Прочностных показателей

Предварительные перечни деталей и узлов, которые должны подвергаться неразрушающему контролю при эксплуатации и ремонте объекта, устанавливают на основе результатов прочностных испытаний деталей и узлов, которые дополняют с учетом опыта эксплуатации аналогичной техники предыдущих поколений. Опыт показывает, что многие детали и узлы, прошедшие прочностные испытания, могут разрушаться в условиях эксплуатации. Поэтому в дополнение к указанным данным проводят анализ нагруженности и других условий работы, в частности, климатических, коррозионных, локально-температурных и т. д. всех деталей и узлов объекта, вплоть до каждого болта и гайки, и определяют возможность их разрушения в эксплуатации. Затем выполняют экспертную оценку вероятности образования трещин, расслоений и разрушения деталей и узлов. Выявляют критические детали и узлы, разрушение которых может привести к аварийным или катастрофическим последствиям.

Предварительные перечни деталей и узлов, которые должны подвергаться неразрушающему контролю при эксплуатации и ремонте объект, устанавливают на основе результатов прочностных испытаний деталей и узлов, которые дополняют с учетом опыта эксплуатации аналогичной техники предыдущих поколений. Опыт показывает, что многие детали и узлы, прошедшие прочностные испытания, MOiyr разрушаться в условиях эксплуатации. Поэтому в дополнение к указанным данным проводят анализ нагруженности и других условий работы, в частности, климатических, коррозионных, локально-температурных и т. д. всех деталей и узлов объекта, вплоть до каждого бол-га и гайки, и определяют возможность их разрушения в эксплуатации. Затем выполняют экспертную оценку вероятности образования трещин, расслоений и разрушения деталей и узлов. Выявляют критические детали и узлы, разрушение которых может привести к аварийным или катастрофическим последствиям.

Для оценки состояния поверхности раздела при рассмотренных выше условиях нагружения необходимо определить ее прочность. Оптимальными для соответствующих прочностных испытаний являются условия, когда напряжения постоянны на всей поверхности раздела или хотя бы на большей ее части. Кроме того, крайне желательно, чтобы напряженное состояние на поверхности раздела было простым, а значения прочности могли быть получены с помощью простых соотношений. Если, например, следует определить прочность при сдвиге, то нагружение поверхности должно обеспечивать состояние чистого сдвига.

В качестве примера рационального использования различных методов соединения боралюминия в конструкциях приведены крышка люка самолета F-106 и силовой шпангоут самолета F-111. Крышка люка размером 289X280 мм с радиусом кривизны 1090 мм выполнена клееной. Шпангоут размером 762 х 1220 мм изготовлен из титана и композиционного материала на основе алюминиевого сплава 6061-Т6 и волокон борсик. Для соединения элементов применяли точечную сварку, склейку и механический крепеж. Во время прочностных испытаний образцов разрушение произошло при нагрузках, составляющих 160 и 130% предельной расчетной для крышки и шпангоута соответственно.

Заключительным этапом прочностных испытаний являлось изучение прочности полученного состава в условиях повышенных температур. Для этого был определен предел прочности бетона при сжатии в интервале температур от 20 до 1000 °С.

ДЛЯ ПРОЧНОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Одним из основных путей повышения чувствительности измерительного тракта системы для прочностных испытаний является повышение коэффициента усиления сигналов тензо-метрического моста. Однако практическая реализация больших значений коэффициента усиления (105 и более) сопряжена с известными трудностями. Поскольку усилитель—элемент

В тензоизмерителыюй системе для прочностных испытаний [3] подавление помех осуществляется следующим образом. Измерительная цепь питается от источника двуполяр-пых импульсов. Выделение измеряемого напряжения производится фиксирующими конденсаторами Cl, C2 (рис. 1).

4. Измерительная информационная система для статических прочностных испытаний типа К732/1. Техническое описание ЗПИ 369.028.ТО

Семенычев В. К. Параметрическая опенка состояния и ресурса механических снелем по разным фазовым переменным 7 Богданов Н. Ф.. Кузнецов В. А. Исследование усталостных явлений в конструкциях впброакустичееким методом 11 Исмаилов Ш. Ю., Рева М. И., Шакирова О. В. Измерительно-вычислительные системы для оценки усталостных повреждений машиностроительных конструкций 14 Волков И. И., Мартовой В. П- Применение АРСС-снектралыюго оценивания для оперативной диагностики динамических объектов 20 Кравец М. 3. Микропроцессорная система предупреждения осложнений в глубоком бурении 26 Ашасв С. В., Беляев А В., Яговкин Г. Н. Информационно-измерительная система контроля работоспособности оператора с использованием микроЭВМ 30 Косолапое А, М., Мелентьев В. С., Шутов В. С. ИИС для контроля состояния многофазных средств измерения параметров энергообъектов , 33 Сапрыкин А. Н., Скотников А- А. О возможности повышения чувствительности измерительных трактов систем для прочностных испытаний 38 Лизунов В. В. Специализированные средства статистической обработки для контроля и диагностики объектов 44 Сайфуллин Р. Т. О решении одного класса диагностических задач 48 Баскаков В. С. ИИС контроля состояния подвижных моделей 52 Головкин С. В. Повышение помехоустойчивости измерений кардио-интервалов в ИИС медицинского назначения 56 Левин В. И., Андрюшаев А. М. Методы анализа и синтеза тестовых действий для динамической диагностики цифровых схем 61 Дымова Т. Н., Орехов Ю. В., Петрова О. Н. Отыскание оптимального набора тестов для контроля состояния систем67 Тырсин А. Н. Использование методов нелинейной фильтрации для повышения надежности контроля состояния машин 71 Тропин В. Г. Алгоритмы контроля при автоматическом размещении элементов на печатной плате 76 Жирабок А. Н., Шумский А. Е- Использование методов функционального диагностирования для контроля состояния систем 80

Поскольку из полученных в работе результатов следует,, что эффект относительного изменения предела прочности при сжатии, изгибе и растяжении оказался одинаков, параметр «о- в уравнении (3.12) также будет одинаков для указанных видов прочностных испытаний. Процесс коагуляции простых дефектов, учитываемый параметром а0, одинаково влияет на: снижение прочностных характеристик графита с ростом температуры облучения. При невысоких уровнях облучения Л и уравнение (3.11) может быть записано в виде

"Широкие" трещины, по-видимому, образовались в результате электрохимического травления металла по "берегам" зародившейся "волосовидной" трещины и последующего механического ее раскрытия на стадии долома стенки трубы. О последнем свидетельствуют характерная направленность полости трещины в ее вершине (около 45° к внутренней поверхности трубы) и искривление полосчатой структуры стали в результате интенсивной пластической деформации. Следует отметить, что в окрестностях этой трещины заметно снижение прочностных показателей трубной стали.

Графическая интерпретация (8.5) приведена на рис. 48. Во-первых, видно, что с ростом F и а происходит существенное снижение Т. Во-вторых, следует отметить принципиально важный момент в механохимическом поведении сталей. Из приведенного рисунка видно, что даже при F = 0 (отсутствуют внешние нагрузки) относительная долговечность всегда меньше единицы. Причем ее снижение происходит в меру изменения термодинамической неустойчивости сталей, повышающейся с ростом их прочностных показателей, то есть более прочные стали оказываются и более чувствительными к механохимической коррозии. Анализ (8.5) показывает, что, например, при F = 0,7 и а = 1,25 (механохимическая коррозия) Т = 0,25. Учитывая, что Т = t/t0, получаем t = 0,25 Ч0, при этом величина t0 = 5o/v0. Из этого следует, что для обеспечения фактической долговечности t необходимо либо увеличить начальную толщину стенки, что повышает металлоемкость сосуда давления, либо воздействовать на величину начальной скорости коррозии v0 в сторону ее значительного уменьшения. Последнее может быть достигнуто различными методами и средствами. В частности, для трубопроводного транспорта - за счет использования сочетания противокоррозионных защитных покрытий и катодной поляризации. Сравнение результатов расчетов с помощью предложенного и известного [36] соотношений показало, что погрешность расчетов не превышает 10%.

При сварке низколегированных сталей изменение свойств металла шва и околошовной зоны проявляется более значительно. Сварка горячекатаной стали способствует появлению (см. рис. 109) закалочных структур на участках перегрева и нормализации. Уровень изменения механических свойств металла больше, чем при сварке иизкоуглеродистых сталей. Термообработка низколегированных сталей, наиболее часто — закалка (термоупроч-пение) с целью повышения их прочностных показателей при сохранении высокой пластичности (табл. 48) усложняет технологию сварки.

последовательности: 5(дс)< 5<д'< ^ис\ Отличительной особенностью условной диаграммы растяжения (рис. 1.10,а, б, в) деформационно-состаренных металлов является увеличение или появление на ней площадки текучести (^(дс)>//(ио)_ Отметим, что на диаграмме растяжения деформационно-состаренных сталей появляется зуб текучести, обусловленный различием "стартовых" напряжений и напряжений текучести. Различие параметров исходных диаграмм растяжения упрочнения состаренного и исходного металла показано на рис. 1.10,г. В зависимости от структуры металла возможны три вида а(е) для состаренного металла: 1) модули упрочнения для состаренного Е(дс) и исходного Е<ис> металлов равны Е<дс^= Е<ис>; 2) Е<дс)< Е(ис> и 3) Е<дс» Е<ис). Аналогично можно записать для степенного упрочнения. По-видимому наиболее вероятный случай, когда Е<дс» Е<ис>, поскольку, деформационное старение в большей степени повышает предел текучести. Это отмечается при испытаниях искусственно и естественно состаренных углеродистых и низколегированных сталей, проведенных нами и другими исследованиями. На рис. 1.11,а, б представлены зависимости предела текучести и временного сопротивления от степени предварительной деформации (СПД) ед, искусственно состаренных (при температуре Т = 250°С и времени выдержки тс=1ч.) сталей. Как и следовало ожидать увеличение СПД приводит к возрастанию прочностных характеристик сталей (рис. 1.11). Причем, более интенсивно возрастает предел текучести особенно для СтЗ. Отметим, что после искусственного старения на диаграмме растяжения (а - Е) наблюдается четко выраженная площадка текучести. Таким образом, с точки зрения прочностных показателей предварительное деформирование и старение металла не ухудшает эксплуатационные свойства сталей.

Методы испытаний неметаллических материалов, как, например определение плотности и массы, прочностных показателей, не отличаются от общеизвестных, широко освещенных в технической литературе, и в специальном описании не нуждаются. Ниже мы приводим описание только некоторых специальных методов испытаний, являющихся необходимыми для оценки неметаллических коррозионностойких материалов и защитных покрытий.

Текстофаолит — комбинированный материал, состоящий из внутреннего фаолитового слоя и наружного текстолитового. Текстофаолит, в зависимости от требуемых прочностных показателей, может быть изготовлен из нескольких слоев фаолита с промежуточными слоями из текстолита. В этом случае по первому фаолитовому слою наносится текстолит, далее второй слой фаолита и слой текстолита и т. д. Конечный верхний слой текстолитовый.

Основными недостатками бакелитового лака являются хрупкость пленки и невысокая адгезия пленки к металлу. Для покрытия бакелитовым лаком металлическая поверхность должна быть предварительно подготовлена. Для повышения прочностных показателей покрытий обычно наносят четыре-пять слоев лака, которые подвергают самостоятельной термообработке при температуре 160—170° С. Прочность сцепления бакелитового лака с металлом значительно увеличивается при введении в лак наполнителя (графита, андезитовой муки, каолина) в количестве ДО 40%.

и т.д. В связи с этим возникло понятие циклической прочности деталей; В этом понимании предел выносливости далеко 'отходит от первоначального понятия как характеристики материала, хотя предел выносливости, определенный на стандартную образ-' цах, по-прежнему приводят в числе основных прочностных показателей материала, '

Зависимость механических свойств от температуры отжига имела сложный характер (табл.). Наибольшее уменьшение прочностных показателей наблюдалось в интервале температур 1350...1450°С, а в остальных интервалах их изменение незначительно. Среди показателей пластичности наибольшей чувствительностью отличались 850 и \ур. Протекание первичной рекристаллизации вызывало незначительное понижение показателей прочности и общего остаточного сужения Vf, при этом относительное удлинение и равномерное (без учета шейки) остаточное сужение Ц/р возрастали. Мнкромеханизм разрушения не менялся и носил вязкий транскристаллитный характер с элементами продольного расслоения, которое после рекристаллизации было выражено в значительно меньшей степени. Начало протекания собирательной рекристаллизации соответствовало смене микромеханизма разрушения на вязкий межкристаллитный <-' отдельными участками квазихрупкого разрушения по границам зерен. При 1400°С но фотографиях зерешюй структуры и изломах замечено выделение крупных карбидов по границам зерен, что соответствовало резкому падению характеристик пластичности и прочности. Интенсивность проявления физического предела текучести мощно ОПИСАТЬ разницой между верхним и нижним пределами текучести Да.;-' и иеличиыой площадки текучести ЕТ- Эти величины соответственно возрастали и уменьшались с увеличением температуры отжига до НОЙ'С С, что" видимо связано с дополнительным закреплением дислокаций и дислокационных скоплений в приповерхностных слоях выделяющимися карбидами. Повышение температуры отжига, до 1450(С вызывало уменьшение размера и количества крупных карбидных выделений, что сказывалось на повышении характеристик пластичности, снижении Да-г и некотором увеличении ЕТ/. Дальнейшее повышение температуры отжига приводи ло к увеличению выделения карбидов, заметному возраетани"» доли квазихрупкой составляющей поверхности излома И к уменьшен .но показателей прочности, и пластичности. При этом ДОт сначала ун.ли чивались, а затем понижалась. Показано, что характер изменении, предложенного в [1] критерия Dv — «фрактальной размерности диш

Изучение связи механических свойств и износостойкости сталей проводили при испытании на ударно-усталостное изнашивание стали Д7ХФНША. Образцы подвергали закалке и отпуску при температурах от 100 до 500° С. Таким образом достигалось изменение механических свойств стали в широком интервале основных показателей. Изучали влияние прочностных показателей и предела выносливости на износостойкость стали Д7ХФНШ в условиях ударно-усталостного изнашивания. Энергия единичного удара при испытаниях состав-„ляла 5 Дж. В результате исследований удалось выявить роль механических свойств в общем механизме удар-но'-усталостного изнашивания [45, 50].

Прочность композиционного материала из алюминиевого сплава, армированного кварцевыми волокнами, при содержании волокон 50 процентов при комнатной температуре составляет 23 кг/мм2, при 400° —20, а при 540°—16,8 кг/мм2. В то же время алюминиевый сплав без волокнистой арматуры при 400° обладает прочностью 5 кг/мм2. Выдержка композиционного материала при этой температуре в течение 150 часов не снижает его прочностных показателей. .