Кинетика хрупкого разрушения материалов в электрических и механических полях

• Автор: Жога, Лев Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 306 с. : ил.

ГЛАВА 1. ХРУПКОЕ РАЗРУШЕНИЕ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

1.1. Современное состояние исследований кинетики хрупкого разрушения в механических полях (обзор литературы)

1.1.1. Хрупкое и вязкое разрушение

1.1.2. Теория Гриффитса, ее возможности и недостатки

1.2. Временные эффекты при вязком разрушении. Термофлуктуационная природа вязкого разрушения

1.2.1. Кинетическая концепция разрушения С.Н. Журкова

1.2.2. Особенности кинетики хрупкого разрушения

1.3. Материалы и методики испытаний

1.3.1. Исследованные материалы (получение, обработка, свойства)

1.3.2. Методики испытаний образцов (установки, расчет и экспериментальное определение напряжений)

1.3.3. Свойства поликристаллической сегнетокерамики (ИСК)

1.4. Выводы
ГЛАВА 2. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ХРУПКИХ ТЕЛ ПРИ ПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКЕ И СТУПЕНЧАТОМ НАГРУЖЕНИИ
2.1. Долговечность материалов при статическом нагружении
2.1.1. Долговечность цинка и кремния при о = const
2.1.2. Долговечность ПСК при о = const
2.2. Прочность и долговечность ПСК при ступенчатом нагружении
2.2.1. Связь распределений прочности и долговечности ПСК
2.2.2. Влияние среды на разрушение ПСК
2.2.3. Долговечность и разрушающие напряжения ПСК при разной ориентации вектора поляризации
2.2.4. Температурная зависимость прочности и долговечности ПСК

2.3. Выводы
ГЛАВА 3. ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ХРУПКИХ ТЕЛ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ НАГРУЖЕНИЯ
3.1. Долговечность материалов при циклическом нагружении
3.2. Скоростная зависимость прочности ПСК
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ПСК В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
4.1. Обзор литературных данных
4.2. Задержанное разрушение ПСК при ступенчатом нарастании постоянного электрического поля
4.3. Выводы
ГЛАВА 5. КИНЕТИКА ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ПСК ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛЕЙ
5.1. Обзор литературных данных
5.2. Разрушение в электрическом и механическом полях как критический и кинетический процессы
5.2.1. Анализ разрушения в электрическом и механическом полях по
Г риффитсу
5.2.2. Кинетический подход к разрушению при одновременном действии электрического и механического полей
5.3. Долговечность ПСК при ступенчатом механическом нагружении в постоянном электрическом поле
5.4. Долговечность ПСК при ступенчатом электрическом нагружениии в постоянном механическом поле
5.5. Скоростная зависимость электрического разрушения при постоянной механической нагрузке
5.6. Связь между прочностью и напряжением пробоя ПСК
5.6.1. Зависимость прочности от напряженности внешнего электрического
ПОЛЯ
,202
5.6.2. Зависимость напряженности электрического поля пробоя от величины механической нагрузки
5.7. Влияние величины поляризации и её направления относительно напряженности внешнего электрического поля на разрушение ПСК
5.7.1. Механическая прочность
5.7.2. Разрушение в электрическом поле
5.8. Обобщенная диаграмма связи разрушающих механических напряжений и пробивной напряженности электрического поля
5.9. Основные результаты и выводы
ГЛАВА 6. СТАТИСТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
6.1. Распределение прочности образцов ПСК при механическом нагружении
6.1.1. Испытания при комнатной температуре
6.1.2. Влияние температуры на распределение прочности
6.1.3. Влияние среды на распределение механической прочности ПСК
6.2. Распределение электрической прочности ПСК системы ЦТС
6.3. Разрушение материалов при одновременном действии механического и электрического полей
6.4. Сравнение распределения электрической механической прочностей образцов
6.5. Статистика характеристик микроструктуры ПСК материалов (размер зерна, пористость)
6.6. Выводы
ГЛАВА 7. ДЕФОРМАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПРИЛОЖЕНИИ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
7.1. Упругая и неупругая деформация материалов в механическом и электрическом полях
7.2. Неупругая деформация в механическом и электрическом полях
Испытания в вакууме проводились на установке [63], в которой вместо захватов для растяжения устанавливалось приспособление для изгиба, подобное изображенному на рис. 1.8. Установка позволяет проводить испытания материалов на долговечность в вакууме до 10'7 тор.
Усталостные испытания Ъа. проводились на установке с П-образными импульсами нагрузки, позволяющей изменять их длительность, порядок, частоту следования и интервалы между циклами нагрузки в широких пределах. Принципиальная схема установки приведена на рис. 1.9.
Нагружение образца осуществлялось тяговыми электромагнитами 1, способными развивать усилия до 2кН при ходе якоря 10'2 м. Напряжение питания электромагнитов - 110 В, максимальный потребляемый ток — 10 А, рабочий ток (2-3)А. Схема включения электромагнитов рис. 1.10 запускается прямоугольными импульсами напряжения от низкочастотного генератора периодических колебаний НГПК (4). Импульсы подаются на катушку шагового искателя (ШИ). На ламелях ШИ происходит отбор запускающих импульсов, задание их последовательности и периодичности. Счет числа импульсов производится электромеханическим счетчиком.
Поступательное движение якоря электромагнита через рычаг 2 с соотношением плеч 1:1, кривошипно-шатунный механизм 6, пружину 7, демпфирующее устройство 8 и динамометр 9 передается на образец 10. Сигнал с датчиков динамометра 9, усиленный тензометрическим усилителем ТА-5 (12), регистрировался на шлейфовом осциллографе Н-700. Величину амплитуды можно было определять визуально. Одновременно фотографировалась форма импульсов нагрузки. Ошибка в измерении усилий не превышала 3 %.
Амплитуда напряжений в процессе испытания поддерживалась постоянной. В [98] было показано, что для сохранения постоянного напряжения необходимо подбирать такую пружину, амплитуда деформации которой равнялась бы длине рабочей части образца.