Изменение величины поверхностной твёрдости неоднородных образцов при нагружении
Изменение размеров осей отверстий относительно плоскости разрушения в сравнении с соответствующими размерами в исходных образцах. Изменение твёрдости разрушенных образцов растяжением и изгибом в сравнении с базовым. Геометрические размеры образцов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.07.2020 |
| Размер файла | 6,8 M |
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/
Изменение величины поверхностной твёрдости неоднородных образцов при нагружении
И.Е. Звонарёв, М. А. Семенов, С. Л. Иванов
В настоящее время усталостная теория изнашивания получила всеобщее признание. Значительный вклад в развитие внесли Й. Кимуро, Е.Ф. Непомнящий, А.Л. Жарин.
На макроуровне в твердом теле происходит усреднение всех дискретных процессов, скачкообразное изменение физико-механических параметров сглаживается и воспринимается как непрерывный процесс. Кинетика изменения накопленной энергии повреждаемости для сталей была представлена в работах В.В. Федорова. Он показал, что в процессе усталостных испытаний происходит близкий к линейному рост запасенной энергии до некоторого критического значения, при котором происходит разрушение материала.
При этом изменение плотности внутренней энергии Дu не зависит от условий нагружения и является физической константой материала [1].
Зубчатые передачи горных машин определяют ресурс трансмиссий и испытывают в своей работе разные нагрузки вызывающие поверхностный износ рабочих поверхностей зубьев, усталостное контактное разрушение рабочих поверхностей, а также изгибные напряжения зубьев.
При этом чрезвычайно сложно достоверно разделить единый поток энергии, проходящий через зацепление при передаче его нагрузки на потоки, вызывающие накопление дислокаций в материале зубьев зубчатых колёс, способствующих их разрушению при износе, усталостном разрушении рабочих поверхностей и изломе зубьев.
Для решения этой задачи необходимо в первую очередь уяснить процессы формоизменения образцов и механизм накопления нарушений (дислокаций и вакансий) в их материале.
С этой целью были проведены эксперименты на тонких образцах периодически изменяющейся формы. В качестве последних была выбрана монтажная лента ЛВП - 12х5,5 (рис. 1а) толщиной 0,55 мм.
а б
Рис. 1.- Геометрические размеры образцов
до (а) и после (б) растяжения
Такой выбор позволил проанализировать процесс накопления нарушений в материале образцов при различных способах её нагружения: растяжением на машине для статических испытаний Zwick Roell и при знакопеременном изгибе на маятниковом стенде [2]. При растяжении на машине Zwick Roell серии из 5 образцов длинной 210 мм была определена средняя работа разрушения равная 3,07 Дж. Разрушенные образцы были единовременно отсканированы совместно с исходными образцами из той же партии (5 штук), не подвергавшиеся разрушению и металлической линейкой (ГОСТ 427-75). отверстие плоскость изгиб растяжение
Измерения геометрических размеров проводили на ЭВМ в программе Paint.NET в пикселях. Полученные таким образом размеры были переведены в мм через расчетный коэффициент равный мм. Далее каждый из элементов всех образцов (рис.1) (большие a и малые b оси эллипсов, расстояния между ними Lmin и Lmax, ширина перемычки между эллипсами h) были измерены троекратно, учитывая хорошую повторяемость результатов измерений. Графическое представление изменений соответствующих размеров разрушенных образцов с идентификацией положения элементов от плоскости разрушения и аналогичных элементов исходных образцов представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Изменение размеров осей отверстий в образцах относительно плоскости разрушения в сравнении с соответствующими размерами в исходных образцах
Машинальное изменение размеров осей эллипсов a и b составили +41,7% и -29,7% соответственно от значений в исходных образцах. Размеры отверстий образцов, начиная с первого от плоскости разрушения, изменяются по линейному закону приближаясь в перспективе к соответствующим размерам исходного образца. Однако, размеры между осями Lmin и Lmax, а так же ширина перемычки h изменились всего на 6,9%, 3,2% и 0,12% соответственно, что для элемента h находится в пределах точности измерений. Это говорит о том, что образец в районе перемычки h не претерпел ни какой деформации, удлинения образца вне отверстий минимальны, а деформации подверглись образцы в районах отверстий образцов. Так же находится и опасное сечение образца.
Вместе с измерениями геометрических параметров образцов были проведены замеры твёрдости разрушенных и исходных образцов на твёрдомере Zwick ZHU 187 (индентор - четырёхгранная алмазная пирамидка; нагрузка - 100 Н; время выдержки - 10с). Места замера твёрдости показаны на рис. 1б, выноска HV:
- по линии оси эллипса b, а так же на параллельных линиях, отступающих от изначальной до 1,5 мм. Эта область была выбрана, т.к. именно в ней происходило разрушение всех пяти образцов, подвергшихся растяжению. Всего 18 измерений для каждого отверстия; позиция 1 рис. 1б
- по линии, соответствующей перемычке h, а так же на параллельных линиях, отступающих от изначальной до 1,5 мм. Эта область является возможной опасной, т.к. является самой узкой на участке L между эллипсами. Всего 21 измерение на каждой перемычке; позиция 2 на рис. 1б
- по средней линии огибающей отверстия. Измерения происходили по трём линиям эквидестентным внутренней поверхности отверстий образцов, равноудалённым друг от друга, по 3 измерения в каждом. Всего 9 измерений на каждом элементе; позиция 3 на рис. 1б.
Аналогичным измерениям твёрдости были подвергнуты образцы разрушенные изгибом на маятниковом стенде. Результаты измерений были подвергнуты статистической обработке и представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Изменение твёрдости разрушенных образцов растяжением и изгибом в сравнении с базовым
В качестве выводов можно отметить:
- величина твёрдости образца подверженного нагружению изменяется в соответствии с перфорацией образца и определяется накоплением нарушений в его структуре;
- накопление нарушений (дислокаций) в образце уменьшается с удалением от плоскости разрушения;
- величина твёрдости образца в районе плоскости разрушения не зависит от способа его разрушения и определяется предельной величиной нарушений (дислокаций) в материале образца.
Литература
1. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоёв: монография / И.Д. Ибатулин. - Самара: Самар. Гос. Техн. Ун-т, 2008. - 387 с.
2. К вопросу оценки ресурса механических трансмиссий машин энергетическим методом / Фокин А.С., Звонарёв И.Е., Иванов С.Л. // Горное оборудование и электромеханика. - 2011. - №8. - С. 38-41.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Трещина в конструкции. Коэффициент концентрации напряжений. Критерий Гриффитса. Скорость высвобождения упругой энергии. Напряжения при наличии трещин в материале. Проведение испытания образцов. Энергий разрушения. Определение удельной энергии разрушения.
отчет по практике [583,0 K], добавлен 17.11.2015Суть технологического процесса изготовления шайбы, понятие твёрдости. Описание работы склерометрического комплекса. Разработка модернизированного тестера для измерения твёрдости и метрологическое обеспечение процесса. Экономическое обоснование проекта.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 30.05.2012Разработка составов огнеупорной композиции для производства керамического кирпича методом полусухого прессования. Особенности структурообразования масс в процессе обжига. Анализ влияния температуры обжига на изменение физико-механических свойств образцов.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 31.12.2015Получение образцов системы Al-Cu-Fe с икосаэдрической симметрией методом твердофазного синтеза. Квазикристаллы, их открытие и применение, транспортные и термодинамические свойства. Модель двумерного кристалла. Технико-экономическое обоснование проекта.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 23.02.2013Выбор вида, типа, марки асфальтобетона. Рекомендуемый зерновой состав смеси. Расчет содержания битума. Определение физико-механических свойств асфальтобетона. Порядок изготовления образцов, сопоставление свойств образцов с требованиями стандарта.
курсовая работа [72,9 K], добавлен 07.08.2013Преобразование геометрических характеристик при параллельном переносе осей. Геометрические характеристики простейших фигур и сложных составных поперечных сечений. Изменение моментов инерции при повороте осей. Главные оси инерции и главные моменты инерции.
контрольная работа [192,8 K], добавлен 11.10.2013Методика проведения исследования по изучению реставрации раритетных образцов мебели. Восстановление мебели из дерева. Правила реставрации и консервации. Устранение дефектов облицовки. Прозрачная отделка и окрашивание. Инструменты для шабровки и шпатлевки.
реферат [2,9 M], добавлен 21.02.2017Разрушающие методы контроля с целью получения необходимых характеристик сварного соединения. Испытание образцов статическим растяжением. Микроструктурный анализ с помощью специальных микроскопов. Варианты пневматических и виды гидравлических испытаний.
контрольная работа [235,6 K], добавлен 28.01.2010Факторы измерения твердости, дающие возможность без разрушения изделия получить информацию о свойствах. Разрушающие методы контроля твёрдости. Схема метода ремонтных размеров. Восстановление валов плазменно-дуговой металлизацией. Гальванические покрытия.
презентация [1,4 M], добавлен 02.05.2015Отбор образцов, проб и выборок для исследования свойств текстильных материалов, методы оценки неровности текстильных материалов. Однофакторный эксперимент. Определение линейного уравнения регрессии первого порядка. Исследование качества швейных изделий.
лабораторная работа [128,0 K], добавлен 03.05.2009Процессы изготовления керамических материалов. Методы получения порошков. Корундовые керамики модифицированные соединениями хрома. Содержание порошка в образцах керамики на основе глинозема, термограмма. Особенности измерения микротвердости образцов.
курсовая работа [818,9 K], добавлен 30.05.2013Площадь поперечного сечения стержня. Изменение статических моментов площади сечения при параллельном переносе осей координат. Определение положения центра тяжести сечения, полукруга. Моменты инерции сечения. Свойства прямоугольного поперечного сечения.
презентация [1,7 M], добавлен 10.12.2013Принцип работы гребного вала морского судна. Основные факторы разрушения. Измерения твердости по Бринеллю. Схема вдавливания индентора в тело заготовки. Определение предела текучести, кривая Веллера. Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.03.2014Технологические основы процесса сверления отверстий. Типы станков и их основные узлы. Влияние материала и геометрических элементов сверла. Изменение геометрических параметров режущей части сверл. Основные режимы финишных операций изготовления сверл.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 30.09.2011Сфера применения карбидов титана и хрома. Состав и технологические характеристики исходных продуктов и композиционных порошков на их основе. Скорость окисления образцов. Микроструктура плазменного покрытия после изотермической выдержки в течение 28 часов.
статья [211,0 K], добавлен 05.08.2013Назначение и конструкции валов и осей, их классификация и характеристика. Цапфы - их опорные части. Передача на опоры радиальной и осевой нагрузки. Концентрация напряжения и изменение диаметров вала. Сопряжение вала с насаженными на него деталями.
реферат [186,7 K], добавлен 17.01.2009Типы гидрогенераторов и их особенности. Основные зависимости между размерами и параметрами. Организация технического обслуживания и ремонта гидрогенераторов. Разработка, сборка, режимы работы гидрогенераторов. Изменение напряжения, частоты и температуры.
курсовая работа [887,2 K], добавлен 22.02.2010Совместное действие изгиба с кручением. Определение внутренних усилий при кручении с изгибом. Расчет валов кругового (кольцевого) поперечного сечения на кручение с изгибом. Определение размера брусьев прямоугольного сечения на кручение с изгибом.
курсовая работа [592,6 K], добавлен 11.09.2014Методика формирования тонкослойного оксидного покрытия на пластинчатых носителях. Реологические свойства алюмоциркониевой суспензии. Синтез и исследование образцов катализатора, оценка их структурно-прочностных свойств и их активности в реакции окисления.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 02.10.2013Исследования процессов взаимодействия образцов конструкционных материалов ЯЭУ с жидкометаллическими теплоносителями. Моделирование взаимодействия реакторных сталей на установке ЭУ "ВД". Использование метода вращающегося диска для натриевого теплоносителя.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 03.01.2014
