Вплив циклічного деформування на неоднорідність фізико-механічних властивостей поверхневого шару конструкційних металевих матеріалів під час втоми
Визначення закономірностей пошкоджуваності полікристалічного конструкційного матеріалу під час багатоциклової втоми і на стадії розсіяного пошкоджування. Зв'язок дисперсії параметра пошкодженості алюмінієвих та титанових сплавів з циклічною довговічністю.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 30.07.2015 |
| Размер файла | 445,3 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МІЦНОСТІ ІМ. Г.С. ПИСАРЕНКА
НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ
УДК 621.921
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
ВПЛИВ ЦИКЛІЧНОГО ДЕФОРМУВАННЯ НА НЕОДНОРІДНІСТЬ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ КОНСТРУКЦІЙНИХ МЕТАЛЕВИХ МАТЕРІАЛІВ ПІД ЧАС ВТОМИ
01.02.04 - Механіка деформованого твердого тіла
МАЙЛО АНДРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ
Київ - 2011
Дисертацією є рукопис.
Роботу виконано в Інституті проблем міцності ім. Г.С. Писаренка Національної академії наук України.
Науковий керівник:
Писаренко Георгій Георгійович, доктор технічних наук, старший науковий співробітник, завідувач відділу високочастотних методів дослідження міцності та дефектності Інституту проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України.
Офіційні опоненти:
Прокопенко Георгій Іванович, доктор технічних наук, старший науковий співробітник, завідувач відділу акустики твердого тіла Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України;
Радченко Олександр Іванович, кандидат технічних наук, доцент, професор кафедри конструкцій літальних апаратів Національного авіаційного університету України.
Захист відбудеться 12.05. 2011 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.241.01, Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України, за адресою: 01014, м. Київ, вул. Тимірязєвська, 2.
З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України, за адресою: 01014, м. Київ, вул. Тимірязєвська, 2
Автореферат розіслано 22 березня 2011 р.
Учений секретар спеціалізованої вченої ради.
Доктор технічних наук, професор Карпінос Б.С.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В елементах конструкцій сучасної техніки під дією циклічних навантажень відбувається поступове накопичення пошкоджень, що призводять до зміни властивостей їх матеріалів з подальшим руйнуванням. Запобігти катастрофічному втомному руйнуванню пружно-пластичного матеріалу можна, контролюючи його механічні властивості за умов циклічного навантажування.
Під час циклічного навантажування пружно-пластичного полікристалічного матеріалу, поступово накопичуються незворотні локальні деформації у найбільш напружених зонах. За таких умов пошкоджуваність зумовлена еволюцією структурних перетворень матеріалу. Зміни його фізико-механічних властивостей опосередковано можна визначити через еволюцію певного структурно_чутливого параметра. Найбільш чутливим чинником пошкоджуваності пружно-пластичного матеріалу під час втоми є мікропластична деформація. Одним з основних факторів, що впливають на вірогідність оцінки поточного стану пошкодженості конструкційного матеріалу, є чутливість прийнятого параметра до мікропластичних деформацій, які відбуваються у матеріалі поступово на декількох структурних рівнях: субмікроскопічному, мікроскопічному та мезорівні.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою досліджень, проведених у відділі "Високочастотні методи дослідження міцності та дефектності матеріалів" Інституту проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України виконаних протягом 2006-2010 рр., згідно з науковим планом "Дослідження закономірностей опору втомі сталей і сплавів при різних швидкостях навантаження з урахуванням технологічних та експлуатаційних чинників" (Постанова Бюро ВМ НАН України від 11.07.07 р., прот. № 4), та "Розробка методів оцінки міцності теплостійких сталей з урахуванням технологічних факторів і умов експлуатації" (Постанова Бюро ВМ НАН України від 03.07.08 р., прот. № 4) і є складовою частиною бюджетних тем № 43.4.508 (2007 р.) і № 13.4.808 (2011 р.).
Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було визначити закономірності пошкоджуваності полікристалічного конструкційного матеріалу під час багатоциклової втоми, на стадії розсіяного пошкоджування, за встановленими кінетичними характеристиками розподілу параметра пошкодженості, виміряного у локальних зонах поверхневого шару.
Для досягнення поставленої мети було сформульовано наступні задачі:
Розробити методику контролю параметра пошкодженості конструкційного матеріалу під час втоми за статистичними характеристиками його розподілу, визначеного у локальних зонах поверхневого шару зразка досліджуваного матеріалу.
Встановити зв'язок дисперсії параметра пошкодженості з циклічною довговічністю за її кінетичними характеристиками, визначеними через локальні властивості поверхневого шару конструкційного матеріалу.
Об'єкт досліджень. Кінетика втомного пошкодження алюмінієвих та титанових сплавів на стадії її розсіяного розвитку.
Предмет досліджень. Закономірності розподілу параметра пошкодженості поверхневого шару зразка полікристалічного конструкційного матеріалу під час циклічного навантажування.
Наукова новизна отриманих результатів. Розроблено резонансно-контактний метод визначення параметра пошкодженості у локальних зонах поверхневого шару конструкційного матеріалу за розподілом кута зсуву фаз між гармонічними сигналами збудження пружної коливальної системи та деформації.
Встановлено взаємозв'язок характеристик параметра пошкодженості з довговічністю алюмінієвих (АМг 6Н, Д 16Т) та титанових (ОТ 4-1, ПТ-5В) сплавів на основі статистичних даних його вимірів у локальних зонах поверхневого шару зразків.
Визначено кінетику характеристики розподілу параметра пошкодженості, яка описує деградацію поверхневого шару конструкційного матеріалу під час втоми і відповідає структурно-енергетичній теорії втоми.
Встановлено, що закономірність зміни параметра пошкодженості має регулярний характер, періодичність якого не залежить від бази випробувань у діапазоні багатоциклової втоми та амплітуди напружень циклу.
Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості застосування розробленого методу та вимірювально-обчислювальної системи для визначення розкиду параметра пошкодженості поверхневого шару конструкційного матеріалу у разі неруйнівного контролю його стану під час втоми; застосування отриманих результатів для оптимізації тривалості втомних випробувань конструкційних матеріалів; підвищення надійності конструкцій з регулярною структурою однорідних робочих елементів деталей машин та конструкцій.
Достовірність отриманих результатів забезпечується вибіркою статистично достовірних експериментальних даних; узгодженістю результатів роботи з опублікованими у науково-технічній літературі; відповідністю встановлених закономірностей кінетиці фізико-механічних властивостей пружно-пластичних матеріалів за дії циклічного навантажування.
Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана під науковим керівництвом доктора технічних наук Г.Г. Писаренка. У співавторстві з ним опубліковано одинадцять праць [1, 2, 4, 6-13]. Основу роботи складають результати, отримані здобувачем самостійно. Автору належить:
- розроблення методу визначення параметра пошкодженості у локальних зонах поверхневого шару зразка конструкційного матеріалу, поставлення експерименту;
- встановлення закономірностей розподілу параметра пошкодженості алюмінієвих (АМг 6Н, Д 16Т) та титанових (ОТ 4-1, ПТ-5В) сплавів на стадії розсіяного розвитку багатоциклової втоми, відповідно із застосованою моделлю пошкоджуваності;
- розроблення методики контролю довговічності конструкційного металевого матеріалу за розкидом параметра пошкодженості, визначеного у локальних зонах його поверхневого шару на стадії розсіяного пошкодження під час втоми.
Апробація результатів роботи. Результати досліджень викладено у матеріалах і доповідях Міжнародних та Національних конференцій: "Динамика, прочность и ресурс машин и конструкций" (Київ, 2005 р.), "Механічна втома металів" (Тернопіль, 2006 р.), "Деформация и разрушение материалов" (Москва, 2006 р.), "Деформация и разрушение материалов и наноматериалов" (Москва, 2007 р.), "Фракталы и прикладная синергетика" (Москва, 2008 р.), "Деформация и разрушение материалов и наноматериалов" (Москва, 2009 р.), "Пошкодження матеріалів під час експлуатації, методи його діагностування і прогнозування" (Тернопіль, 2009 р.).
Робота доповідалася на семінарі відділу високочастотних методів дослідження міцності та дефектності Інституту проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України (Київ, 2010 р., голова семінару - д.т.н. Г.Г. Писаренко), на тематичному семінарі "Втома, термовтома та механіка руйнування" Інституту проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України (Київ, 2010 р., голова семінару - чл. -кор. НАН України В.О. Стрижало).
Публікації. Результати дисертації опубліковано у дванадцяти статтях, з них п'ять у фахових виданнях [1-5], сім у матеріалах Міжнародних науково-технічних конференцій [6-12], отримано Деклараційний патент на корисну модель. - UA 17348, ПМК(2006) G01N 3/00 від 15.09.2006 р. Бюл. № 9.
Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків та додатків. Зміст розкрито на 122 сторінках, робота містить 46 рисунків, 10 таблиць; основна частина викладена на 106 сторінках; бібліографічний список містить 121 джерело.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ. Втомне руйнування є однією з найбільш імовірних причин відмови сучасного обладнання, що пов'язано з високими експлуатаційними навантаженнями. Отже, підвищення експлуатаційної надійності та продовження ресурсу за таких умов залишається актуальною задачею. Кінетику втомного пошкодження конструкційного матеріалу насамперед обумовлюють параметри циклічного навантажування, а також технологічні чинники на ранніх етапах деформування. Визначивши структурно-залежні властивості конструкційного матеріалу на початкових етапах циклічного навантажування під час втоми, можна контролювати кінетику його пошкоджуваності у широкому діапазоні циклічної довговічності на стадії розсіяної пошкоджуваності.
Перший розділ. Проведений аналіз літературних результатів за темою досліджень розкриває актуальність поставлених задач і можливі шляхи їх вирішення.
Полікристалічний конструкційний матеріал характеризується природною структурною неоднорідністю, пов'язаною з особливостями його будови та рядом технологічних чинників, що суттєво впливають на опір втомі (знижують характеристики опору втомі). Дослідження втоми колективами вчених під керівництвом: Афанасьєва Н.Н., Ботвіної Л.Р. Волкова С.Д., Давіденкова М.М., Когаєва В.П., Іванової В.С., Радченка О.І., Серенсена С.В., Трощенка В.Т., Сосновського Л.А., Baushinger I., Kawanomo M., Kocanda S., Masing G., Polak J. мають фундаментальне значення, положення яких лежать в основі роботи.
Втомне пошкодження відбувається за напружень, які не перевищують границю пружності конструкційного матеріалу і не призводять до виникнення макропластичної деформації в елементах конструкцій та деталях, яку приймають за міру пошкодженості у разі пластичного деформування.
Результати досліджень: Горіцкого В.М., Гур'єва А.В., Волкова С. Д., Кукси Л.В. та ін. показали, що поєднання таких чинників, як змінний характер навантажування та недосконалість будови полікристалічного матеріалу, призводять до еволюції неоднорідності розподілу напружень другого роду через механізм мікропластичного деформування. Напруження у локальних об'ємах можуть у 2-3 рази перевищувати номінальне значення. Такі особливості деформування полікристалічного матеріалу під час втоми призводять до локалізації зон пластичного деформування, розподіл яких у навантаженому об'ємі має дискретний характер і може описуватися статистичним законом розподілу (найбільш поширеним є розподіл Гауса). Розмір таких зон співмірний з розміром структурного елемента - зерна.
Мікропластична деформація є одним із основних чинників втомного пошкодження, що призводить до непружного деформування матеріалу, яке проявляється у нелінійності між макрохарактеристиками напруження та деформації, рівень непружної деформації за багатоциклової втоми становить близько 10-6 мм/мм. Дослідження вказаного явища можливо із застосуванням методів контролю, чутливих до рівня непружних деформацій, які виникають у матеріалі за напружень близьких до границі витривалості. З літературних джерел відомо, що кінетику макромеханічних властивостей можна описати узагальненою діаграмою накопичення пластичної деформації під час втоми. Розсіяне втомне пошкодження описується стадійністю у відповідності із узагальненою діаграмою втоми: інкубаційна, стабільного накопичення пошкоджень та інтенсифікація перед руйнуванням. Такі стадії характерні для розсіяного втомного пошкоджування, частка якого становить близько 90_95 % циклічної довговічності за багатоциклової втоми. Результати досліджень, опубліковані у роботах Ботвіної Л.Р., Іванової В.С., Паніна В.Є., Яковлевої Т.Ю., вказують на те, що кінетика пошкоджуваності у деяких випадках не описується монотонною стадійністю процесу.
Зважаючи на стадії розсіяного пошкоджування під час втоми, у роботі зроблено висновок про необхідність дослідження кінетики пошкоджуваності з урахуванням характерних масштабів структури, які зумовлюють дискретну локальність втоми полікристалічного матеріалу, що особливо важливо на початковому етапі навантажування (10 % довговічності). Таке спрямування задачі обумовлено необхідністю визначення кінетики розсіяного пошкодження з метою підвищення достовірності визначення характеристик втоми, прогнозування довговічності та моніторингу поточного стану конструкційного матеріалу. Одним з важливих етапів реалізації задач досліджень було розроблення нового локально-чутливого методу визначення параметра пошкодженості відповідно з особливостями дискретного процесу пошкоджуваності під час втоми, що відбувається у діапазоні довговічності 10-90 %. Запропонований метод забезпечує нові можливості щодо розширення діапазону чутливості визначення характеристики пошкоджуваності за прийнятим узагальненим параметром пошкодженості.
Результати отримані у роботі лежать у рамках моделі втомного пошкодження, запропонованої Яковлевою Т.Ю., за якою руйнування полікристалічного конструкційного матеріалу відбувається при "вичерпанні" пластичності по локальних об'ємах.
У другому розділі обґрунтовано вибір матеріалів дослідження та методики втомного навантажування, описано розроблений локально-чутливий метод статистичних вимірювань узагальненого параметра пошкодженості, оцінено його точність.
Вибір у якості досліджуваних матеріалів алюмінієвих (Д 16Т, АМг 6Н) та титанових (ОТ 4-1, ПТ-5В) сплавів обумовлено наступним: ці сплави характеризуються низьким рівнем розсіяння енергії у матеріалі за умов циклічного навантажування. У разі втомних випробувань за високих частот навантажування лабораторних зразків можна отримати великі бази випробувань за низьких рівнів напружень циклу. Зниження амплітуди максимальних напружень циклу і низький рівень гістерезисних втрат енергії досліджуваних матеріалів сприяє зменшенню впливу термічного чинника під час випробувань на втому. У літературі кінетику непружності алюмінієвих і титанових сплавів широко представлено даними, отриманими за допомогою інтегральних методів, які описуються монотонною зміною характеристики зміцнення-знеміцнення у відповідності з узагальненою діаграмою втоми.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 1. Півхвильовий зразок для втомних випробувань
Досліди проводили за частот 300 та 17000 Гц, з метою виокремлення впливу частоти на результати випробувань. Високочастотне навантажування зразків проводили на магнітострикційній установці. Використання резонансних півхвильових (л/2, л - довжина поздовжньої хвилі на частоті основного резонансу) зразків (рис. 1) дозволило отримати розподіл напружень циклу уа уздовж робочої частини, який дає можливість контролювати зону пошкоджування у фіксованому перерізі зразка, де діють максимальні напруження циклу (уmax). Зміну фізико-механічних властивостей конструкційного матеріалу внаслідок циклічного навантажування визначали за статистичними характеристиками узагальненого параметра пошкодженості, виміряного у поверхневому шарі досліджуваного зразка. Навантажування зразка припиняли після зниження резонансної частоти силозбуджувача на 3 %, що відповідає відносній кількості циклів напрацювання близько 90 %. Таке зниження резонансної частоти зумовлено пошкодженням матеріалу зразка і було прийнято за критерій припинення циклічного навантажування.
Розроблена методика дозволяє контролювати параметр пошкоджуваності у локальних зонах поверхневого шару структурно-неоднорідного конструкційного матеріалу на прикладі лабораторного зразка для втомних випробувань. Визначений обсяг статистики вимірів забезпечує їх достовірність. Основою методики є принцип складеної коливальної системи, застосований у роботах У. Мезона для вимірювання внутрішнього тертя у діапазоні відносних амплітуд деформування 10-8-10-4мм/мм. У даній роботі його було модифіковано для вимірювання дисипативних властивостей у поверхневому шарі полікристалічного матеріалу.
Рис. 2. Контактно-резонансний датчик пошкодженості: u - переміщення резонансного стрижня
Згідно з цим методом, для вимірювання стану поверхневого шару застосовували резонансну електромеханічну коливальну систему з високим коефіцієнтом електромеханічного зв'язку. Активним елементом такої системи є півхвильовий (l = л/2) резонансний стрижень 3, який коливається за гармонічним законом на частоті основного поздовжнього резонансу (рис. 2). Стрижень, навантажений зусиллям Р•sin(нt), контактно взаємодіє з поверхнею досліджуваного матеріалу через торцеву поверхню 2, якій надано сферичну форму з метою локалізації зони контакту. Розмір площі контакту в зоні взаємодії 1 резонансного стрижня з поверхнею зразка досліджуваного матеріалу відповідає розміру структурних елементів матеріалу досліджуваного зразка. Змінюючи діаметр робочої частини зразка та торцевої поверхні стрижня, можна отримати потрібний розмір зони контактної взаємодії. Така реалізація методу забезпечує контроль параметра пошкодженості у локально навантаженій зоні 1 досліджуваного матеріалу для заданого рівня еквівалентних напружень.
З теорії механічних коливань, відомо, що кут зсуву фаз між гармонічним сигналом збудження механічної коливальної системи в області резонансу та сигналом власних коливань, визначають за формулою:
, (1)
де Дц0 - кут зсуву фаз, д - логарифмічний декремент коливань (відносна характеристика непружності), н - частота вимушених коливань, щ - власна частота коливальної системи.
Реалізація методу дозволяє змінювати значення частоти н. За умови резонансу коливальної системи (н = щ) зсув фаз становить 900. Змінюючи частоту н, можна задовольнити умову резонансу. Така умова досягається у початковий момент часу для випадково вибраної локальної зони на поверхні зразка досліджуваного матеріалу в перерізі, де діють максимальні напруження циклу. По мірі переміщення зони контактної взаємодії по поверхні зразка відбувається відхилення від резонансу. Умова рівності частот не виконується (н ? щ) внаслідок неоднорідності розподілу фізико-механічних властивостей другого роду, що інтегрально відображається зміною кута зсуву фаз. Апаратна реалізація методу дозволяє оперувати електричними сигналами (сигнал збудження вимушених коливань - Uу з частотою н та деформації - Uе з частотою щ) і контролювати кут зсуву фаз з точністю до ±0,60 градуса. Однією з важливих переваг фазометрії є значно вища точність отримуваних результатів, ніж у разі вимірювання амплітудних параметрів резонансної коливальної системи.
Під час втоми конструкційних матеріалів, пошкодження інтенсивніше накопичуються у поверхневому шарі, що пов'язано з більшою навантаженістю його матеріалу і обумовлено особливостями будови, рядом технологічних чинників та наявністю вільної поверхні. Контролюючи зміни фізико-механічних властивостей конструкційного матеріалу, які відбуваються внаслідок дії циклічного навантажування, можна визначити поточне значення його пошкодженості. Розрахунок еквівалентних напружень у зоні контактної взаємодії проводили за формулою з розв'язку контактної задачі Герца:
, (2)
де R - радіус кривини торцевої поверхні стрижня; r - радіус кривини робочої ділянки зразка; м - коефіцієнт Пуассона матеріалу зразка; Р - амплітудне значення зусилля Р•sin(нt);
,
- коефіцієнти, що враховують податливості матеріалів у зоні контакту відповідно зразка та торцевої поверхні стрижня, м2 - коефіцієнт Пуассона матеріалу торцевої поверхні, E1, E2 - модулі пружності під час розтягу.
Розраховані значення параметрів навантаження (табл. 1) відповідають лінійному діапазону характеристик механічних коливань резонансної системи (розрахунок виконано для R = 7 мм, r = 3,75мм).
Таблиця 1. Характеристики навантаження у зоні контактної взаємодії
|
Характеристика |
Матеріал |
||||||||
|
АМг 6Н |
ОТ 4-1 |
||||||||
|
w, мкм |
0,10 |
0,18 |
0,29 |
0,37 |
0,10 |
0,18 |
0,29 |
0,37 |
|
|
P, Н |
0,10 |
0,25 |
0,52 |
0,75 |
0,16 |
0,40 |
0,82 |
1,19 |
|
|
уекв, МПа |
89 |
120 |
154 |
174 |
104 |
141 |
180 |
203 |
|
|
у-1, МПа |
98 |
340 |
|||||||
|
w - переміщення у зоні контакту |
У таблиці наведено результати розрахунків характеристик навантаження у зоні контактної взаємодії тільки для сплавів АМг 6Н та ОТ 4-1 так, як для матеріалів одного класу ці значення будуть близькі. Надалі буде наведено результати тільки для даних матеріалів, але встановлені закономірності та висновки поширюються на всі досліджувані матеріали.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3. Блок-схема вимірювання: 1 - зразок; 2 - датчик пошкодженості; 3 - блок живлення; 4 - фазометр; 5 - ПК; 6 - монітор; 7 - координатний блок
Автоматизація вимірювання зсуву фаз між сигналом збудження Uу і деформації Uе (рис. 3) дозволяє отримувати великий обсяг вимірів, а отже контролювати достовірність отримуваних даних на заданому рівні (95 %). Після аналізу електричного сигналу фазометром 4 його обробляють на ПК. Результати вимірювання представляють у вигляді функції
f = Дц0(Uу, Uе, t),
де t - час сканування поверхні.
Стан механічно обробленої поверхні у зоні взаємодії впливає на достовірність вимірюваних значень Дц0. Поверхня зразка для втомних випробувань, згідно з ДСТУ 3002_95, має відповідати 9_му класу шорсткості (Rz = 1,6 ч 0,8 мкм).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4. Вплив стану поверхні на розкид кута зсуву фаз
Похибку, пов'язану зі станом поверхні, оцінювали за розкидом значень Дц0 для визначених значень шорсткості, починаючи з Rz = (3,2ч1,6) мкм. Аналіз результатів (рис. 4), дозволив виявити, що у разі зміни шорсткості з 8-го класу на 7-й, розкид значень Дц0 збільшується на 5 %. У разі зміни з 7-го на 6-й клас - 15 %. Отже похибка, що перебуває у межах допустимої, відповідає зміні шорсткості з 8-го класу на 7-й клас.
Вплив інших чинників (відхилення від перпендикулярності осі стрижня до поверхні зразка, похибка позиціонування зони контакту відносно перерізу дії максимальних напружень циклу, відхилення від геометричних розмірів контрольованої поверхні, вплив перехідного шару у зоні контактної взаємодії) оцінювали інтегрально. Загалом сумарна похибка вимірів зсуву фаз не перевищувала 10-13 %.
Третій розділ. Описано застосування методу статистичного аналізу для оцінення достовірності отриманих результатів роботи.
Статистику вибірки даних експерименту за результатами одного вимірювання, представлено у табл. 2. Такий обсяг вибірки відповідає кожній точці на побудованих діаграмах (рис. 6). Обробляння даних (табл. 2) та контроль їх достовірності проведено із застосуванням методів математичної статистики та теорії ймовірності. Достовірність статистичних вимірів кута зсуву фаз визначає обсяг його вибірки. Рівень достовірності прийнято 95 %, що є достатньою величиною в експериментальних методах досліджень механіки деформівного твердого тіла. Тоді контрольована похибка перебуває у межах ±5 %. Автоматизація вимірювань і застосування ПК дозволило отримувати великий обсяг вибірки даних вимірювань, але їх оброблення потребувало значних затрат часу, а недостатній обсяг - не забезпечував достатньої достовірності.
Таблиця 2. Результати усереднення вимірів для точки N1 на діаграмі рис. 6 а
|
№ вибірки |
№ виміру зсуву фаз, Дц0 |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
... |
398 |
399 |
400 |
||
|
1 |
74 |
79 |
84 |
... |
77 |
86 |
78 |
|
|
2 |
89 |
82 |
80 |
... |
85 |
78 |
84 |
|
|
3 |
86 |
90 |
88 |
... |
93 |
90 |
78 |
|
|
4 |
96 |
90 |
97 |
... |
94 |
97 |
99 |
|
|
Крок вимірів, мм |
0,06 |
Необхідний обсяг вибірки визначали керуючись теоремою Бернулі:
, (3)
де Р - функція розподілу. Ймовірність того, що відхил частості X/n від ймовірності не перевищить за абсолютним значенням як завгодно мале е (е = 0,05), прямує до одиниці у разі зростання n:
, (4)
де хв - квантиль стандартного нормального розподілу (хв = 1,96).
Мінімальний обсяг вибірки становив близько 400 виміряних значень Дц0 у локальних зонах поверхневого шару зразка досліджуваного матеріалу. За математичне очікування ймовірнісної величини прийнято середнє значення:
, (5)
зважене по частостях, а як розкид - дисперсія D:
. (6)
У разі втоми розподіл довговічностей та границя витривалості описуються відповідно: логарифмічно нормальним та нормальним законами розподілу. Можна припустити, що розподіл кута зсуву фаз повинен відповідати нормальній щільності ймовірності. Проведена перевірка на відповідність за критерієм Пірсона показала, що розподіл кута Дц0 (рис. 5) відповідає такій.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 5. Гістограма розподілу кута зсуву фаз, зіставлена з нормальною щільністю ймовірності (сплав Д16Т, уа = 190 МПа)
У четвертому розділі проведено аналіз отриманих експериментальних характеристик непружності та їх відповідність вибраній моделі пошкоджуваності.
Побудовано характеристики розподілу зсуву фаз із застосуванням розробленого методу у координатах "дисперсія кута зсуву фаз - циклічна довговічність" для різних значень амплітуд напружень циклу (представлені на рис. 6).
а б
Размещено на http://www.allbest.ru/
в г
Рис. 6. Характеристики пошкоджуваності сплаву АМг6Н (а - уа = 65 МПа; б - уа = 73 МПа; в - уа = 84 МПа) та титанового сплаву ОТ4 1 (г уа = 122 МПа)
Аналізуючи отримані характеристики, можна зробити висновок, що загальна кінетика кута зсуву фаз (усереднена характеристика результатів вимірів - криві 2 на рис. 6) відповідає кінетиці пошкоджуваності, яка відома з літератури (три основні стадії з узагальненої діаграми втоми). На отриманих характеристиках спостерігається послідовність окремих екстремумів (криві 1 на рис. 6), де кожен мінімум відповідає меншій пошкодженості, а максимум - найбільшій. У такому випадку, якщо вважати, що основним чинником пошкодження під час втоми є мікропластична деформація, спадання отриманих характеристик відповідає зміцненню конструкційного матеріалу, а їх зростання - його знеміцненню.
Отже, кожен мінімум на отриманих характеристиках відповідає зміцненню матеріалу, а максимум - знеміцненню. Виявлено, що на стадії розсіяного пошкоджування спостерігається періодичне чергування екстремумів зміцнення-знеміцнення, яке вказує на циклічний характер кінетики кута зсуву фаз, представленого на діаграмах рис. 6. Зростання відносної кількості циклів напрацювання призводить до зменшення амплітуди екстремумів, але до збільшення частоти їх появи. Така характеристика пошкоджуваності, визначена за параметром кута зсуву фаз відповідає кінетиці пошкоджуваності полікристалічного матеріалу на різних структурних рівнях, що характерно для багаторівневих неоднорідних структур. У разі деформування конструкційного матеріалу одночасно діють два основні механізми пошкоджуваності: зміцнення та знеміцнення, превалювання одного з них визначає загальний характер кінетики пошкоджуваності. По мірі напрацювання відбувається поступове вичерпання ресурсу мікропластичності відповідно з прийнятою моделлю втоми, що унеможливлює його подальше зміцнення за відносної кількості циклів напрацювання близько 90 %.
Отже, періодичність появи екстремумів зміцнення описує кінетику пошкоджуваності конструкційного матеріалу на стадії розсіяного втомного пошкодження.
Втомне пошкодження є дискретним процесом і отриману періодичність екстремумів можна описати рекурентним рядом, запропонованим Івановою В.С., із застосуванням універсальної сталої руйнування:
, (7)
де Nn, Nn+1 - відповідно кількість циклів, що відповідає n-тому екстремуму зміцнення і наступному (n+1).
Універсальна стала руйнування Д характеризує енергетичний стан локального об'єму під час деформування полікристалічного матеріалу, аналогічно процесу плавлення, де енергія, затрачена на руйнування цього об'єму, еквівалентна енергії його плавлення. Для алюмінієвих сплавів Д = 0,22, для титанових Д = 0,12. Отже, знаючи кількість циклів, що відповідає першому екстремуму зміцнення, можна отримати розрахунковий ряд, який відповідає ряду плинних значень циклів максимального зміцнення. За перший член ряду N1 прийнято перший екстремум зміцнення (перший мінімум на характеристиках рис. 6). За такої умови перший член експериментального ряду та перший розрахункового - співпадають. Визначивши N1, за формулою (7), вираховували ряд (N2, N3, …). Якщо прийнятий за перший член розрахункового ряду перший екстремум зміцнення на характеристиці не задовольняв умові (7), то перший екстремум на характеристиці приймали за другий член розрахункового ряду. Отже, методом поступових наближень знаходили експериментальний ряд екстремумів зміцнення з мінімальною похибкою о. Результати розрахунків наведено у табл. 3. пошкоджуваність довговічність циклічна втома
Таблиця 3. Зіставлення розрахункових та експериментальних рекурентних рядів
|
АМг 6Н |
|||||||
|
Екстре- муми |
уа = 83 МПа |
уа = 65 МПа |
|||||
|
Експ. |
Розр. |
Пох. о, % |
Експ. |
Розр. |
Пох. о, % |
||
|
N1 |
2,01•106 |
2,01•106 |
0 |
5,60•106 |
3,81•106 |
32 |
|
|
N2 |
8,51•106 |
9,15•106 |
-7 |
1,87•107 |
1,69•107 |
9 |
|
|
N3 |
1,80•107 |
1,95•107 |
-8 |
3,60•107 |
3,57•106 |
1 |
|
|
N4 |
2,80•107 |
2,85•107 |
-2 |
4,87•107 |
5,19•106 |
-6 |
|
|
N5 |
3,60•107 |
3,44•107 |
4 |
6,07•107 |
6,25•106 |
-3 |
|
|
Nр |
6,60•107 |
6,26•107 |
|||||
|
АМг 6Н |
ОТ 4-1 |
||||||
|
Екстре- муми |
уа = 73 МПа |
уа = 122 МПа |
|||||
|
Експ. |
Розр. |
Пох. о, % |
Експ. |
Розр. |
Пох. о, % |
||
|
N1 |
4,00•106 |
4,00•106 |
0 |
2,85•107 |
3,70•107 |
-23 |
|
|
N2 |
1,71•107 |
1,82•107 |
-6 |
2,74•108 |
2,74•108 |
0 |
|
|
N3 |
3,80•107 |
3,88•107 |
-2 |
8,50•108 |
1,07•109 |
-21 |
|
|
N4 |
5,60•107 |
5,66•107 |
-1 |
1,50•109 |
1,46•109 |
3 |
|
|
N5 |
6,60•107 |
6,84•107 |
-4 |
1,98•109 |
1,84•109 |
8 |
|
|
N6 |
7,26•107 |
7,52•107 |
-4 |
2,28•109 |
2,22•109 |
3 |
|
|
Nр |
8,30•107 |
2,43•109 |
|||||
|
Nр - кількість циклів напрацювання до руйнування |
З аналізу результатів (табл. 3) встановлено, що похибка перебуває у межах 10 %, винятками є перший член (N1) для алюмінієвого сплаву АМг 6Н за напружень уа = 65 МПа, та N1, N3 для титанового сплаву ОТ 4-1 (рис. 6).
Представивши результати (табл. 3) у координатах: порядковий номер екстремуму зміцнення (N1, N2, …) - відносна кількість циклів до руйнування (N/Np, %) (рис. 7), отримано діаграми, які описують пошкоджуваність конструкційного матеріалу, як дискретний процес.
З аналізу діаграм (рис. 7) встановлено, що у діапазоні довговічності на стадії розсіяного пошкодження вкладається фіксована кількість екстремумів зміцнення, яка не залежить від амплітуди напружень циклу та бази випробувань для даного матеріалу.
Першому номеру лінії спектру зміцнення (N1 на рис. 7) відповідає відносна кількість циклів у межах 10 %, а останньому (N5, 6) - (90ч95) %. Винятком є діаграма (рис. 7, в), з якої значення відносної кількості циклів для екстремуму N5 становить 54 %.
Відносна кількість циклів, що відповідає появі першого екстремуму зміцнення (N1), може бути використана у якості критерію прогнозування циклічної довговічності конструкційних матеріалів.
а б
в г
Рис. 7. Виокремленні екстремуми зміцнювання сплаву АМг6Н (а - уа = 65 МПа; б _ уа = 73 МПа; в - уа = 83 МПа) та титанового сплаву ОТ4-1 (г _ уа = 122 МПа)
На базі експериментально-розрахункових даних, у межах структурно-енергетичної теорії втоми, запропонованої В.С. Івановою, обґрунтовано застосування рекурентного ряду для визначення довговічності за критерієм зміцнення.
ОСНОВНИЙ РЕЗУЛЬТАТ ТА ВИСНОВКИ
Розв'язано наукову задачу, яка полягала у визначені взаємозв'язку неоднорідності розподілу узагальненого параметра пошкодженості з циклічною довговічністю. В результаті отримано характеристики розподілу параметра пошкодження, виміряного у локальних зонах поверхневого шару зразків на прикладі експериментальних досліджень алюмінієвого АМг 6Н та титанового ОТ 4-1 сплавів.
1. Розроблено резонансно-контактний метод визначення параметра пошкодженості у локальних зонах поверхневого шару конструкційного матеріалу за розподілом кута зсуву фаз між гармонічним сигналом збудження пружної коливальної системи та сигналом деформації у зоні контакту.
2. Розроблено методику для статистичного визначення параметра пошкодженості у локальних зонах поверхневого шару лабораторних зразків, яка дозволяє отримувати обсяг вибірки значень параметра з достовірністю 95 %.
3. Встановлено, що кінетика втомного пошкоджування поверхневого шару на прикладі досліджуваних сплавів, визначена через її узагальнений параметр, має циклічний характер, який відповідає пошкоджуваності конструкційного матеріалу за механізмом зміцнення-знеміцнення, що відбувається дискретно у структурі матеріалу через процес нелокалізованого пошкоджування під час втоми.
4. Визначено, що кінетика параметра пошкодженості узгоджується зі структурно-енергетичною теорією втоми, згідно з якою процес руйнування активізується під навантаженням дискретно у часі, з періодичністю, яка може бути виражена рекурентним співвідношенням:
,
де Nn - кількість циклів n-го екстремуму зміцнення, Nn+1 - кількість циклів наступного екстремуму зміцнення, Д - універсальна стала руйнування, n = 1, 2, 3, ….
5. Встановлено, що першому періоду пошкоджуваності відповідає перший екстремум зміцнення (N1) на характеристиці пошкоджуваності і виявляється у діапазоні до 10 % відносної кількості циклів напрацювання, може бути прийнятий у якості базового значення для розрахунку наступних екстремумів (N2 - N6).
6. Встановлено відповідність отриманих експериментальних характеристик пошкоджуваності застосованій моделі втоми, шляхом зіставлення експериментальних та розрахункових даних. Визначена похибка між експериментальними та розрахунковими даними знаходиться у межах 10 %, залежно від межових властивостей чутливості розробленого методу.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДОСЛІДЖЕНЬ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ
1. Писаренко Г.Г. Развитие дискретной неупругости в алюминиевом сплаве при циклическом нагружении (на англ. яз.) / Г.Г. Писаренко, А.В. Войналович, А.Н. Майло // Пробл. прочности - 2009. - № 1. - С. 141-146. Здобувачем розроблено методику отримання характеристик пошкоджуваності та поставлення експерименту.
2. Писаренко Г.Г. Зв'язок локальної непружності зі втомою алюмінієвого сплаву Д 16Т, обробленого імпульсами електричного струму / Г.Г. Писаренко, А.І. Бабуцький, А.М. Майло // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - 2009. - № 3. - С. 7-11. Здобувачем проведено дослідження впливу неоднорідності розподілу параметра пошкодженості на довговічність сплаву Д 16Т.
3. Майло А.Н. Резонансный метод контроля неупругости конструкционных материалов / А.Н. Майло // Пробл. прочности - 2009. - № 3. - С. 124-133.
4. Писаренко Г.Г. Влияние циклического нагружения на локальные структурные изменения в жаропрочном сплаве /Г.Г. Писаренко, И.М. Васинюк, А.В. Войналович, П.М. Копчевский, А.Н. Майло // Пробл. прочности - 2008. - № 2. - С. 98-104. Здобувачеві належить методика оброблення результатів втомних випробувань, побудова характеристик пошкоджуваності жароміцного сплаву.
5. Майло А.М. Закономірності розподілу локальної непружності сплаву Д 16Т в умовах статичного розтягу / А.М. Майло // Пробл. прочности - 2009. - № 4. - С. 141-148.
6. Войналович О.В. Розподіл локальної непружності при циклічному навантажуванні металевих матеріалів / О.В. Войналович, Г.Г. Писаренко, П.М. Копчевський, А.М. Майло // Механічна втома металів / Тернопіл. держ. техн. ун-т ім. Івана Пулюя. - Тернопіль, 2006. - С. 204-207. Здобувачем отримано характеристики пошкоджуваності за розподілом параметра пошкодженості у локальних зонах поверхневого шару зразка конструкційного металевого матеріалу.
7. Писаренко Г.Г. Исследование распределения локальной неупругости в конструкционных материалах, испытанных в широком диапазоне частот нагружения / Г.Г. Писаренко, А.В. Войналович, П.М. Копчевский, А.Н. Майло // Деформация и разрушение материалов / Институт металлургии им. А.А. Байкова РАН. - М., 2006. - С. 20-21. Здобувачеві належить методика поставлення експерименту втомних випробувань за різних частот навантажування та побудова характеристик параметра пошкодженості.
8. Писаренко Г.Г. Дискретные явления неупругости при усталости металлических материалов / Г.Г. Писаренко, А.Н. Майло, А.В. Войналович // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов / Ин-т металлургии им. А.А. Байкова РАН. - М., 2007. - С. 38-40. Здобувачем проведено дослідження відповідності отриманих кінетичних характеристик непружності дискретній моделі пошкоджуваності, запропонованої Івановою В.С.
9. Писаренко Г.Г. Влияние циклического нагружения на характеристики неупругости жаропрочного сплава / Г.Г. Писаренко, И.М. Васинюк, А.В. Войналович, П.М. Копчевский, А.Н. Майло // Динамика, прочность и ресурс машин и конструкций. Ин-т пробл. прочности им. Г.С. Писаренко НАНУ. - К., - 2005. - С. 270-271. Здобувачеві належить аналіз результатів вимірів непружності, побудова її кінетичних характеристик.
10. Писаренко Г.Г. Распределение локальной неупругости в зависимости от уровня макропластической деформации алюминиевого сплава / Г.Г. Писаренко, А.Н. Майло, А.В. Войналович // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов / Ин-т металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН. - М., - 2009. - С. 360-361. Здобувачем отримано експериментальні характеристики непружності за умов одновісного розтягу і проаналізовано її кінетику відповідно зі стадіями пошкоджуваності діаграми розтягу.
11. Писаренко Г.Г. Эволюция рассеянного повреждения алюминиевых сплавов / Г.Г. Писаренко, А.Н. Майло, А.В. Войналович // Пошкодження матеріалів під час експлуатації, методи його діагностування і прогнозування / Тернопіл. держ. техн. ун-т ім. Івана Пулюя. - Тернопіль, - 2009. - С. 149-153. Здобувачем проведено аналіз пошкоджуваності алюмінієвих сплавів АМг 6Н та Д 16Т за кінетичними характеристиками непружності.
12. Писаренко Г.Г. Метод контроля нелинейной динамики диссипативных систем в условиях деградации структуры / Г.Г. Писаренко, А.В. Войналович, А.Н. Майло // Фракталы и прикладная синергетика / Ин-т металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН. - М., - 2008. - С. 366-370. Здобувачем проведено аналіз лінійності характеристик навантажування розробленого методу, що дозволяє у встановленому діапазоні амплітуд напружень контролювати нелінійність внаслідок дисипативних властивостей полікристалічного матеріалу.
13. Деклараційний пат. на корисну модель. 17348 Україна, МПК (2006) G 01 N 3/00. Спосіб оцінки рівня деградації матеріалу елемента конструкції / Писаренко Г.Г., Копчевський П.М., Майло А.М. / заявник і патентовласник Ін-т проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України. - № u200603858; заявл. 07.04.2006; опубл. 15.09.2006, Бюл. № 9.
АНОТАЦІЯ
Майло А.М. Вплив циклічного деформування на неоднорідність фізико-механічних властивостей поверхневого шару конструкційних металевих матеріалів під час втоми.
Рукопис, дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук; Механіка деформівного твердого тіла - 01.02.04 Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України; Київ, 2011 р.
Встановлено зв'язок пошкодженості, визначеної у локальних зонах поверхневого шару досліджуваного матеріалу на стадії розсіяного пошкоджування під час втоми з його довговічністю. Виявлено закономірності її кінетики відповідно зі структурною неоднорідністю за експериментальними характеристиками для алюмінієвих та титанових сплавів. Якщо спад характеристики відповідає зміцненню конструкційного матеріалу, а зростання - знеміцненню, то мінімум на характеристиці відповідає зміцненню, а максимум - знеміцненню. Встановлено, що у діапазоні довговічності на стадії розсіяного пошкодження характеристика має циклічний характер, де частота екстремумів зміцнення зростає, а періодичність - зменшується. Періодичність характеристик пошкоджуваності описує дискретна модель, запропонована у роботах В.С. Іванової, із застосуванням сталої універсальної руйнування. Визначивши перший екстремум зміцнення та застосовуючи дискретну модель, можна розрахувати кожен наступний. Встановлено, що положення першого екстремуму відповідає відносній кількості циклів напрацювання близько 10 %. Отже, отримані характеристики пошкоджуваності і застосування дискретної моделі дозволяють з вищою достовірністю (до 80 %) прогнозувати циклічну довговічність на стадії розсіяного пошкодження.
Ключові слова: втома, циклічна довговічність, втомне пошкодження.
АННОТАЦИЯ
Майло А.Н. Влияние циклического деформирования на неоднородность физико-механических свойств поверхностного слоя конструкционных металлических материалов при усталости.
Рукопись, диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук; Механика деформируемого твердого тела - 01.02.04, Институт проблем прочности имени Г.С. Писаренко НАН Украины, Киев, 2011 г.
Установлено связь параметра поврежденности, определенного в локальных зонах поверхностного слоя исследуемого конструкционного материала на стадии рассеянного повреждения при усталости (90-95 % циклической долговечности) с его долговечностью. Обнаружены закономерности кинетики повреждаемости в соответствии со структурной неоднородностью по экспериментальным характеристикам для алюминиевых и титановых сплавов. Установлено, что в диапазоне долговечности на стадии рассеянного повреждения (до 95 % относительного числа циклов наработки) характеристика имеет циклический вид. Убывание характеристики повреждаемости соответствует упрочнению конструкционного материала, а возрастание - разупрочнению. В таком случае, минимумы на полученной характеристике соответствуют упрочнению, а максимумы - разупрочнению. Цикличность процесса повреждаемости можно описать с применением структурно-энергетической теории усталости, предложенной в работах В.С. Ивановой, с применением постоянной универсальной разрушения. Определив положение первого экстремума упрочнения на оси долговечности по используемой модели, можно рассчитать положение каждого следующего. Установлено, что положение первого экстремума упрочнения на полученных характеристиках повреждаемости соответствует окончанию инкубационного периода накопления повреждений на обобщенной диаграмме усталости, что на оси циклической долговечности составляет около 10 % и не зависит от амплитуды напряжений цикла и базы испытаний. Зная положение первого экстремума и соответствующую постоянную разрушения, можно получить значения экстремумов, соответствующих расчетному ряду, которым с допустимым отклонением соответствуют экспериментальные значения. Установлено, что количество экстремумов упрочнения не зависит от базы испытаний, амплитуды напряжений и исследуемого материала. Следовательно, первый экстремум упрочнения может применятся в качестве критерия прогнозирования усталостной долговечности, что позволит повысить её достоверность.
Ключевые слова: усталость, циклическая долговечность, усталостное повреждение.
ABSTRACT
Maylo A. Effect of the cyclic deformation on nonuniformity distribution of physical-mechanical properties of surface layer structural metallic materials under fatigue.
Manuscript, сandidate of technical sciences, G.S. Pisarenko Institute for Problems of Strength, NAS of Ukraine; Kyiv, 2011.
Regularities of the damageability kinetics measured in local volumes proportional to the structural element (grain) have been observed. The obtained characteristic of the kinetics of damageability of polycrystalline material complying with non-uniformity in distribution of stresses of the second kind at the stage of non-localized damage under fatigue conditions. If decrease on the curve describing the characteristic behavior corresponds to the material hardening and increase on the curve describing the characteristic corresponds to the material softening, then the minimum value on the curve is account for the material hardening and the maximum is account for the material softening. It is established that in the lifetime range at the stage of non-localized damage the characteristic has a cyclic character where the frequency of hardening extrema is increased at the actual operating time and periodicity is decreased. At the stage of non-localized damage there are 5-6 hardening extreme values. Cyclicity of the kinetics of inelasticity can be described using the discrete damage model proposed in the papers of V. Ivanova and the universal constant of fracture. After the first extremum, the model enables determining each succeeding one. It is found that position of the first extremum corresponds to the relative number of operating cycles in the range of 10 %. Thus, the obtained characteristics of inelasticity and use of the discrete damage model can allow one to predict cyclic life more accurately (up to 80 %) at the stage of non-localized damage.
Key words: fatigue, life to failure, fatigue damage.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Суть процесу формування верхнього шару металу в умовах пружної і пластичної деформації. Дослідження структурних змін і зарядового рельєфу поверхні при втомі металевих матеріалів. Закономірності формування енергетичного рельєфу металевої поверхні.
курсовая работа [61,1 K], добавлен 30.06.2010Вивчення процесу утворення і структури аморфних металевих сплавів. Особливості протікання процесу аморфізації, механізмів кристалізації та методів отримання аморфних і наноструктурних матеріалів. Аморфні феромагнетики. Ноу-хау у галузі металевих стекол.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.05.2010Зміни властивостей на передкристилізаційних етапах. Причини високої корозійної стійкості аморфних сплавів. Феромагнетизм і феримагнетизм аморфних металів. Деформація і руйнування при кімнатній температурі. Технологічні особливості опору аморфних сплавів.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.12.2013Класифікація напівпровідникових матеріалів: германія, селену, карбіду кремнію, окисних, склоподібних та органічних напівпровідників. Електрофізичні властивості та зонна структура напівпровідникових сплавів. Методи виробництва кремній-германієвих сплавів.
курсовая работа [455,9 K], добавлен 17.01.2011Вплив упорядкування атомів на електроопір сплавів. Вплив опромінення швидкими частинками на впорядкування сплавів. Діаграма стану Ag-Zn. Методика експерименту. Хід експерименту. Приготування зразків. Результати досліджень сплаву AgZn методом електроопору.
реферат [32,3 K], добавлен 29.04.2002Експериментальне дослідження й оцінка термо- і тензорезистивних властивостей двошарових плівкових систем на основі Co і Cu, Ag або Au та Fe і Cr та апробація теоретичних моделей. Феноменологічна модель проміжного шару твердого розчину біля інтерфейсу.
научная работа [914,9 K], добавлен 19.04.2016Основні властивості неупорядкованих систем (кристалічних бінарних напівпровідникових сполук). Характер взаємодії компонентів, її вплив на зонні параметри та кристалічну структуру сплавів. Електропровідність і ефект Холла. Аналіз механізмів розсіювання.
реферат [558,1 K], добавлен 07.02.2014Сутність електрофізичних, електрохімічних, термічних та хіміко-термічних методів обробки конструкційних матеріалів. Математичні моделі процесу електрохімічного травлення голки тунельного мікроскопу. Заточування голки за допомогою явища електролізу.
курсовая работа [516,1 K], добавлен 16.06.2014Вивчення закономірностей тліючого розряду, термоелектронної емісії. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту, впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів.
учебное пособие [452,1 K], добавлен 30.03.2009Принцип роботи, конструкція та галузі використання просвітлюючих електронних мікроскопів. Дослідження мікроструктурних характеристик плівкових матеріалів в світлопольному режимі роботи ПЕМ та фазового складу металевих зразків в дифракційному режимі.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 25.01.2013Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.
методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009Поверхневий натяг рідини та його коефіцієнт. Дослідження впливу на поверхневий натяг води розчинення в ній деяких речовин. В чому полягає явище змочування та незмочування, капілярні явища. Як залежить коефіцієнт поверхневого натягу від домішок.
лабораторная работа [261,2 K], добавлен 20.09.2008Визначення кінетичної та потенціальної енергії точки. Вирішення рівняння коливання математичного маятника. Визначення сили світла прожектора, відстані предмета і зображення від лінзи. Вираження енергії розсіяного фотона, а також швидкості протона.
контрольная работа [299,7 K], добавлен 22.04.2015Процеси інтеркаляції водню матеріалів із розвинутою внутрішньою поверхнею. Зміна параметрів кристалічної гратки, електричних і фотоелектричних властивостей. Технологія вирощування шаруватих кристалів, придатних до інтеркалюванняя, методи інтеркалювання.
дипломная работа [454,6 K], добавлен 31.03.2010Дослідження електричних властивостей діелектриків. Поляризація та діелектричні втрати. Показники електропровідності, фізико-хімічні та теплові властивості діелектриків. Оцінка експлуатаційних властивостей діелектриків та можливих областей їх застосування.
контрольная работа [77,0 K], добавлен 11.03.2013Розробка фізико-статистичних моделей надійності для однорідних і неоднорідних сукупностей виробів та критеріїв їх ідентифікації. Обґрунтування методів і здійснення експериментального контролю адекватності розроблених моделей прискореного визначення.
автореферат [406,7 K], добавлен 20.09.2014Вплив умов одержання, хімічного складу і зовнішніх чинників на формування мікроструктури, фазовий склад, фізико-хімічні параметри та електрофізичні властивості склокерамічних матеріалів на основі компонента з фазовим переходом метал-напівпровідник.
автореферат [108,5 K], добавлен 11.04.2009Класифікація та методи вимірювання. Термодинамічні величини. Термодинамічна температура. Температурний градієнт. Температурний коефіцієнт відносної зміни фізичної величини. Теплота, кількість теплоти. Тепловий потік. Коефіцієнт теплообміну. Ентропія.
реферат [65,6 K], добавлен 19.06.2008Вплив зовнішнього магнітного поля на частоту та добротність власних мод низькочастотних магнітопружних коливань у зразках феритів та композитів з метою визначення магнітоакустичних параметрів та аналізу допустимої можливості використання цих матеріалів.
автореферат [1,4 M], добавлен 11.04.2009Дослідження особливостей будови рідких кристалів – рідин, для яких характерним є певний порядок розміщення молекул і, як наслідок цього, анізотропія механічних, електричних, магнітних та оптичних властивостей. Способи одержання та сфери застосування.
курсовая работа [63,6 K], добавлен 07.05.2011
