Obrabotka Metallov 2012 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (55) 2012 58 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ 2 3 4 2 1 2 1 ( 0,2519 0,0773 0,0788 ) ; 2 (0,125 0,152 0,0083 ) d L ε≈ π× δ+ δ + δ + δ × − δ− δ (2) 2 3 4 2 3 64 , (1 0,5038 0,2318 0,3151 ) L Р E d ≈ π + δ + δ + δ (3) где σ – напряжение, МПа; ε – относительная де- формация; E – модуль упругости стержня, МПа; L , d – длина и диаметр стержня, мм; P – продоль- ная нагрузка, приложенная к концам стержня, Н; δ – относительное сближение концов стержня, равное Δ / L ; Δ – сближение концов стержня при продольном изгибе, мм. Далее строились диаграммы «напряжение – деформация» (рис. 1, в ), откуда определялись прочностные характеристики (разрушающее на- пряжение, предельная деформация) и модуль упругости материала стержней как в исходном состоянии (несостаренных), так и образцов, про- шедших экспонирование (состаренных). 3. Результаты 3.1. Влияние низких климатических температур Основной особенностью влияния низких температур является существенное увеличение (до 20 %) деформационно-прочностных пока- зателей образцов (рис. 2), причем это относится как к прочностным, так и деформационным ха- рактеристикам изделий. Выявленная температурная зависимость из- менения деформационно-прочностных показате- лей весьма существенна для условий холодного климата и, по-видимому, обусловлена специфи- кой температурной зависимости механических свойств армирующих волокон [8]. Кроме того, в [9] приводятся ссылки на работы, в которых экс- периментально установлено увеличение дефор- мации до разрушения как у пластичных, так и у хрупких материалов при наличии в них сложно- го напряженного состояния, в частности, при их сжатии в направлении, поперечном основной раз- рушающей нагрузке. Подобные эффекты наблю- даются и в композиционных материалах, напри- мер, разрушение борных волокон в гибридных композитах (волокна бора и стали в алюминиевой матрице) в ряде случаев наступает при больших деформациях, чем в бороалюминии [9]. Этот эф- фект пока не имеет удовлетворительного объяс- нения. На основании предварительных расчетов его связывают с возрастанием напряжений обжа- тия борных волокон, возникающих вследствие увеличения эффективной жесткости алюминие- вой матрицы в присутствии стальных волокон. В нашем случае действия радиальных напряжений обжатия волокна со стороны матрицы вызваны разницей коэффициентов Пуассона компонентов, остаточными технологическими напряжениями усадки и термическими напряжениями, возни- кающими в условиях испытания образцов при конкретной температуре опыта (–60 °С) с учетом существенного (практически на порядок) разли- чия в коэффициентах термического расширения волокон и матрицы. а б Рис. 2. Характерные диаграммы деформирования стержней из стеклопластика ( а ) и базальто- пластика ( б ) на эпоксидном связующем при температурах испытаний 20 °С и –60 °С