Писаренко Г.С. Сопротивление материалов (Г.С. Писаренко - Сопротивление материалов), страница 103

Экстремальными следует считать также условия, при которых в эксплуатации протекают неусгановившиеся режимы силового и теплового воздействий„в том числе периодические или случайные импульсные нагрузки и резкие теплосмеиы, т. е. фактически условия, которые имеютместов реальной эксплуатации больц~инства стационарных энергетических установок, летательных аппаратов„ различного типа турбомашнн, корпусов надводных н подводных кораблей, химических установок, трубопроводов, двигателей внут- реннеГО сГОраииЯ, подвижиОГО состава железнодорожного транспорта, землеройных машин и т. п. Во многих из этих Объектов при эксплуатации слОжнО сочетаются самые различные факторы Оказыва.

ющие неблагоприятное влияние на прочность и долговечность наиболее ответственных элементов конструкций. Заметим, что классические методы сопротивления материалов без специальных исследований, ГлаВным ОбразОм эксперименталь ных, не позволжот учесть влияние многочисленных факторов„сопутствующих реальным условиям эксплуатации, при решении вопросов прочности тех или ииь|х элементов конструкций и прогнозировать их долговечность. В связи с этим можно указать те вопросы н проблемы, стоящие перед прочнистамн, решение которых ВызыВается настоятельными требованиями, запросами современного тех- инческОГО проГресса нашей страны. Прежде всего внимание должно быть уделено накоплению экспериментальных данных о физико-механических свойствах различных материалОВ В услОВиях, максимально приближеииых к эксплуатационным — экстремальным для данного класса материалов, чтобы получить уравнения состояний материала прн заданных уело- ВИЯХ СИЛОВОГО И ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЙ.

Отметим, что простейшим выражением уравнения состояния, характеризукицего поведение материала под действием статически прикладываемой нагрузки, является графическое представление зависимости деформации испытуемого образца материала от нагрузки в виде диаграммы растяжения Р— И, илн в относительных координатах — диаграммы ~апряжен~й о — и. В других случаях это будут графические или аналитические зависимости исслегуемых характеристик прочности нли деформативносги от тех или иных факторов (времени, температуры, асимметрии цикла, интенсивности облучения и т. и.). Необходимость проводить в первую очередь экспериментальные исследования различных аспектов сопротивления материалов обусловлена тем„что разупрочняквцее влияние перечисленных вьппе факторов, имеющих место в эксплуатации, нельзя учесть расчетным путем.

Чтобы правильно учесть ~чяние этих факторов на показатели конструктивной прочности материалов, нужно поставить соответствующие хорошо продуманные экспериментальные исследования по методикам, разработка которых час~о пред~~а~~яе~ самостоятельный научный интерес. К тому же установить соответствующие аналитические критериальные зависимости можно только на основе большого количества экспериментальных данных о свойствах материала. Получают их при испытаниях изготОВлеиных нз этоГО материала специальных образцов в тех нли иных условиях силового н теплового воздействий заданной длительности и режима изменения этих воздействий во времени. Следует иметь в виду, что исследовать прочностные н деформационные свойства любого материала — это значит изучать его потенциальные возможности, чтобы выявить специфические свойстрз и условия, при которых использование данного материала в хонструкцин было бы оптимальным. В других случаях нужно Выявить те дополнительные модификации технологического и коиструкционного характера, которые существенным образом скажутся на улучшении важнейших физико-механических свойств материала, а сле- довзтельно, и йз повышении йх прочности й долГОВечности при эксплуатзцйй В тех йлй ййых условйях.

Конкретизируя сказанное, приВедем перечень Вопросов по проблемам прочности, подлежащих решению В ближайшие Годы, К числу таких Вопросов относятся следующие; 1. Исследование прочности при Высоких температурах жаропрочных и тугоплавких материалов при простом и сложном напряженном состояниях как при статических кратковременных и дли'Гельных нагрузках,так и при повторно-переменных нагрузках н теплосменах. Особое внимание при этом должно быть обращено на изучение длительной прочности и выносливости материала при неустзнОвиВшихся режимах силОВОГО и теплоВОГО ВОздейсГВия (р66- ДЕЛЬНО И СОВМЕСТНО).

2 Изучение основных механических характеристик прочносги и пластичности кОнструкцнонных материалов при пониженных и низких температурах при стзтйческихэ повторно-переменных и импульсных нагрузках с учетом конструкционно-технологических факторов для усгановлеиня уравнений состояния материалов и обоснования критериев предельноГО сОстОяния и прОчносгй тех нли иных ти" пнчных элементов конструкций, работающих в условиях низких температур. 3. Изучение Влияния Реакторйого Облучеййя йа кратковременную и длительную прочность и пластичность, а также на другие механические сВОЙствз конструкпнонных материалов при различных Видах силового и теплового воздействий, установление уравнений состояния различных материалов и получение крите- риеВ их прочности, учитывзкхцих эффект ВлиЯниЯ рзДиационнОГО ОбЛУЧЕНИЯ.

4. Изучение влияния агрессивных сред (металлических рзсплзВов, пр~дуктов сгораййя, морскоЙ воды и др.) на мехзнйческйе свойства конструкционных материалов при длительных статических и повторно-переменных нагрузках в условиях нормальных и высоких температур с целью Выявить эффект разупрочнения материалов, ОбуслоВленный Влиянием среды„з также выбрать Оптимальные зз щитные покрытия исследуемоГО материала. 5. Изучение Влияния различного рода покрытий тугоплавких материалов и их сплавов на показатели прочности н пластичности этих материалов при высоких температурах„чтобы Оптимизировать тип покрытия и технологию его нанесения для различных условий эксплуатации элементов конструкций из тугоплавких и жаропрочных МзтеризЛОВ С ПОкрЫтием.

6, Исследованне характеристик конструкционной прОЧНОСТИ композиционных М6териалов для Оптимизации их состзВз и прочности объектов пз композиционных материалов и установления критериев предельного ах."таяния типовых изделий из композиционных матерналов и разработки методов их расчетов. 7. Исследование конструкциоиной прочности хрупких материалов типа стекла и ситалла с целью создать рациональные инженерные конструкции, в которых бы в наиболее полной мерю были реализованы хараитерные положительные свойства (низкий удельный вес и высокая прочность при сжатии) этих материалов.

8. Дальнейшее разВитие механики разрушения и прюкдю Всего теории трещин, а также живучести различного типа инженерных конструкций, имею(ц((х трещины, и установлению критериев предельного состояния таких конструкций, а также прогнозирование их ДОЛГОВЕЧНОСТИ, 9. Вопросы усталости, н в первую очередь малоцикловой усталости, совершенствование методов испытания на усталость, обоснование деформационных критериев малоцнкловой усталости, установление физической модели накопления повреждений при повтор- нО"переменных наГрузках, кинетики рззВнтия усталостных тре(ции в тех или иных условиях нагружеиия, статистический аспект усталости, а также разработка инженерных методов расчета элементов конструкций на прочность при повторно-переменных напряжениях с учетом различных факторов (вида напряженного состояния, конструктивно-технологических особенностей, температуры, начальной напря. женности и т.

п.). 1О. Вопросы расчета напряженно-деформированного состояния как в упругой, так и, особенно, в упруго-пластической области элементов конструкпнй сложных форм под действием внешних наГр узок 1В том числе изменяющихся ВО Времюни) и нюравномюр- НОГО наГрева, Вызывающего большие термические напряжения, при широком использовании современной вычислительной техинки. 11. Исследование физических аспектов прочности материалов и элементов конструкций при широком использовании электронной микроскопии, рентгено-структурного анализа, фрактографии, ультразвуковой дефектоскопнн и т, п. 12. Изыскание ме~одов оцен~и накОплюння ПОвреждюнносп( материала и установления динамики изменения повреждаемости по мере наработки часов в процессе эксплуатации Высокоиапряжеиных о~ве~с~ве~~ы~ элюмен*ов конструкций.