Деформации конструкций

Соответствующее изменение распределения напряжений в композите показано на рис. 6, характеризующем зависимость внутренних напряжений от степени деформации композита. Пока композит находится в упругой области, поперечные напряжения очень малы по сравнению с осевыми, но с развитием пластического течения они быстро растут, достигая 40% величины осевых напряжений в матрице.

Пиннел и Лоули [66] изучали зависимость микромеханических характеристик композита алюминий — нержавеющая сталь после прессования от объемного содержания упрочнителя. При растягивающем нагружении экспериментальные значения физического предела упругости, предела микротекучести и предела текучести (при остаточной деформации 0,1%) хорошо согласовались со значениями, рассчитанными на основе правила смеси (рис. 12 — 14). Структурные исследования показали, что дислокационная субструктура при заданной величине деформации композита не зависит от объемной доли упрочнителя, т. е. что между матрицей и упрочнителем не происходит заметного взаимодействия. Это подтверждает справедливость предположений, на которых основано правило смеси.

Свойства волокнистых композитов при нагружении сжатием обнаруживают значительные отклонения от правила смеси [48, 66]; так, у композита алюминий — нержавеющая сталь непосредственно после изготовления предел упругости выше в 2 раза, а предел М'Икротекучести — в 5—8 раз (в зависимости от объемной доли упрочнителя). Диаграммы деформации композита алюминий — нержавеющая сталь при сжатии для различных значений объемной доли упрочнителя приведены на рис. 16. Показано, что разрушение происходит «в фазе», т. е. путем сдвига (выгибанием), и. не связано с отслаиванием (отрывом) проволоки по поверхности раздела. В соответствии с этими данными был пред-

Показано, что, если распространяющаяся в композите трещина пересекает волокна упрочнителя, вязкость разрушения увеличивается тем больше, чем больше волокна отслаиваются от матрицы. Значит, из соображений повышения вязкости разрушения предпочтительной является слабая поверхность раздела. Однако при распространении трещины в матрице параллельно волокнам предпочтительна прочная поверхность раздела — это позволяет предотвратить разрушение по поверхности раздела, связанное с малыми затратами энергии. Были отмечены и другие случаи; так, при распространении трещины перпендикулярно волокнам высокая вязкость разрушения может быть обусловлена несколькими механизмами. При действии одного из них — вытягивания волокон — вязкость разрушения определяется силами трения и длиной вытянутого из матрицы отрезка волокна. Высокая вязкость разрушения может быть получена и в композитах, в которых не происходит ни отслаивания, ни вытягивания волокон. Так, в системе бор — алюминий вязкость разрушения зависит в основном от энергии деформации, накопленной волокном в пластической зоне деформации композита непосредственно к моменту разрушения волокна. Вязкость разрушения ориентированных композитов, как правило, слабо зависит от вязкости разрушения матрицы. Исключение представляет случай, когда поверхность раздела прочна, а трещина распространяется параллельно волокнам: в этих условиях вязкости разрушения композита и материала матрицы сопоставимы. При достаточно высокой объемной доле упрочнителя и слабой поверхности раздела вязкость разрушения определяется поверхностью раздела. Вязкость разрушения композитов, армированных ориентированным в нескольких направлениях упрочнителем, зависит, главным образом, от тех волокон, которые расположены поперек трещины и разрушение которых необходимо для дальней-

Диаграмма деформации композита 53 Диборид титана, волокно 28 Дисконтинуум химический 46—48 Диффузии механизмы, экспериментальное исследование 29 Диффузионная сварка 32'—34 Диффузия, замедление при обменной реакции 97

В этом случае выделяются два элемента: один — для определения прочности при поперечном растяжении, второй — для определения прочности при межслойном сдвиге. Модель при нагружении композита в поперечном направлении позволяет получить выражение для определения средней деформации в матрице как функции средней деформации композита, величину которой можно непосредственно сравнить с допустимой деформацией матрицы или, используя диаграмму напряжений, с ее прочностью. Аналогичные соображения приводят к таким же выводам и в случае межслой-вого сдвига. Подобный анализ называется методом учета деформации. Он применяется для расчета прочности композита при поперечном растяжении и при межслойном сдвиге [13, 14].

В [39] композиты армировались однонаправленными непрерывными волокнами, а растягивающая нагрузка прикладывалась в направлении волокон. Деформации в волокне и матрице были равны между собой и равны деформации композита. Кроме того, в работе предполагается, что компоненты композитов нерастворимы. В течение эксперимента на ползучесть напряжения, воспринимаемые волокном и матрицей, изменяются со временем из-за различия в их характеристиках ползучести. Более слабая матрица

Рис. 1г, Совместное влияние поперечного нагрушения (соответствующего средней деформации композита 0,3%) и температурной усадки (при снижении температуры на 60 °С) для стеклопластика с полиэфирной матрицей и объемным содержанием волокон 65% [4].

Деформации любого слоя в\, ъч и Yi2 вычисляются через деформации композита по уравнению (4.13). Рассчитанные деформации слоя используются в свою очередь для определения текущих значений упругих констант по основным диаграммам деформирования материала слоя. Определенное таким образом [Л]~+, подставляется в уравнение (4.21) для следующей (п + 2)-й ступени нагружения.

Как и в большинстве теорий прочности композитов, в анализе, использующем критерий типа Хилла, в качестве основной технологической единицы слоистого материала принимается однонаправленный слой. Модули композита, его матрицы жесткости и податливости вычисляются по четырем независимым упругим константам материала слоя при помощи обычных процедур преобразования и интегрирования (см. разд. 4.3). Деформации композита, вызванные любой приложенной нагрузкой, определяются при помощи его упругих свойств. Затем рассчитываются деформации е;/ и напряжения а,-/ каждого слоя, и при помощи критерия прочности Хилла оценивается напряженное состояние каждого слоя:

начальные приращения деформации композита и слоя по

Деформации конструкций при сварке. Вследствие соединения свариваемых элементов в условиях резко неравномерного нагрева в них возникают остаточные напряжения, местные пластические деформации и коробление.

17. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций,- М.: Высшая школа, 1982.- 272 с.

62. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций. - М.: Высшая школа, 1982. - 272 с.

2 - грузоподъемные устройства для ремонта и обслуживания мостовых кранов; А] - размер, определяемый возможностью обслуживания и ремонта крана; А^ - размер, определяемый размещением воздуховодов и инженерных сетей, но не менее 100 мм (с учетом деформации конструкций); В - габарит приближения -60 мм по требованиям "Правил безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов". Рекомендуется принимать не менее 100 мм; С - расположение троллей. Размер должен учитываться при определении габаритов подкрановых балок

29.Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций.- М.: Высшая школа, 1982.- 272 с.

С целью снижения деформации конструкций из полимербетона до нормируемых значений в состав железобетона, металлических,

Деформации конструкций имеют большую величину при газовой и меньшую — при дуговой сварке электродами с толстыми покрытиями.'При повышении силы тока деформации, как правило, возрастают. Исключение составляют изделия малых размеров, в которых сварка на высоких силах тока вызывает разо-. грев всего объекта.

Деформации конструкций зависят не только от расположения швов, но и от последовательности их наложения. Особенно большое влияние на деформации оказывает последовательность укладки швов в конструкциях, у которых в процессе сварки меняется величина момента инерции их поперечных сечений. В балке, изображённой на фиг. 26, швы / и 3 при своём наложении изгибают элемент таврового профиля, а швы 2 и 4 — двута- , врового. После наложения всех четырёх швов элемент останется изогнутым. Как правило, деформации будут происходить в том направлении, которое было вызвано наложением двух первых швов. При попеременной укладке швов (/ и 2, 3 и 4) элемент после сварки можно получить неискривлённым.

Рационализацией технологических процессов можно регулировать деформации конструкций в желательном направлении. Регулирование возможно: а) последовательностью наложения швов, при которой, как правило, наибольшее влияние на деформации оказывают швы, уложенные первоначально; б) закреплением конструкции в процессе её сварки, которым достигается уменьшение деформации; в) приложением в конструкции в процессе сварки активных сил [10]; г) прогревом газовой

ном приближении. При таком рассмотрении делается невозможным детальный анализ поведения элементов реакторного контура в начальный период быстрого снижения давления. Этот период по времени длится очень недолго и заканчивается в течение 50 — 100 мкс с момента нанесения возмущения разрыва. В течение этого периода времени давление изменяется от номинального до давления насыщения, соответствующего локальной температуре данного элемента реакторного контура, а амплитуда волн разрежения и сжатия уменьшается до пренебрежимо малых значений. Волны разрежения возникают в месте разрыва и распространяются с местной скоростью звука. Если встречается увеличение (или уменьшение) площади канала на пути волны разрежения, то часть волн разрежения отражаются и распространяются по реакторному контуру как волны сжатия'. Поскольку они появляются в разных областях контура в различное время, то на внутрикорпусных устройствах реактора, внутренних деталях парогенератора, на отдельных участках трубопроводов возникают значительные динамические нагрузки. Очень важно уметь прогнозировать эти нагрузки. Если динамические нагрузки достаточно велики, то волны возмущения могут вызвать упругие деформации конструкций с их вторичным влиянием на поток. Наиболее корректные из существующих расчетных моделей предполагают решение описанных динамических задач с помощью метода характеристик. Однако и эти модели построены с учетом особенностей каждого из рассматриваемого состояний теплоносителя в целях принятия упрощающих допущений. Попытка демонстрации применения метода характеристик к анализу динамических процессов, происходящих в теплоносителе реакторного контура, в обобщенном виде для любого состояния (идеальный, реальный газ, жидкость и их однородная смесь) была предпринята в [55]. В настоящей работе этот подход получил свое дальнейшее развитие.

деформации конструкций. - М.: Высшая школа, 1982. - 272 с.