Obrabotka Metallov 2014 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (65) 2014 65 ТРУДЫ КОНФЕРЕНЦИИ разорванных пучков волокон, на фоне которых остальная часть неупругих деформаций не выяв- ляется. В момент деформирования стержня этот процесс можно наблюдать оптическими сред- ствами при небольших увеличениях. Особенности поведения КМ как конструк- ции, долговечность которой определяется по- следовательностью разрушения ее элементов, требуют для таких материалов сформулировать принципы решения задач прогнозирования их долговечности. При прогнозировании долговеч- ности металлических сплавов, зная неупругие деформации, измеренные в ци- кле нагружения, и число циклов, прошедшее за время разрушения, можно связать во времени дефор- мационные процессы с накопле- нием в материале повреждений. Определив эту связь в базовом эксперименте, через реологические модели твердого тела можно перей- ти затем к произвольному темпера- турно-силовому нагружению [11]. При этом под долговечностью понимается время от начала при- ложения нагрузки до появления трещины. Далее требуется специ- альный расчет периода ее распространения. Приведенные экспериментальные данные испытаний стеклопластика позволяют использо- вать подобные же принципы для прогнозирова- ния долговечности КМ. Если за долговечность принять момент времени, когда начинаются раз- рывы волокон, то аналогичным образом, свя- зывая неупругие деформации КМ со временем обнаружения этих разрывов, получаем ту же методологию прогнозирования долговечности. Время обнаружения разрывов волокон опреде- ляем по характерным изменениям скорости па- дения жесткости КМ или его неупругих дефор- маций. Также проведены испытания на долговеч- ность стержней Æ 7,5×400 мм при различных ам- плитудах перемещений с частотой 1 Гц и посто- янным средним значением перемещения 30 мм. Во время испытаний регистрировались макси- мумы и минимумы усилий сжатия стержней в каждом цикле нагружения. По характерным пе- реломам в их зависимостях от числа циклов на- работки (см. рис. 4) определялась долговечность каждого образца. В результате получилась зави- симость долговечности от максимальных значе- ний размаха изгибных деформаций на контуре сечения образцов. Деформации вычислялись на основании зависимости прогиба и усилия сжатия от величины перемещения свободного конца образца как идеально упругого стержня [10]. При этом максимум изгибной деформации на контуре стержня примерно пропорционален корню квадратному из величины относительно перемещения:  ~ (Δ h / L ) 0,5 , где L – длина стержня [2]. На рис. 6 изображены полученные данные о долговечности стеклопластика в этих условиях. Вид изображенной кривой аналогичен кри- вым усталостной долговечности, получаемым для металлических сплавов. Когда размах де- формаций при циклическом нагружении стремит- ся к нулю, долговечность определяется средним значением деформации, которая может быть пере- считана в условные напряжения [2]. При этом мо- дуль упругости может быть определен по кривой статического нагружения на продольный изгиб, принимая в расчет его максимальную установив- шуюся величину, вычисленную по изгибной жест- кости на основе теоретического решения [10]. Выводы Амплитудная зависимость раскрытия петли неупругости является отражением поля внутрен- них напряжений, возникающих при нагружении твердого тела, и характеризует его структурное состояние. Изменения неупругости в процессе разрушения КМ свидетельствуют о кинетике процесса и позволяют оценить особенности его протекания. Рис. 6. Зависимость долговечности стержней Æ 7,5×400 мм от макси- мума размаха изгибных деформаций при нагружении их продольным изгибом с постоянным средним значением перемещения Δ h = 30 мм (  = 1,57 %). Частота нагружения 1 Гц, температура 290  2 К