Структурно-феноменологическое прогнозирование долговечности и разрушения композиционных материалов и конструкций

• Автор: Сиротенко, Людмила Дмитриевна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 283 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ЕЕЁДЕНИЕ
Глава I. ВЛШНИЁ СТРУКТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ НА РАЗРУШЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВШХ НАГРУЖЕНИЯ
1.1. Структурный и феноменологический подходы к проблеме разрушения
1.2. Прогнозирование прочности и долговечности структурно-однородных материалов
1.3. Критерии разрушения структурно-неоднородных материалов
1.4. Влияние технологических и структурных факторов на прочность и долговечность композиционных материалов и конструкций
1.5. Постановка задачи исследований
Глава 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ФОРМИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ, ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Длительная прочность композиционных материалов
с пластичной матрицей и пористыми "включениями"
2.2. Влияние структурных параметров и состояния поверхности раздела на длительные прочностные и деформационные характеристики волокнистых композиций с пластичными компонентами
2.3. Прочность и разрушение дискретноармированных композиций с хрупкими компонентами
Глава 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЧНОСТНЫХ И
ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ НАГРУЖЕНИИ

3.1. Прогнозирование долговечности композиционных материалов с пластичной матрицей и пористыми "включениями" при нестационарном нагружении
3.2. Ползучесть и длительная прочность непрерывно-армированных волокнистых композиционных материалов с пластичными компонентами при различных схемах нагружения
Глава 4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ
КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ
4.1. Длительная прочность армированных труб из волокнистого композиционного материала с пластичными компонентами в условиях двухосного переменного нагружения
4.2. Разрушение конструкций решетчатой структуры на основе волокнистых композиционных материалов с хрупкими компонентами при различных условиях нагружения
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Основой создания новых композиционных материалов на основе металлических сплавов и неорганических соединений является теоретическое и экспериментальное исследование в широком диапазоне свойств создаваемых материалов, важнейшими из которых являются прочность и долговечность при различных схемах действующей нагрузки, отражающие реальные условия эксплуатации изделий. Разработка методов прогнозирования характера разрушения и срока службы конструкций с учетом технологических и структурных факторов является в настоящее время важнейшей задачей механики композиционных материалов и технологической науки, решение которой позволит с минимальной трудоемкостью проектировать и создавать конструкции с оптимальными прочностными свойствами.
Использование металлов, их сплавов и неорганических соединений в качестве матричной основы предполагает формирование различных типов композиционных материалов: с пластичной и хрупкой матрицей; с армирующими элементами в виде волокон с различными свойствами, конфигурацией и взаимным расположением, а также в виде пор, которые при моделировании разрушения рассматриваются как включения с нулевой прочностью или нулевым модулем упругости. При таком структурном разнообразии и существенных различиях степени неоднородности разработка единого математического аппарата для описания разрушения данных композиционных систем не представляется возможной. Выбор метода описания процессов разрушения зависит от поведения композитов, которые могут вести себя как хрупкие материалы, как материалы, обладающие сложной текучестью и как пластичные материалы. Другим важным фактором, предопределяющим выбор модели разрушения, является фактор времени: если пластическое длительное разрушение композитов предполагает время основополагающим парамет-

1.4. Влияние технологических и структурных факторов на прочность
и долговечность композиционных материалов и конструкций
Спеченные композиционные материалы на металлической основе
Работы, связанные с исследованием прочностных характеристик спеченных материалов, ограничены, как правило, условиями кратковременного нагружения, носят технологический характер и предполагают изучение влияния режимов спекания, состава, термообработки на кратковременную прочность при комнатной и повышенной температурах, пластичность и ударную вязкость [63 - 677 . При этом число исследований, связанных с изучением длительных прочностных характеристик при постоянно действующем напряжении,крайне ограничено и практически отсутствуют работы по описанию долговечности при произвольной схеме нагружения.
В [бб] исследуется влияние различных легирующих элементов (Л/Л , Та, Мо) на длительную прочность спеченных ванадиевых сплавов, при этом процесс ползучести анализируется с точки зрения диффузионной подвижности легирующих элементов. Влияние дисперсных включений окислов к? , гг , Мр на длительную прочность титановых и никелевых сплавов при различных видах предварительной пластической деформации рассмотрено в работах /*69, 70_/ ; в качестве факторов, определяющих длительную прочность, отмечается тонкая структура сплавов и межчастичное расстояние. Весьма эффективным способом повышения высокотемпературной длительной прочности спеченных титановых сплавов является их легирование такими элементами как Мо, V , кС , С Г , А/6 , С с(. [ 707 . Авторы [71] рассматривают влияние на длительную прочность вольфрама добавок 1сх в количестве 0,2%. Магниево-бериллиевые композиции исследуются в /"727 , при этом в качестве факторов, определяющих их длительную прочность, отмечает-