Влияние различных факторов на механические характеристики материалов
Влияние содержания углерода, температуры окружающей среды на механические характеристики материала. Предел длительной прочности, релаксация напряжений, предел ползучести. Влияние температур на упругие свойства. Зависимость модуля упругости от температуры.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.10.2014 |
| Размер файла | 58,1 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/
Лекция № 10. Влияние различных факторов на механические характеристики материалов
Зависимость механических характеристик конструкционных материалов от их химического состава, внешних условий и условий нагружения весьма многообразна; отметим наиболее существенные, характерные для типичных условий эксплуатации конструкций.
Влияние содержания углерода. Введение различных легирующих добавок в металлы позволяет значительно повысить прочностные характеристики сплавов. На рис. 1 показано влияние процентного содержания углерода на механические свойства конструкционной стали. Как видно, с увеличением содержания углевода, временное сопротивление повышается в несколько раз; однако при этом значительно ухудшаются пластические свойства; относительное удлинение и относительное сужение при разрыве уменьшаются.
Рис.1. Влияние процентного содержания углерода
Влияние температуры окружающей среды. Повышенные температуры оказывают существенное влияние на такие механические характеристики конструкционных материалов, как ползучесть и длительная прочность. Ползучестью называют медленное непрерывное возрастание пластической (остаточной) деформации под воздействием постоянных нагрузок. Длительной прочностью называется зависимость разрушающих напряжений (временного сопротивления) от длительности эксплуатации. Свойства ползучести и длительной прочности проявляются у углеродистых сталей при Т >300oС, для легированных сталей при Т>350oС. для алюминиевых сплавов при Т>100oС. Некоторые материалы проявляют эти свойства и при обычных температурах.
Мерой оценки ползучести материала является предел ползучести -- напряжение, при котором пластическая деформация за определенный промежуток времени достигает заданной величины. В некоторых случаях сопротивление ползучести оценивается величиной скорости деформации по прошествии заданного времени. При обозначении предела ползучести указывается величина деформации, время и температура испытаний. Например, для жаропрочного сплава ХН77ТЮР при температуре 700oС за время 100 часов и деформации ползучести 0,2% предел ползучести составляет 400 МПа: .
Ползучесть сопровождается релаксацией напряжений -- самопроизвольным уменьшением напряжений с течением времени при неизменной деформации. Скорость релаксации напряжений возрастает при повышении температуры. Мерой скорости релаксации служит время релаксации--промежуток времени, в течение которого напряжение уменьшается по сравнению с начальным значением в е=2,718 раза.
Прочность материала при повышенных температурах оценивается пределом длительной прочности -- напряжением, при котором материал разрушается не ранее заданного времени. При обозначении предела длительной прочности указывается продолжительность нагружения и температура испытания. Так, для сплава ХН77ТЮР при температуре 700oС и времени 1000 часов предел длительной прочности составляет . При кратковременных испытаниях для этого же сплава при температуре 700oС пределы прочности и текучести соответственно равны: .
Влияние повышенных температур на характеристики прочности и пластичности можно проследить на рис. 2 и 3, где представлены осредненные результаты экспериментов для 1--углеродистой стали, содержащей 0,15% углерода; 2--0,40% углерода, 3--хромистой стали. Прочность углеродистых сталей с повышением температуры до 650--700oС снижается почти в десять раз. Наиболее резкое снижение наблюдается для алюминиевых сплавов. Наибольшими значениями при высоких температурах обладают литые жаропрочные сплавы, содержащие 70--80% никеля. Снижение пределов текучести с повышением температуры происходит примерно так же, как и снижение . Для углеродистых сталей характерным является ухудшение пластических свойств (охрупчивание) при температурах около 300oС (кривая 2 на рис. 3).
Рис.2. Влияние температуры на упругие свойства
Рис.3. Влияние температуры на пластические свойства
Влияние температур на упругие свойства. Температурный коэффициент линейного расширения и температурный коэффициент модуля упругости связаны между собой соотношением или механический прочность релаксация ползучесть
где r и m -- постоянные, характеризующие параметры кристаллической решетки. На рис. 4 приведена зависимость безразмерного модуля упругости Е/Е0 некоторых конструкционных материалов от температуры (E0-- модуль упругости материала при обычной температуре): 1 -- нержавеющая сталь; 2 -- алюминиевые сплавы, 3 -- углеродистые стали, 4 -- титановые сплавы.
Для сталей с повышением температуры испытаний с 25 до 450oС модули упругости Е и G уменьшаются на 20--40%, при этом, начиная с 300--400oС наблюдается расхождение между значениями модулей, определенными при статических и динамических испытаниях.
Изменение модулей упругости при малый колебаниях температуры (от -50 до +50oС) незначительно и им обычно пренебрегают.
Рис.4. Зависимость модуля упругости от температуры
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структура межзеренных границ наноструктурированных материалов и сверхпластичность наноструктур. Сущность закона Хола-Петча. Дефекты в наноструктурированных материалах. Влияние границ раздела на механические свойства нанокристаллических наноматериалов.
курсовая работа [838,1 K], добавлен 21.09.2013Принципы численного моделирования влияния пор на физико-механические свойства материалов. Разработка элементной модели углепластика, содержащей дефект в виде поры на границе волокно-матрица. Построение такой модели в программном комплексе ANSYS.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 21.09.2017Свойства материалов: механические, физические, химические. Виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб. Расчет плотности, теплопроводности и теплоемкости материалов. Огнестойкость материалов: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые.
презентация [32,0 M], добавлен 10.10.2015Конструкции и механический расчет проводов и грозозащитных тросов. Расчетные климатические условия, ветровые и гололедные нагрузки, влияние температуры. Определение значения напряжений и стрел провеса провода. Расчет критической температуры для пролета.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 24.12.2014Общий вид парогенератора, схема прямоточного. Зависимость температуры пара и температуры первого контура от нагрузки. Влияние внутреннего диаметра навивки. Высота трубной системы, наружный диаметр. Термический, химический, мембранный метод деаэрации.
курсовая работа [570,5 K], добавлен 18.12.2011Оценка влияния атмосферной термической неоднородности на атомное поглощение электромагнитного излучения. Основные сведения о спектроскопии. Эффекты Зеемана и Штарка. Профиль атомного поглощения в условиях градиента температуры. Канал передачи данных.
дипломная работа [610,6 K], добавлен 21.04.2016Влияние внешних сил на колебательные процессы. Свободные затухающие механические колебания. Коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания. Вынужденные механические колебания. Автоколебания. Конструкция часового механизма. Значение анкера.
презентация [7,1 M], добавлен 14.03.2016Цели, принципы и формула теплообмена. Влияние на него потока и температуры. Схема теплового баланса. Определение разницы температур между холодной и теплой средами. Организация противопотока. Различные типы распределителей и ребер теплообменника.
презентация [2,9 M], добавлен 28.10.2013Исследование спектров электролюминесценции, вольт-амперных и люкс-амперных характеристик "фиолетовых" и "желтых" светодиодов в температурном диапазоне 300-90 К. Анализ процессов токопереноса, генерации и рекомбинации носителей заряда в гетероструктурах.
контрольная работа [245,8 K], добавлен 11.08.2010Определение зависимости изменения температуры масла от температуры окружающей среды при номинальной нагрузке. Проведение расчета системы обеспечения микроклимата ячеек комплектного распределительного устройства 6-10 кВ, смонтированного в отдельных шкафах.
методичка [241,9 K], добавлен 01.05.2010С ростом температуры кристалла за счет теплового расширения постоянная решетки увеличивается. Поэтому при повышении температуры у полупроводников, как правило, запрещенная зона уменьшается.
реферат [10,8 K], добавлен 22.04.2006Определение напряжения на переходе при прямом включении при заданной температуре и заданном токе. Влияние температуры на прямое напряжение при увеличении температуры на указанное число градусов. Сопротивление диода постоянному току при прямом включении.
контрольная работа [2,9 M], добавлен 21.07.2014Основные шкалы измерения температуры. Максимальное и минимальное значение в условиях Земли. Температура среды обитания человека. Температурный фактор на территории Земли. Распределение температуры в различных областях тела в условиях холода и тепла.
доклад [1,0 M], добавлен 18.03.2014Электрическая прочность изоляции как одна из важных характеристик трансформатора. Внутренняя и внешняя изоляция, ее основные элементы. Влияние температуры на характеристики изоляции. Схема классификации изоляции силового масляного трансформатора.
контрольная работа [733,6 K], добавлен 24.03.2016Приведены результаты исследования влияния температуры на интенсивность и кинетику сенсибилизированной фосфоресценции трифенилена в Н-декане в интервале от 77 до 150 К в необезгаженном и обезгаженном твердых растворах.
статья [10,2 K], добавлен 22.07.2007Термобарические условия залегания породы. Влияние температуры и давления на петрофизические зависимости параметров пористости и насыщения. Содержание глинистого материала. Физико-математическое моделирование электромагнитных процессов в горной породе.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.01.2015Сущность трения, износа и изнашивания в современной механике. Разновидности трения и их отличительные признаки. Оценка влияния скорости скольжения и температуры на свойства контакта и фрикционные колебания. Инерционные и упругие свойства узлов трения.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 29.08.2008Температурная зависимость эффективности миграционно-ускоренного тушения триплетных возбуждений нафталина молекулами кислорода в необезгаженном стеклообразном растворе толуола.
статья [78,5 K], добавлен 22.07.2007Свободные, гармонические, упругие, крутильные и вынужденные колебания, их основные свойства. Энергия колебательного движения. Определение координаты в любой момент времени. Явления резонанса, примеры резонансных явлений. Механизмы колебаний маятника.
реферат [706,7 K], добавлен 20.01.2012Средства измерения температуры. Характеристики термоэлектрических преобразователей. Принцип работы пирометров спектрального отношения. Приборы измерения избыточного и абсолютного давления. Виды жидкостных, деформационных и электрических манометров.
учебное пособие [1,3 M], добавлен 18.05.2014
