексагональной плотноупакованной решеткой (ГПУ) (рисунок 2), к которым относятся алюминий, медь, титан и т. д., изучено недостаточно плотно, следствием чего является отсутствие возможности определения ресурса сварных конструкций из металлов данного типа.

Рис. 2. Простые кристаллические решетки: 1 — гранецентрированная кубическая, 2 — гексагональная плотноупакованная

В связи с широким применением указанных металлов в различных областях промышленности, возникает необходимость в создании структурно– механической модели процесса разрушения металлов с гранецентрированной кубической и гексагональной плотноупакованной решетками. Существует некоторая вероятность того, что имеющиеся модели разрушения металлов с объемноцентрированной кубической решеткой могут быть успешно применены к металлам с ГЦК и ГПУ-решетками.

В работе осуществляется оценка применимости имеющейся структурно–механической модели разрушения для металлов с гранецентрированной кубической решеткой и гексагональной плотноупакованной решеткой. Указаны методы адаптации существующей модели.

Одним из этапов оценки применимости структурно–механической модели является определение истинной величины структурного элемента для каждого рассматриваемого материала. Обязательным условием для этого является наличие механических характеристик материала и кинетических диаграмм усталостного разрушения (КДУР).

Кинетические диаграммы усталостного разрушения позволяет определить характеристики циклической трещиностойкости [4]. Методика построения КДУР чётко регламентирована. Кинетические диаграммы позволяет проводить не только качественное, но и количественное сравнение данных о трещиностойкости различных конструкционных сталей.

Определяем величину структурного элемента с помощью программой «Ресурс». Программа «Ресурс» является реализацией алгоритма, представленного в книге Матохина Г. В., Горбачева К. П. «Инженеру о сопротивлении металлов разрушению» [1].

Параметры программы позволяют построить Кинетическую диаграмму усталостного разрушения материала при заданных параметрах.

Рис. 3. Расчётная КДУР титанового сплава ВТ3–1, при dстр = 0,0028 мм

При сравнении расчётной и экспериментальной кинетических диаграмм усталостного разрушения заметно, что расчётные диаграммы 4 наиболее точно попадает в область экспериментальных значений, что означает верность подобранной величины структурного элемента.

Рис. 4. КДУР титанового сплава ВТ3–1: 1 — экспериментальные данные; 2 — расчётная кривая при dстр = 0,0028 мм; 3 — расчётная кривая при dстр = 0,0038 мм; 4 — расчётная кривая при dстр = 0,0018 мм

Цель работы апробация использования имеющейся структурно– механической модели разрушения к с для гранецентрированной кубической и гексагональной плотноупакованной решеткой. Вследствие того, что данная структурно–механическая модель [1] была разработана для металлов с объемно-центрированной кубической решеткой, имелась вероятность того, что её применимость для металлов с гранецентрированной кубической и гексагональной плотноупакованной решеткой даёт неудовлетворительные результаты, так как в данной структурно–механической модели присутствует ряд допущений, присущих феррито-перлитным сталям.

В ходе выполнения работы была разработана методика оценки применимости структурно–механической модели к металлам с гранецентрированной кубической и гексагональной плотноупакованной решеткой. Методика заключается в определении величины структурного элемента, верность которого определяется совпадением экспериментальной и расчётной кинетических диаграмм усталостного разрушения.

Расчёт привел к следующим результатам. Были определены величины структурного элемента для титановых сплавов, при которых расчётная кинетическая диаграмма усталостного разрушения совпала с экспериментальной, что означает верность подобранной величины. Для алюминиевых и магниевого сплавов определение величины структурного элемента в данный момент невозможно, так как отсутствуют необходимые механические характеристики, а именно относительное сужение.

Из сказанного выше, можно сделать вывод, что имеющаяся структурно– механическая модель разрушения применима для титана и титановых сплавов. Вероятно, применима для металлов с гранецентрированной плотноупакованной решеткой. Оценить применимость модели к металлам с гранецентрированной кубической решеткой сложно, так как не были проведены соответствующие исследования, вследствие отсутствия необходимых данных.

Литература:

  1. Матохин Г. В. Оценка ресурса сварных конструкций из феррито-перлитных сталей. — Владивосток: ДВГТУ, 2001. — 202 с.
  2. Матохин Г. В., Горбачев К. П., Воробьев А. Ю. Основы оценки прочности и долговечности сварных конструкций. — Владивосток: ДВГТУ, 2008. — 300 с.
  3. Мешков Ю. Я., Пахаренко Г. В. Структура металла и хрупкость стальных изделий. — Киев: Наук. думка, 1985. — 268 с.
  4. Мешков А. А., Мовсун-Заде К. А., Дащенко А. Ф. Остаточный ресурс изделий с трещиной. — УДК 620.178:621.8, 5 с.
Основные термины (генерируются автоматически): усталостное разрушение, гексагональная плотноупакованная решетка, структурный элемент, металл, механическая модель, гранецентрированная кубическая решетка, механическая модель разрушения, объемно-центрированная кубическая решетка, Кинетическая диаграмма, титановый сплав.


Ключевые слова

ОЦК металл, ГЦК металл, ГПУ металл, кинетическая диаграмма усталостного разрушения, структурно-механическая модель разрушения

Похожие статьи

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

Основные термины (генерируются автоматически): дефект, кристалл, твердость, минерал, кристаллическая решетка, свойство, реальный кристалл

Влияние структурных изменений при высокотемпературном отжиге на механические свойства молибденовых проволок.

Эффективные станки для обработки композитных материалов от...

механический (подразумевает использование ультразвука)

Рисунок 1.Принцип строения главного шпинделя (а) и модель двадцатигранной рамы (b).

А это, в свою очередь, может повлечь самые неприятные последствия, вплоть до разрушения и получения больших убытков.

Анализ расположения мелющих тел и пустот в шаровых упаковках...

a – один плотноупакованный слой одинаковых шаров; б – центры шаров, образующие гексагональную сетку.

а - плотнейшая трехслойная упаковка; б – гранецентрированная кубическая ячейка.

Трещины в композите, армированном однонаправленными...

В статье рассматривается задача механики разрушения о взаимодействии ортотропных

Предложена модель зарождения трещин в композитах с двоякопериодической структурой

Ключевые слова: двоякопериодическая решетка, средние напряжения, граничные условия...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Хорошее сцепление между цинком и алюминием объясняется следующим: алюминий кристаллизуется с гранецентрированной кубической решеткой с параметром 0,404 нм (4,04 ), тогда как цинк — с гексагональной плотной упаковкой с константой решетки и с отношением...

Критерии оценки многоцикловой механической выносливости при...

Механика разрушения металлов. Механическое разрушение можно определить как любое изменение размера

Нагрузки и деформации, при которых обычно происходит усталостное разрушение, намного ниже тех, которые приводят к разрушению в статических условиях.

Разработка перспективных технологии получения наноструктурных...

...процессов объемного деформирования металлов и сплавов на основе магния, алюминия, титана

таких, как высокая прочность при значительной пластичности, высокая усталостная прочность

Литература: 1. Рыбин В. В. Большие деформации и разрушение металлов.

Прогноз применимости соляно-кислотных обработок

Оценка применимости структурно-механической модели разрушения для металлов с ГЦК и ГПУ-решеткой. Современные технологии устройства слоев износа и поверхностных обработок на дорожных асфальтобетонных покрытиях.

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

Основные термины (генерируются автоматически): дефект, кристалл, твердость, минерал, кристаллическая решетка, свойство, реальный кристалл

Влияние структурных изменений при высокотемпературном отжиге на механические свойства молибденовых проволок.

Эффективные станки для обработки композитных материалов от...

механический (подразумевает использование ультразвука)

Рисунок 1.Принцип строения главного шпинделя (а) и модель двадцатигранной рамы (b).

А это, в свою очередь, может повлечь самые неприятные последствия, вплоть до разрушения и получения больших убытков.

Анализ расположения мелющих тел и пустот в шаровых упаковках...

a – один плотноупакованный слой одинаковых шаров; б – центры шаров, образующие гексагональную сетку.

а - плотнейшая трехслойная упаковка; б – гранецентрированная кубическая ячейка.

Трещины в композите, армированном однонаправленными...

В статье рассматривается задача механики разрушения о взаимодействии ортотропных

Предложена модель зарождения трещин в композитах с двоякопериодической структурой

Ключевые слова: двоякопериодическая решетка, средние напряжения, граничные условия...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Хорошее сцепление между цинком и алюминием объясняется следующим: алюминий кристаллизуется с гранецентрированной кубической решеткой с параметром 0,404 нм (4,04 ), тогда как цинк — с гексагональной плотной упаковкой с константой решетки и с отношением...

Критерии оценки многоцикловой механической выносливости при...

Механика разрушения металлов. Механическое разрушение можно определить как любое изменение размера

Нагрузки и деформации, при которых обычно происходит усталостное разрушение, намного ниже тех, которые приводят к разрушению в статических условиях.

Разработка перспективных технологии получения наноструктурных...

...процессов объемного деформирования металлов и сплавов на основе магния, алюминия, титана

таких, как высокая прочность при значительной пластичности, высокая усталостная прочность

Литература: 1. Рыбин В. В. Большие деформации и разрушение металлов.

Прогноз применимости соляно-кислотных обработок

Оценка применимости структурно-механической модели разрушения для металлов с ГЦК и ГПУ-решеткой. Современные технологии устройства слоев износа и поверхностных обработок на дорожных асфальтобетонных покрытиях.

Похожие статьи

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

Основные термины (генерируются автоматически): дефект, кристалл, твердость, минерал, кристаллическая решетка, свойство, реальный кристалл

Влияние структурных изменений при высокотемпературном отжиге на механические свойства молибденовых проволок.

Эффективные станки для обработки композитных материалов от...

механический (подразумевает использование ультразвука)

Рисунок 1.Принцип строения главного шпинделя (а) и модель двадцатигранной рамы (b).

А это, в свою очередь, может повлечь самые неприятные последствия, вплоть до разрушения и получения больших убытков.

Анализ расположения мелющих тел и пустот в шаровых упаковках...

a – один плотноупакованный слой одинаковых шаров; б – центры шаров, образующие гексагональную сетку.

а - плотнейшая трехслойная упаковка; б – гранецентрированная кубическая ячейка.

Трещины в композите, армированном однонаправленными...

В статье рассматривается задача механики разрушения о взаимодействии ортотропных

Предложена модель зарождения трещин в композитах с двоякопериодической структурой

Ключевые слова: двоякопериодическая решетка, средние напряжения, граничные условия...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Хорошее сцепление между цинком и алюминием объясняется следующим: алюминий кристаллизуется с гранецентрированной кубической решеткой с параметром 0,404 нм (4,04 ), тогда как цинк — с гексагональной плотной упаковкой с константой решетки и с отношением...

Критерии оценки многоцикловой механической выносливости при...

Механика разрушения металлов. Механическое разрушение можно определить как любое изменение размера

Нагрузки и деформации, при которых обычно происходит усталостное разрушение, намного ниже тех, которые приводят к разрушению в статических условиях.

Разработка перспективных технологии получения наноструктурных...

...процессов объемного деформирования металлов и сплавов на основе магния, алюминия, титана

таких, как высокая прочность при значительной пластичности, высокая усталостная прочность

Литература: 1. Рыбин В. В. Большие деформации и разрушение металлов.

Прогноз применимости соляно-кислотных обработок

Оценка применимости структурно-механической модели разрушения для металлов с ГЦК и ГПУ-решеткой. Современные технологии устройства слоев износа и поверхностных обработок на дорожных асфальтобетонных покрытиях.

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

Основные термины (генерируются автоматически): дефект, кристалл, твердость, минерал, кристаллическая решетка, свойство, реальный кристалл

Влияние структурных изменений при высокотемпературном отжиге на механические свойства молибденовых проволок.

Эффективные станки для обработки композитных материалов от...

механический (подразумевает использование ультразвука)

Рисунок 1.Принцип строения главного шпинделя (а) и модель двадцатигранной рамы (b).

А это, в свою очередь, может повлечь самые неприятные последствия, вплоть до разрушения и получения больших убытков.

Анализ расположения мелющих тел и пустот в шаровых упаковках...

a – один плотноупакованный слой одинаковых шаров; б – центры шаров, образующие гексагональную сетку.

а - плотнейшая трехслойная упаковка; б – гранецентрированная кубическая ячейка.

Трещины в композите, армированном однонаправленными...

В статье рассматривается задача механики разрушения о взаимодействии ортотропных

Предложена модель зарождения трещин в композитах с двоякопериодической структурой

Ключевые слова: двоякопериодическая решетка, средние напряжения, граничные условия...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Хорошее сцепление между цинком и алюминием объясняется следующим: алюминий кристаллизуется с гранецентрированной кубической решеткой с параметром 0,404 нм (4,04 ), тогда как цинк — с гексагональной плотной упаковкой с константой решетки и с отношением...

Критерии оценки многоцикловой механической выносливости при...

Механика разрушения металлов. Механическое разрушение можно определить как любое изменение размера

Нагрузки и деформации, при которых обычно происходит усталостное разрушение, намного ниже тех, которые приводят к разрушению в статических условиях.

Разработка перспективных технологии получения наноструктурных...

...процессов объемного деформирования металлов и сплавов на основе магния, алюминия, титана

таких, как высокая прочность при значительной пластичности, высокая усталостная прочность

Литература: 1. Рыбин В. В. Большие деформации и разрушение металлов.

Прогноз применимости соляно-кислотных обработок

Оценка применимости структурно-механической модели разрушения для металлов с ГЦК и ГПУ-решеткой. Современные технологии устройства слоев износа и поверхностных обработок на дорожных асфальтобетонных покрытиях.

Задать вопрос