Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Модуль упругости металла

Модуль упругости металла покрытий Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

ВЕСТНИК

ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1999 г Вып.№8

УДК 621.791.672.61

Серенко А.Н.1, Роянов В.Л.:, Захаров C.B.3

МОДУЛЬ УПРУГОСТИ МЕТАЛЛА ПОКРЫТИЙ

Разработана методика определения модуля нормальной упругости покрытий, наносимых напылением, основанная на измерении величины удлинения исходного и напыленного образцов при растяжении заданной силой.

В слое, нанесенном газотермическим напылением на деталь, возникают остаточные напряжения, величина и характер распределения которых зависят от типа основного и напыляемого материалов, способа и параметров напыления, жесткости детали и др. факторов.

Полученные нами в [1] уравнения для определения остаточных напряжений расчетно-экспериментальным способом содержат постоянный множитель в виде модуля упругости материала напыленного слоя. Поэтому важно знать его величину в зависимости от напыляемых материалов и технологических параметров напыления ( дистанция напыления, режим процесса и др.)

Известны различные приемы определения модуля упругости в покрытиях [2], однако они требуют достаточно сложной аппаратуры и высокой точности изготовления образцов

Нами разработан достаточно простой и надежный способ его оценки, основанный на измерении величины удлинения исходного и напыленного образцов при растяжении силой заданной величины.

В напыленном образце (детали) устанавливается поле остаточных напряжений, интенсивность и характер которого зависит от соотношения коэффициентов линейного расширения покрытия и подложки, конфигурации и жесткости напыляемой детали и др. факторами. В общем случае напряженное состояние покрытия будет плоским, а соотношение компонент будет зависеть от геометрии детали. Для плоских деталей, длина которых значительно больше других размеров, остаточные напряжения

250

—I р

Е2 Е1

&ш

СТ,

сх

направленные по продольной оси,

будут значительно больше поперечных

Рис. 1-Вкд обра ща (а) и распределение остаточных напряжений (б)

напряжении г поэтому последними можно пренебречь.

Для определения модуля упругости напылённого слоя использовались образцы прямоугольного сечения (5x20 мм), длиной 500 мм (рис. 1), изготовленные из Ст.З. После изготовления образцы прошли высокий отпуск (до напыления) с целью устранения технгологических напряжений и наклепа.

Напыление образцов осуществлялось на специализированной установке на оптимальном режиме для исследуемого типа напыляемого материала.

1 ПГТУ, канд.техн. наук, проф.

2 ПГТУ, докг. техн. наук, проф., акад. АВШ Украины.

3 ОАО МК "Азовсталь", инж.

В целях уменьшения изгибных деформаций образцов при напылении производилось поочередное нанесение слоев на плоские грани.

В напылённом образце образуются остаточные напряжения, упрощенная эпюра

СГ

которых изображена на рис. 1,6. Продольные остаточные напряжения в покрытии 1 будут

О',

растягивающими, а в основном металле (подложке) - сжимающими. Величина напряжений '

часто достигает значений условного предела текучести материала слоя.

При растяжении образца с остаточными напряжениями происходит суммирование остаточных и рабочих напряжений, а вид диаграммы растяжения может быть представлен таким, как показано на рисунке 2.

Рис.2 - Диаграмма растяжения напыленного образца

Видно, что при первом нагружении напыленного образца силой/5, напряжения в слое

достигают величины ^ превышающее остаточные напряжения. При снятии нагрузки и

повторном нагружении той же силой металл покрытия и образца работают упруго.

Процедура определения модуля упругости металла покрытия проводится в два этапа

Вначале определяется модуль упругости основного металла (подложки) Е2 путем растяжения образца без напыления заданной силой Р

РР

Е =----<•<___ (])

где £ 0- длина рабочей части образца на которой измеряется: удлинение Л£ ,,; - площадь поперечного сечения образца. Затем проводятся испытания на растяжение напыленного образца силой Р равной силе в (1). Эта сила воспринимается как образцом (Р 2), так и напыленным слоем ( Р Д т. е.

Р=Рг+Р2 (2)

Под дейсвием силы Р образец, вместе с напыленным слоем получит удлинение Л£1. Тогда, составляющие силы Р найдем по зависимостям

„ ле^Е.Р, „ М ЕЛ р.'-^.р,"-^-. »')

о с о

где Е[ -модуль упругости металла покрытия;

общая площадь поперечного сеченния напылеииых слоев.

Подставляя (3) в (2), выражая Р из (1) и приравнивая их, получим:

EJ%At, = А£ ,E,F., + Al, Е , (4)

откуда окончательно находим выражение для :

Е^ — Е ^ ~ 2 р

(М Л

' 2 _ J

М, J

(5)

Таким образом, чтобы найти модуль упругости слоя Я, нужно предварительно

образец нагрузить до какой-то величины Р тах, разгрузит ь, а затем, снова нагружать с определением его удлинения, причем, рабочее усилие Р не должно превышать максимально выбранного, то есть Р < Р таг Модуль упругости определяется при постоянной величине усилия Р = const как для исходных (не напылённых), так и для; напылённых образцов.

At Ai

Для высокоточного определения удлинений образца '1' при растяжении

разработано специальное приспособление, схема которого изображена на рис.3. Чтобы избежать влияния изгибных деформаций образца при растяжении, измерение удлинений проводилось с двух сторон образца с последующим осреднением. В качестве измерителей удлинений использовались индикаторы часового тип с ценой деления 1 мкм.

Напыление проводилось тремя типами материалов; порошковой проволокой ПП-1, проволокой 06Х19Н9Т и проволокой Св-08Г2С.

Рис.3- Схема измерения удлинения образца: 1-образец; 2-планка; 3-индикатор; 4-регулируемыйупор; 5-прижим

Результаты определения модуля упругости напыленных слоев приведены в таблице Там же даются соотношения модулей упругости основного (Ст.З) и напыленных металлов.

Таблица - Значения модуля упругости покрытий

1 Модуль упругости, Е„ <3 =

1 проволоки Е,, МПа. Е,

ПП-1 0.559-10' 3,712

1 06X19Н9Т 0.503-105 4,125

Св-08Г2С 0.672-Ю5 3,087

В Видно, что модуль упругости напыленного слоя может быть в 3-4 раза меньше модуля ■упругости основного металла

Щ Выводы

11 Разработан метод расчетно-экспериментального определения модуля нормальной В упругости (модуля Юнга) покрытий, наносимых различными способами, посредством г измерения удлинения образцов в исходном состоянии и после нанесения покрытия при В растяжении заданной силой

|2. Покрытия, нанесенные электродуговым напылением, имеют модуль упругости в 3-4 раза | меньше модуля упругости стальной подложки.

I Перечень ссыпок

Г I. Серенко А.Н., Захаров C.B. Определение остаточных напряжений в покрытиях при разных I модулях упругости стержня и покрытия //Вестник Приазо». гос. техн. ун-та: Сб. науч. тр -! Мариуполь,-1998,-Вып.б-С. 171-174.

12 Кузъменко В.А. Звуковые и ультрозвуковые колебания при динамических испытаниях Е материалов. - Киев,-1963.-150 с.

/ Серенко Александр Никитич. Канд. техн. наук, проф. кафедры и<Оборудование и технология /сварочного производства», окончил Алтайский политехнический институт в 1959 г. Основные направления научных исследований - совершенствование принципов оценки /работоспособности сварных соединений и конструкций; оценка напряженного состояния сварных соединений и деталей с покрытиями; изучение процессов при сварке с 1 программированием режима.

Роянов Вячеслав Александрович. Д-р техн. наук, проф., акад. АВШ Украины, заведующий кафедрой оборудования и технологии сварочного производства, заместитель ректора Приазовского государственного технического университета, окончил Ждановский металлургический институт в 1963 году. Основные направления научных исследований-совершенствование материалов и процессов нанесения газотермических покрытий; изучение закономерностей кинетического структурообразования в околошовной зоне при сварке и наплавке.

Захаров Сергей Валерьевич. Аспирант кафедры оборудования и технологии сварочного производства, старший мастер ОАО МК "Азовсталь", окончил Приазовский государственный технический университет в 1997 году. Основное направление научных исследований-изучение свойств переходных зон при газотермическом напылении.

cyberleninka.ru

Упругость металлов - Справочник химика 21

Модуль нормальной упругости -металлов также закономерно зависит от 1 или от степени заполнения [c.312] Модуль нормальной упругости -металлов также закономерно зависит от 2 или от степени заполнения электронами подуровня с1. Изменение модуля нормальной упругости в зависимости от 2 представлено на рис. 165, причем для Мп опять наблюдаются резкое отклонение оби его закона изменения. [c.323]

Степень нарастания стабилизированных значений неупругих деформаций с увеличением амплитуды напряжений в определенной степени характеризует показатель циклического упрочнения Я = 1д а. Чем меньше Д, тем более интенсивно возрастают неупругие деформации с увеличением уровня циклических напряжений. При сравнении результатов удобнее-пользоваться относительным показателем циклического упрочнения Д = Я / , где Е — модуль упругости металла. [c.40]

Наматывание спиралей. Иногда наматывать спирали приходится из таких жестких или упругих металлов, как никелин и нихром (спирали для реостатов и электроплиток), тогда должны быть применены приемы намотки, как и для пружин (раздел 3). [c.223]

Распространенный прием, заключающийся в вытягивании пружины, неправилен (см. гл. 8, 4) (рис. 180, Л, и А2). Так, если и удается распрямить, то только тонкую проволоку из самых мягких металлов (медь и алюминий), причем проволока после выправления барашков окажется все же перекрученной в продольном направлении. Более упругие металлы и толстую проволоку распрямить вытягиванием нельзя. Правильно распрямляют, когда конец спирали поворачивают так, чтобы совершалась операция, противоположная примененной при скручивании (рис. 180, В). Если раскрутить пружину или спираль надо не у ее конца, а где-то в середине, то одну из половин раскручивают. [c.228]

При п = О из формулы (3,34) вытекает формула (3.18), а при п = 1 (упругий металл) Мс = о р V/ (V/ = 5 / 6). [c.672]

Второй период — вальцовка убирается из гнезда двойника и за счет сил упругости металла двойника труба, получившая остаточную деформацию, плотно сжимается, возникающие радиальные усилия от развальцовки создают вместе с отбортовкой очень прочное соединение трубы и двойника. Прочность и плотность развальцовочного соединения зависят от степени развальцовки, начального зазора между трубой и гнездом двойника, свойств материалов, состояния поверхностей соприкосновения, величины выступающего в двойник конца трубы и его отбортовки. [c.133]

На ряд свойств стали низкие температуры влияют благоприятно. В 1,5—2 и более раз повышаются пределы прочности и упругости металла, а пропорционально им увеличивается и твердость. Однако вместе с тем у многих Сталей резко возрастает хрупкость, достигая у углеродистых сталей при минус 40—50° очень малой величины. При температурах порядка —180° и ниже детали, работающие под значительной нагрузкой, должны изготовляться из цветных металлов или высоколегированных сталей аустенитного класса, обычно содержащих в своем составе никель. Ударная вязкость этих сталей, если иногда и снижается, то все же остается в пределах вполне допустимых величин. Следует отметить, что у нержавеющих сталей коэфициент теплопроводности в 2—3 раза ниже, чем у обычных сталей. Это является во многих случаях большим преимуществом сталей аустенитного класса перед цветными металлами. [c.369]

Такие материалы обладают высоким электрическим сопротивлением, поэтому потери на вихревые токи в них практически отсутствуют и их можно применять на высоких частотах. Модуль упругости этих материалов значительно меньще зависит от температуры, чем модуль упругости металлов. [c.38]

Когда р достигает уровня о" прослойка сразу и целиком перейдет в пластическое состояние. В результате сдерживания ее деформации соседним, работающим упруго металлом на контактных плоскостях возникают и с ростом нагрузки увеличиваются касательные напряжения (рис. 2.4). [c.22]

От и Ск — коэффициент теплового расширения трубок и корпуса т и — модуль упругости металла трубок и корпуса [c.359]

Выше предела упругости металл начинает деформироваться пластически и появляются остаточные деформации, величину которых мож- [c.220]

Модуль нормальной упругости -металлов также закономерно зависит от Е или от степени заполнения электронами подуровня Изменение модуля нормальной упругости в зависимости от 2 представлено на рис. 150, причем Мп опять резко выпадает из общего закона изменения Е = f (2). [c.310]

Для материала в замороженном состоянии определяют хрупкость (точку хрупкости). Для этого служит ряд приборов, с помощью которых можно определить хрупкость при низких температурах (приборы, основанные на ударе при низких температурах). Но хрупкость отнюдь не является характеристикой комплексного понятия морозостойкость . Она только служит мерой того, каким сопротивлением удару или толчку обладает этот материал при низких температурах. Точнее всего можно характеризовать область размягче-ния, так как в этой области кривая силы сопротивления имеет перегиб и энергетическая кривая обладает максимумом. Обе эти точки аналогично расположены в зависимости от температуры и физически определяются наиболее точно. Их можно называть показателями морозостойкости эластичного материала. Можно также выбрать узко ограниченную область температур для характеристики поведения на холоду, а именно переходную область от упругости металлов к области размягчения. Эта область логически должна быть обозначена как область замораживания. [c.77]

Выше предела упругости металл начинает деформироваться пластически и появляются остаточные деформации, величину которых можно определить графически, проводя из точки, соответствующей напряжению, линию, параллельную прямой упругих деформаций, подчиняющихся закону Гука. [c.267]

Начальной стадией деформации металла является упругая деформация (участок АВ рис. 2.8). С точки зрения кристаллического строения, упругая деформация проявляется в некотором увеличении расстояния между атомами в кристаллической решетке. После снятия нафузки атомы возвращаются в прежнее положение и деформация исчезает. Другими словами, упругая деформация не вызывает никаких последствий в металле. Чем меньщую деформацию вызывают напряжения, тем более жесткий и более упругий металл. Характеристикой упругости металла являются дна вида модуля упругости модуль нормальной упругости (модуль Юнга) - характеризует силы, стремящиеся оторвать атомы друг от друга, и модуль касательной упругости (модуль Гука) - характеризует силы, стремящиеся сдвинуть атомы относительно друг друга. Значения модулей упругости являются константами материала и зависят от сил межатомного взаимодействия. Все конструкции и изделия из металлов эксплуатируются, как правило, в упругой области. Таким образом, упругость - это свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальнуто фор.му и объем после прекращения действия внешней нафузки. Модуль упругости практически не зависит от структуры металла и определяется, в основном, типом кристаллической решетки. Так, например, модуль Юнга для магния (кристаллическая решетка ГП% ) равен 45-10 Па, для меди (ГКЦ) - 105-10 Па, для железа (ОЦК) - 210-10 Па. [c.28]

Францевич И.Н., Воронов ф.ф., Бакута С.А. Упругие постоян- ные и модули упругости металлов и неметаллов Справочник, Киев Наук думйа, 1982. 285 с. [c.186]

При выборе металла, удовлетворяющего требованиям минимальной массы, необходимо избегать противоречий с другими требованиями. Так, например, ограничением в некоторых случз51х оказывается низкий модуль упругости металла, определяющий жесткость и устойчивость элемента конструкции, а также невысокая жаропрочность или коррозионная стойкость металла в определенных средах. [c.12]

Концентрацию напряжений как первого, так и второго вида можно определить с учетом упругости металла. Б настоящее время простых и общедоступных методов определения концентрации напряжений в сварных соединениях не имеется. Поэтому в инженерных расчетах ее не определяют, а необходимые для расчетов напряжения находят на основе кинематического метода, полагая соединенные швами детали абсолютно жесткими. Единого, полностью разработанного метода расчета всех видов напряжений в швах, в том числе и с учетом концентрации напряжений, пока нет. Сложились отдельные методы и приемы, позволяющие определять тот или иной вид концентрации напряжений в отдельных случаях. Целесообразно поэтому имеющиеся сведения об определении напряженйй в сварных, соединениях рассмотреть, сгруппировав их по нескольким направлениям кинематический метод, определение концентрации первого вида, определение концентрации второго вида, общий подход на основе использования метода конечных элементов (МКЭ). [c.82]

Определение полной концентрации напряжений в сварных соединениях. Большую практическую и теоретическую проблему представляет разработка универсального метода определения напряжений в сварных соединениях с учетом упругости металла и концентрации напряжений, вызванной их формой. Принципиально эта проблема может быть решена на основе применения метода конечных элементов (МКЭ), когда вся рассматриваемая деталь разбивается на большое число объемных конечных элементов с необходимым их измельчением в зонах высокой концентрации напрахсений. [c.97]

Эластические свойства резины определяются ее главным компонентом—синтетическим или натуральным каучуком. Для любых каучуков и резин характерен низкий модуль упругости". Так, модуль упругости резины находится в пределах 10—100 кгс1см , тогда как модули упругости текстильных материалов, кожи, пластических масс составляют 100—100 ООО кгс1см , модуль упругости металлов—800 ООО—2 ООО ООО кгс см . Эластические свойства резин проявляются в широких температурных пределах—в среднем от —50 до -[-150 С для обычных резин. Морозо- и теплостойкие резины сохраняют эластичность при гораздо более низких или высоких температурах. [c.477]

Пьезомодули измеряют на пленке с нанесенными на нее металлическими электродами. Модуль упругости металла значительно превышает модуль упругости полимерной пленки, поэтому при определении иьезомодулей тонких пленок следует учитывать влияние слоя металлизации на измеряемое значение пьезомодуля [c.178]

Для современной техники большой интерес представляет определение характеристик упругости металлов при обычной (комнатной) и высоких температурах. Упругие храктеристики В, О, 11 связаны со скоростями распространения продольных и сдвиговых (поперечных) волн. Измерив скорость УЗК в каком-либо металле, можно рассчитать его упругие характеристики по формулам, приведенным в табл. 3, [c.194]

Предварительный и последующий подогрев металла при сварке уменьшает разность температур между отдельными точками тела, снижает предел текучести и модуль упругости металла, что приводит к уменьшению пластических деформаций. В ряде случаев при подогреве требуется меньшая затрата теплоты при сварке, что может уменьшить размеры зон упругопластических деформаций. Цодогрев снижает скорость охлаждения и этим влияет на характер структурных превращений, изменяя благо- [c.519]

Аппараты, защищенные силикатными эмалями, нельзя стропить за штуцера, патрубки, горловины, так как даже при незначительных деформациях, не выходяндих за пределы упругости металла, в покрытии могут возникнуть разрушающие напряжения. При погрузке на транспортные средства под эти аппараты необходимо подкладывать эластичные подкладки или подстилки, смягчающие удары (солома, стружка, войлок и т. д.). [c.226]

Если I — момент инерции вала, а и 6 — расстояния от диска до опор, а — модуль упругости металла вала, то при свободном опнрании концов вала [c.331]

Например, если колесо расширяется больше, чем напрессованное на него уплотнительное кольцо, т.о последнее при нагреве может растянуться настолько, что предел упругости металла будет превзойден, и после охлаоюдения между кольцом и колесом появится зазор. С другой стмроны, если уплотнительное кольцо корпуса расширяется болыие, чем корпус, то ко.гьцо может быть сжато при нагреве так, что предел упругости его металла будет превзойден и после охлаждения появится зазор между кольцом и корпусом. [c.384]

Сталь обладает сцеп. ением или связностью частиц в большей мере, чем другие металлы, как видно из того, что она разрывается только при грузе 50 — 80 кг на кв. миллиметр, тогда как железо—ири грузе около 30 кг, чугун 10, медь 25, серебро 23, платина 30, дерево 8 кг. Упругость железа и стали также больше, чем других металлов. Она выражается так называемым коэффициентом уаругости. Взяв прут длиною L, навесим на конец его груз Я, прут удлинится на /. Чем меньше это удлинение при прочих равных условиях, тем материал упруже, если только по снятии груза он примет первоначальную длину L. Исследование показало, что величина упругого удлинения / прямо пропорциональна длине L и грузу Р и обратно пропорциональна сечению, но изменяется от материала. Коэффициент упругости выражает тот груз (в килограммах на кв. миллиметр), при коем прут с сечением, принятым условно за 1 (мы берем 1 кв. мм), удваивается в длине упругим образом. (Но такого удлинения в действительности, конечно, материалы не выдерживают, при некотором грузе они достигают предела упругости, т.-е. растягиваются, изменяются пластически или рвутся.) Отбрасывая мелкие дроби (тем более, что упругость металлов изменяется яе только с температурою, но и с ковкою, от подмесей и т. д.), коэффициент упругости для стали и железа около 20(Ю0, меди, латуни, бронзы около 1O0 K3, серебра 7000, стекла 6000, свинца 2000 и дерева около 1200. [c.590]

Приведенные на рис. 1.15 данные показывают, что форма зависимости напряжений в свободноизгибающейся полосе от соотношения толщин одинакова, для всех материалов, однако абсолютная величина зависит от соотношения модулей упругости. Причем, чем ниже модуль упругости металла, тем меньше напряжения в покрытиях, особенно при малых значениях толщин. При больших толщинах покрытия, близких к толщине металла, эти различия менее существенны. [c.32]

chem21.info

Модуль - упругость - металл

Cтраница 3

В пневматических вычислительных приборах, работающих по принципу компенсации сил, применяют мембраны с малой жесткостью из неметаллических материалов, модуль упругости которых в сотни и тысячи раз меньше модуля упругости металлов. [32]

Перемещение свободного конца трубки под действием давления зависит от различных факторов ( из которых наиболее важными являются отношение осей эллипса, определяющее конфигурацию сечения трубки, толщина стенки ее, длина радиуса дуги, описываемой трубкой, и модуль упругости металла) и практически колеблется от 2 до 15 мм. Для стальных трубок оно значительно меньше, чем для латунных. [33]

МПа; т - коэффициент условий работы трубопровода; Кн - коэффициент надежности по назначению; р - рабочее ( нормативное) давление; D - наружный диаметр трубы, см; 5 - толщина стенки, см; а - коэффициент линейного расширения металла трубы, град 1; Е - модуль упругости металла, МПа; At-расчетный температурный перепад, положительный при нагревании, С; р - минимальный радиус упругого изгиба, определяемый по СНиП Ш-42-80 или специальным расчетом, см; / / - коэффициент Пуассона стали. [34]

Ар - изменение давления; At - изменение температуры; Ath - t, t - температура воды в трубопроводе в конце опрессовки; t - i - температура воды в трубопроводе в начале опрессовки; Д - коэффициент температурного расширения воды; а, - коэффициент расширения стали; Д, - наружный диаметр трубопровода; с - коэффициент объемного сжатия воды; Е - модуль упругости металла; S - толщина стенки трубы. [35]

Применение высоких температур и давлений при гидрогенизации ставит работу отдельных аппаратов в крайне неблагоприятные условия. При повышении температуры модуль упругости металла снижается и это приводит к необходимости принимать при проектировании повышенные напряжения на разрыв аппаратуры. [36]

Резиновые уплотнения ( манжеты, кольца) за время работы в комплекте с капроло-новыми втулками практически не изнашиваются. Модуль упругости пластмасс значительно ниже модуля упругости металлов; следовательно, при больших упругих деформациях обеспечиваются малые внутренние напряжения. В результате здесь проявляется одно из положительных свойств полимерных материалов - способность лучше, чем антифрикционные металлы и сплавы противостоять абразивному износу. [37]

Для деталей, работающих при высоких или низких температурах, следует учитывать изменение механических свойств материалов в зависимости от температуры. С повышением температуры уменьшаются предел текучести, предел прочности и модуль упругости металлов и увеличиваются их пластические свойства и ударная вязкость. [38]

Такие материалы обладают высоким электрическим сопротивлением, поэтому потери на вихревые токи в них практически отсутствуют и их можно применять на высоких частотах. Модуль упругости этих материалов значительно меньше зависит от температуры, чем модуль упругости металлов. [39]

Путем создания анизотропии и неодинаковых механических свойств можно также значительно повысить модуль упругости металла в определенном направлении. [40]

Так как для сколько-нибудь заметного перемещения атомов иужно затратить большую работу, модуль упругости металла велик. [41]

Во время транспорта вод с высокой температурой в трубопроводе возникают значительные напряжения в результате температурных расширений, и при достижении критических значений может нарушиться продольная устойчивость трубопровода. Продольная устойчивость подземных трубопроводов при деформации вследствие температурных изменений зависит от глубины заложения трубопровода в грунт, внутреннего давления в нем, температурного перепада ( разности между температурой стенки трубы при сварке замыкающего стыка водовода и при эксплуатации трубопровода), модуля упругости металла трубы, диаметра водовода, характеристики грунта и других факторов. [42]

Эксперименты в области железо-кирпичных конструкций весьма многочисленны. Эти, а также и другие испытания на изгиб железо-кирпичных конструкций, проведенные в США, показали, что расчет железо-кирпичных конструкций может производиться по ф-лам, применяемым для расчета железобетона. Отношение модуля упругости металла и кирпичной кладки т составляет для амер. Наиболее опасным является скалывание при изгибе, временное сопротивление к-рому в зависимости от вида перевязки и от качества применяемого кирпича составляет. В экспериментах Бюро стандартов наиболее высокое сопротивление скалыванию ( 7 4 - 11) получено при рядовой кладке из кирпича плашмя; наиболее низкое ( 2 5 - т - 6 5 кг / см1 - при укладке кирпича на ребро отдельными слоями, расположенными перпендикулярно к продольной оси балки. Испытания на сжатие были проведены в США над 33 колоннами сечением 32 х 32 см, высотой 30 м из сплошного и пустотелого кирпича с 2 % армирования продольной арматурой. В СССР испытания железо-кирпичных балок и столбов проводились Центральным научно-исследовательским ин-том промышленных сооружений ( инж. Камейко) в 1934 - 1936 гг. Всего было испытано 56 балок пролетом 4 5 - - 6 0 м при толщине в 38 см и высоте 46 - г - 120 см. Кроме того были испытаны 15 столбов с продольной арматурой и 52 столба с армированием сетками по сист. [43]

Ультра - 31уковые волны пронизывают частички накипи и вызывают в различных ее точках большие ускорения. Так как модули упругости металла и накипи различны, то будут различными акустические сопротивления, колебательные скорости и ускорения. Это также способствует разр ше-нию слоя накипи. [44]

Математически закон пропорциональности Гука в элементарном виде записывается следующим образом: а Е е, где о ( сигма) - напряжение, обозначаемое в килограммах нагрузки, приходящейся на квадратный миллиметр сечения тела, а е ( эпсилон) - величина, характеризующая относительное приращение длины при деформации. Коэффициент пропорциональности Е, который при линейной деформации связывает в одно выражение 0 и Е, называется модулем упругости. Чем больше модуль упругости металла, тем больше должно быть приложенное усилие для того, чтобы вызвать даже незначительную деформацию тела. Таким образом, модуль упругости является своеобразной мерой жесткости металла, мерой его сопротивляемости изменению формы под действующей нагрузкой. Металлы значительно отличаются по своей жесткости. Так, модуль упругости стали почти в 5 раз превосходит модуль упругости магниевых сплавов, а модуль упругости иридия в 60 раз больше модуля упругости натрия. [45]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Модуль - упругость - сталь

Cтраница 1

Модули упругости сталей / различных марок, достаточно близки друг другу. [2]

Модуль упругости сталей имеет устойчивую величину и мало зависит от термообработки и содержания ( в обычных количествах) легирующих элементов. Так как упругие деформации пропорциональны отношению напряжений к модулю упругости, то с повышением величины напряжений ( а в этом и состоит смысл применения высокопрочных материалов) величина деформаций возрастает пропорционально напряжениям; жесткость падает обратно пропорционально. [3]

Модуль упругости стали 2 1 - Ю11 Н / м2, коэффициент линейного расширения 0 000012 С-1. [4]

Модуль упругости стали 2 1 - Ю11 Н / м2, коэффициент линейного расширения О. [5]

Па модуль упругости стали; k 46563 - 10 14 - индекс сжатия воды. [6]

Величина модуля упругости сталей в очень, незначительной степени зависит от структуры, содержания углерода, а также и от способа холодной или горячей обработки, но специальные стали меняют величину модуля существенным образом, например высокопроцентная никельхромовая сталь имеет модуль, составляющий всего 60 % от модуля железа. В равной степени это относится к проволокам из цветных металлич. Для сталей модуль значительно меняется по мере нагрева. [7]

При этом модуль упругости стали не зависит от частоты динамических колебаний и хорошо согласуется со справочными данными. [8]

Ест - модуль упругости стали; Ебр - модуль упругости втулки. [9]

Так как модуль упругости стали несоизмерим с модулем упругости футерующего слоя, величиной деформации металлической оболочки трубы, вызванной упругостью футерующего слоя, можно пренебречь. Следовательно, степень деформации футерующего слоя зависит только от размера формующего отверстия фильера, толщины стенки металлической оболочки и наружного диаметра исходной пластмассовой трубы. [10]

Ест - модуль упругости стали. [11]

Так как модуль упругости стали является функцией температуры, то диаграммы упруго-пластических деформаций в процессе остывания сварного шва позволяют получить представление лишь о качественной стороне развития собственных напряжений. [12]

Последнее объясняется разными модулями упругости стали и алюминия. [13]

Как известно, модуль упругости стали мало зависит от ее структуры. Поэтому значительно пониженный модуль упругости чугуна по сравнению со сталью следует относить исключительно за счет влияния графитовых включений Так, например, снижение модуля упругости различных перлитных чутунов после полного графитизирующего отжига ( фиг. [14]

Как известно, модуль упругости стали мало зависит от ее структуры. Поэтому значительно пониженный модуль упругости чугуна по сравнению со сталью следует, по-видимому, относить прежде всего за счет влияния графитовых включений. [15]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

УПРУГАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И МОДУЛИ УПРУГОСТИ

Количество просмотров публикации УПРУГАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И МОДУЛИ УПРУГОСТИ - 342

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ.

Доцент к.т.н. Фигуровский Д.К.

Упругие свойства и неполная упругость металлов.

ТЕМА. Общие понятия и определения механических свойств.

УТВЕРЖДАЮ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КафедраТИ-6 ʼʼМатериаловедение и технологии новых материаловʼʼ

Заведующий кафедрой_ТИ-6

_________ Крашенинников А.И.

ʼʼ___ʼʼ_________200__ᴦ.

Важно заметить, что для студентов 3 курса

факультета ТИ

специальности 150601

ЛЕКЦИЯ№ 7

по дисциплине 4638 ʼʼМеханические свойства и дефекты

кристаллического строения металловʼʼ для специальности

Обсуждена на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

ʼʼ__ʼʼ___________200__ᴦ.

Протокол № __

МГУПИ – 200__ᴦ.

Тема лекции: Упругие свойства

Учебные и воспитательные цели:

Освоение теоретических знаний по курсу ʼʼМеханические свойства и дефекты кристаллического строения металловʼʼ - темы Общие понятия и определения механических свойств. Упругие свойства и неполная упругость металлов.

Время:2 часа (90 мин.).

Литература(основная и дополнительная):

1. Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. -М.: Металлургия, 1990. - 336 с.

2. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1998. - 399с.

З. Золоторевский В.С., Портной В.К. Механические свойства металлов. Часть 1.Статические испытания. Лабораторный практикум. М.: МИСиС. 1987. № 534.-143с..

4. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение термообработка и рентгенография. М. МИСиС, 1994, 480с.

5. Богатов А.А. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: ГОУ впо УГТУ-УПИ. 2002.329с.

6. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел.М. Наука, 1974ᴦ., 560с.

7. Фигуровский Д.К. Алиев Р.Т. Механические свойства и теория термической обработки металлов и сплавов. Практикум М.; МГУПИ. 2007ᴦ. 186с.

Учебно-материальное обеспечение:

Использование компьютерной техники для электронной призентации наглядных материалов лекции

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

Введение– 5 мин. Теоретическое и прикладное значение вопросов теории упругости.

Основная часть (учебные вопросы) – до 80 мин.

1-й учебный вопрос. Закон Гука и константы упругих свойств.

2-й учебный вопрос. Влияние температуры, состава и структуры на модули упругости.

3-й учебный вопрос. Неполная упругость металлов.

Заключение – 5 мин. Выводы по прочитанной лекции. Ответы на вопросы студентов

Поведение металлов при упругой деформации с достаточно хорошим приближением описывается известным законом Гука, который определяет

прямую пропорциональность между напряжением и упругой деформацией. На рис.2.2 показаны начальные (упругие) участки кривых напряжение-деформация при одноосном растяжении и кручении (сдвиге). Наклон каждой из этих кривых, ᴛ.ᴇ. коэффициент пропорциональности, связывающей напряжение и деформацию, характеризует модуль упругости :

E = S/e, (2.4)

G = t/g. (2.5)

Модуль E, определяемый при растяжении, принято называть модулем Юнга (нормальной упругости), модуль G – модулем сдвига (касательной упругости). Модули упругости определяют жесткость материала, ᴛ.ᴇ. интенсивность увеличения напряжения по мере упругой деформации.

Механизм упругой деформации металлов состоит в обратимых смещениях атомов из положения равновесия в кристаллической решетке. Чем больше величина смещения каждого атома, тем больше упругая макродеформация всего образца. Величина этой упругой деформации в металлах не должна быть большой (относительное удлинение в упругой области обычно меньше 0,1%), так как атомы в кристаллической решетке способны упруго смещаться лишь на небольшую долю межатомного расстояния. Физический смысл модулей упругости как раз и состоит в том, что они характеризуют сопротивляемость металлов упругой деформации, ᴛ.ᴇ. смещению атомов их положений равновесия в решетке. В случае если сравнивать два металла, к примеру, с разными E (см. рис. 2.2, a , прямые 1 и 2), то для примерно одинакового смещения атомов (равной упругой деформации) при большем E потребуется большее напряжение (прямая 2).

В отсутствии напряжений атомы металлов находятся, точнее колеблются, у неких равновесных положений в узлах кристаллической решетки. Сила (энергия) взаимодействия между двумя соседними атомами складывается из сил притяжения между положительными ионами и электронами, с одной стороны, и сил отталкивания между ионами за счёт деформации их электронных оболочек – с другой. На рис. 2.3 показана схема распределения сил отталкивания (кривая 1) и притяжения (кривая 2) в функции расстояния между атомами. Видно, что при сближении атомов силы отталкивания сначала слабо, а затем – при перекрытии электронных оболочек – резко возрастают. Силы притяжения, естественно, плавно убывают по мере увеличения межатомного расстояния. Результирующая сила (см.рис.2.3, кривая 3) становится нулевой на некотором расстоянии aо, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ соответствует равновесному положению атомов в узлах кристаллической решетки.

Тангенс угла наклона почти прямолинейного участка кривой 3 вблизи aо характеризует интенсивность прироста напряжения, крайне важно го для упругого смещения атомов из положений равновесия, ᴛ.ᴇ. модуль упругости.

Величина модулей нормальной и касательной упругости некоторых технически важных металлов приведена в табл. 2.1.

Модули упругости относятся к категории стабильных свойств, относительно мало меняющихся под влиянием различных факторов. С повышением температуры от 0К до температуры плавления модули упругости чистых металлов и большинства сплавов снижаются в 2-2,5 раза.

Таблица 2.1. Модули упругости чистых поликристаллических металлов при комнатной температуре (А.И.Чижик).

Металл	E × 10-5, МПа	G × 10-5 , MПa
Железо	2,17	0,89
Никель	2,05	0,78
Медь	1,25	0,46
Алюминий	0,72	0,27
Титан	1,08	0,41
Кобальт	2,04	0,76
Хром	2,40	0,90
Молибден	3,17	1,22
Цинк	0,94	0,37

Зависимость эта нелинейна – темп снижения модулей по мере приближения к солидусу увеличивается (рис. 2.4).

Причина уменьшения модулей упругости при нагреве связана с увеличением равновесного межатомного расстояния a0 из-за термического расширения. Поскольку E = k /a0m, где k и m - постоянные для каждого материала, наблюдается прямая связь (особенно в области невысоких температур) между коэффициентом термического расширения и температурным коэффициентом модуля E.

Из анализа физического смысла модулей ясно, что они могут использоваться как характеристики прочности межатомных связей, в связи с этим

чем больше, к примеру, E , тем труднее сместить атомы из положений равновесия в кристаллической решетке. С учетом этого обстоятельства и связи модулей с межатомным расстоянием вполне естественной становится хорошая корреляция (см. рис.2.4,а) между величиной E и температурой плавления металла. В случае если строить зависимость E/E0 (E0 – модуль при 0 К) от гомологической1), а не абсолютной температуры испытания, то она оказывается общей для разных металлов с резко различными температурами плавления (см.рис.2.4,б).

Модули упругости металлов – структурно малочувствительные свойства. К примеру, размер зерна в поликристалле почти не влияет на них, а сильная холодная деформация лишь немного (на ~1%) снижает модули, что связывается с влиянием остаточных микронапряжений, возникающих при наклепе. Конечно, в случае если в результате деформации будет формироваться текстура, то модули могут существенно изменяться из-за увеличившейся анизотропности деформированного металла.

При легировании металлов элементами, образующими твердые растворы, модули упругости изменяются по закону, близкому к линейному, причем могут и увеличиваться, и уменьшаться.

_________________________________________________________________

1)Гомологическая температура - ϶ᴛᴏ отношение абсолютной (в К) температуры испытания к абсолютной температуре плавления (Т/Тпл на рис. 2.4 б).

Модуль упругости твердых растворов повышается в тех случаях, когда силы связи растворенных атомов и атомов основы больше, чем в чистом металле, и наоборот. Искажения решетки вокруг растворенных атомов способствуют снижению модулей.

В случае если при легировании образуется вторая фаза с собственным модулем упругости, большим, чем у основы, то в данном случае модуль упругости сплава тоже повышается, как, к примеру, при введении в алюминий малорастворимых добавок марганца, никеля, бериллия и др. Размещено на реф.рф(рис. 2.5). При этом, в случае если вторая фаза мягче матрицы, то увеличение ее количества вызывает снижение модулей упругости базового металла.

Сопоставление модулей упругости технически важных металлов и многочисленных сплавов на их базе показывает, что в пределах каждой группы сплавов модули различаются слабо. Так, колебания модуля нормальной упругости конструкционных углеродистых и легированных

сталей, существенно отличных по составу, лежат в диапазоне 196 – 224 ГПа, ᴛ.ᴇ. отличаются не больше, чем на 12%. Увеличение концентрации цинка в латунях от нескольких процентов до 40% вызывает снижение модуля Е всего на 5 – 6%. Серьезные различия в константах упругости наблюдаются лишь в сплавах разных систем. Скажем, модули упругости титановых сплавов почти в 1,5 раза ниже, чем у сталей, и на 35% выше, чем у алюминиевых сплавов.

referatwork.ru

Модуль нормальной упругости Юнга - Справочник химика 21

Самым прочным металлом является 1г, если оценивать его прочность по модулю нормальной упругости (модуль Юнга). [c.378]

Коэффициент Е называется модулем нормальной упругости, или модулем Юнга. Физический смысл этого коэффициента можно вывести из условия, что при А/ = /, а = Е, г. е. модуль упругости численно равен тому напряжению, которое возникает в материале при его растяжении в два раза. [c.469]

Функцией энергии связи между атомами в кристаллической решетке являются такие физические свойства, как, например, температура плавления кристалла, его деформационная способность, измеряемая модулем нормальной упругости или модулем Юнга. [c.312]

Коэфициент Е носит название модуля нормальной упругости (модуля Юнга). [c.24]

Компонента 833 определяет относительное удлинение стержня вдоль оси г. Обратную величину коэффициента при 833 называют модулем нормальной упругости или модулем Юнга [c.165]

В соответствии с экспериментом (см. рис. 2.1,6) при анализе механического состояния изотропных полимеров обычно прибегают к некоторым допущениям [241]. Во-первых, принимается, что в области малых деформаций, например для найлона до 2% (см. рис. 2.1,6), диаграммы растяжения и сжатия идентичны, а модули Юнга равны. Считается, что модули нормальной упругости при изгибе и растяжении совпадают. Наконец, для сравнительно больших деформаций напряжение лри сжатии, включая предельные характеристики [10], несколько выше, чем при растяжении. [c.30]

Упругие свойства кварца были впервые определены при комнатной температуре Бойсом. Нормальный коэффициент упругости, или величина обратная модулю Юнга, определяется выражением [c.194]

Пластич. деформация твердого тола всегда сопровождается его упрочнением, т. е. ростом напряжения по мере роста пластич. деформации. У п р о ч н е-н и е в процессе пластич. деформации характеризуется коэфф. упрочнения к = йР1называют иногда модулем нормальной пластичности. Его величина на 2—3 порядка меньше модуля нормальной упругости (модуля Юнга). [c.34]

МПа и ударную вязкость а >250 Дж/см . Упругие характеристики иодидного титана таковы модуль объемной упругости /С=123-10 МПа модуль нормальной упругости, или модуль Юнга, = 10,6-10 МПа модуль сдвига 0=40-10 МПа коэффициент Пуассона [х=0,34 [4]. [c.7]

Коэффициенты пропорциональности в уравнениях (1) и (2) называются модулями Е — модуль упругости, или модуль Юнга От —модуль сдвига. Из уравнений (1) и (2) следует, что если е=1, то модуль упругости численно равен нормальному напряжению, а модуль сдвига — касательному напряжению. [c.159]

Отношение напряжения к относительному удлинению на прямолинейном участке является величиной постоянной, называемой модулем нормальной упругости или модулем Юнга Е кПсмР ). После перехода через точку А это отношение не сохраняется. Деформация начинает увеличиваться быстрее, чем напряжение, и во многих случаях появляется остаточная, или пластическая, деформация (размер и форма образца после снятия нагрузки отличаются от первоначальных). Точка А—очень важная точка диаграммы (рис. 10). Она определяет так называемый предел упругости материала т. е. максимальное напряжение, до которого сохраняется область упругих деформаций, и предел пропорциональности Ор, т. е. максимальное напряжение, до которого сохраняется прямая пропорциональность между напряжением и деформацией. [c.46]

Ю ом см (20°), термич. коэфф. электросоиро-тивления 6,51 10 (О—100°). При исследовании Ж. до 0,75° К сверхпроводимость не была обнаружена. Модуль нормальной упругости Ж. (модуль Юнга) [c.21]

Модуль нормальной упругости Е, называемый также модулем Юнга, определяет величину напряжений, возникающих в упругом деформированном теле под влиянием нагрузки при растяжении (сжатии). Удлинение Д/ стержня длиной I с поперечным сечением 5 прямо пропорционально нагрузке Р и обратно пропорционально модулю уцругости (в пределах применимости закона Гука), т. е. [c.32]

Титан высокой чистоты является малопрочным высокопластичным металлом. Наиболее чистый титан получается иодид-ным методом при нагревании в вакууме и диссоциации TII4. Иодидный титан, содержащий 0,05% примесей, в основном металлических, имеет предел прочности ав = 215—255 МН/м предел текучести ао,2 = 120—170 МН/м относительное удлинение 05 = 50—60% поперечное сужение W = 70—80% твердость по Бринеллю ИВ 1275 МН/м и ударную вязкость UH > 250 Дж/см2. Упругие характеристики иодидного титана таковы модуль объемной упругости К =123-10 МН/м модуль нормальной упругости, или модуль Юнга Е = = 10,6-10 МН/м модуль сдвига G = 40-10 МН/м коэффициент Пуассона i = 0,34 [13]. [c.5]

Если для твердых полимеров, так же как и для металлов, увеличение 5ф происходит за счет роста числа пятен касания, то для высокозластических материалов это происходит как за счет роста числа пятен касания, так и за счет увеличения размеров самих пятен. Установлено, что увеличение 5ф происходит за счет роста числа пятен касания, когда (р/ )счет увеличения размеров пятен, когда р1Е)>1 (где р — нормальное давление, — модуль упругости Юнга). [c.372]

Все остальные типы деформации представляют собой более сложные явления, при которых происходит изменение и формы, и объема тела. Так, при простом растяжении стержня (рис. 5.1, в) под действием нормального напряжения, приложенного к его концам, происходит одновременно продольная деформация прод и ПО-перечное сжатие образца бпопер.. При этом модуль упругости, или модуль Юнга, равен [c.130]

chem21.info

Модуль - упругость - металл

Cтраница 2

Модуль упругости термопластов невысок и в десятки раз ниже модуля упругости металлов. С этим связаны как преимущества, так и едостатки в эксплуатации пластмассовых деталей. В шестернях и вкладышах подшипников легче, чем у металлических деталей, выравниваются погрешности изготовления и ошибки монтажа, так как детали эти соответствующим образом деформируются. Ударные нагрузки вызывают в них меньшие напряжения. Однако низкий модуль упругости имеет не только преимущества, но и недостатки. Пластмассовые детали при одинаковых нагрузках претерпевают более значительные деформации, чем металлические, так как они менее жестки. Для увеличения жесткости пластмассы армируют металлом. [16]

Модуль упругости термопластов невысок и в десятки раз ниже модуля упругости металлов. С этим связаны как преимущества, так и недостатки в эксплуатации пластмассовых деталей. В шестернях и вкладышах подшипников легче, чем у металлических деталей, выравниваются погрешности изготовления и ошибки монтажа, так как детали эти соответствующим образом деформируются. Ударные нагрузки вызывают в них меньшие напряжения. Однако низкий модуль упругости имеет не только преимущества, но и недостатки. Пластмассовые детали при одинаковых нагрузках претерпевают более значительные деформации, чем металлические, так как они менее жестки. Для увеличения жесткости пластмассы армируют металлом. [17]

Следовательно, в пределах заведомо упругих деформаций разница значений модулей упругости металла и клея не оказывает существенного влияния на поведение деталей под нагрузкой и к нагруженным клее-сварным соединениям могут быть применены расчетные зависимости, полученные Б. Б. Золотаревым [7] для роликовых и точечных сварных соединений. [19]

В расчетах стержни рассматривались как абсолютно жесткие тела, так как модуль упругости металлов примерно на два порядка больше, чем модуль упругости известных пропиточных материалов и эмалевых пленок. [21]

Так как для сколько-нибудь заметного перемещения атомов щужно затратить большую работу, модуль упругости металла велик. [22]

Как видно из табл. 22, модуль упругости металлических усов может в 1 5 раза превосходить модуль упругости металлов с поликристаллической структурой. [23]

По данным В. Ф. Штамбурга и Г. М. Фаина, при работе с ЛБТ, благодаря более низким плотности и модулю упругости металла труб, силы прижатия бурильной колонны к стенкам скважины снижаются почти в 3 раза. [24]

Изменение знака действующих напряжений, развивающихся в очаге деформации, ранее находившемся в пластической области, может снизить модуль упругости металла и предел его текучести. Этот эффект приводит к уменьшению работы деформирования. [25]

DH - соответственно внутренний и наружный диаметры трубы; д - толщина стенки; а - коэффициент линейного расширения металла трубы; Е - модуль упругости металла; А - расчетный температурный перепад, положительный при нагревании; р - минимальный радиус упругого изгиба. [27]

Ход сильфона прямо пропорционален давлению, действующему на сильфон, эффективной площади его и числу гофр и обратно пропорционален кубу толщине его стенок и модулю упругости металла сильфона. [28]

Как указывалось, напряжения изгиба определяются величиной деформации - стрелой прогиба, близкой к половине разности диаметров ствола скважины и бурильных труб или замков, а также модулем упругости металла и длиной возникающих полуволн. [30]

Страницы: 1 2 3 4