Mechanikai sérülés - studopediya
A legtöbb hiba a gépészeti rendszerek eredménye a mechanikai sérülésektől.
Okoz mechanikai megsemmisítése elemek gépi rendszerek lehetnek: súrlódást és a kopást, a fáradtság, a kapcsolattartó jelenségek mechanikai, kémiai és fizikai természetét, a korrózió, romlása működési tulajdonságainak eredményeként különböző okok belső és külső hatások. Így a mechanikai károsító hatás következtében fokozatosan vált mechanikailag terhelt anyagi kárt okozhat. Ennek megfelelően, az egyik alapvető tulajdonságainak mechanikai szilárdsága az anyagok a függőség az időben. Ezért, deformáció és megsemmisítése az anyag jellemző nem korlátozza feszültségek, és deformálódásának sebességét, és megsemmisítés vagy a tartósság.
Általában, a sebesség a folyamatok mechanikai megsemmisítése a betöltött szilárd és ideje törés függ a szerkezete és anyaga tulajdonságait a feszültség és a hőmérséklet.
Mostanáig azt általánosan elfogadott klasszikus fogalma képlékeny és töréses anyagok kritikus események bekövetkezése esetén, ha az üzemi feszültség anyag elér egy bizonyos kritikus értéket. Ezen elképzelések szerint a feszültségek alatti rugalmassági határa, képlékeny deformáció egyáltalán ki sem fejlődik, és tény, hogy a test zajlik (szinte azonnal) csak akkor, ha a stressz érte a szakítószilárdsága. Újabban azonban, ez a nézet szemben más megközelítést, ahol az anyag lebomlását nem tekinthető kritikus esemény, de van egy fokozatos szögletes termikusan aktivált folyamat, a fejlődő anyagot egy mechanikailag igénybe idején, mivel a terhelés alkalmazásának hozzá, beleértve a kevésbé kritikus. Destruction activationless folyamat csak nagyon alacsony hőmérsékleten (közel az abszolút nulla), vagy az intézkedés alapján stressz egyenlő azzal az elméleti határ szilárdság (erőssége atomi kötések).
Ennek megfelelően a kinetikus elmélet, amely szerint az egyik alapvető tulajdonságai erőssége a függés az időben, a deformáció és pusztítás kell jellemeznie nem korlátozó feszültséget, és az arány a deformáció és törés, valamint a tartósság - a szükséges időt pusztulástól. A határértékek rugalmassági, folyóképesség, szilárdsága, ezen a ponton csak néhány hagyományos jellemzőkkel.
A folyamatok sebessége mechanikai megsemmisítése a betöltött szilárd test, és ennek megfelelően, a meghibásodásig eltelt idő függ a szerkezetét és tulajdonságait a test anyaga a stressz által okozott terhelés és a hőmérséklet. Számos empirikus formulák, amelyek leírják a függőség az idő, hogy nem ezeket a tényezőket. A legnagyobb elismerés az úgynevezett kinetikus elméletét erőt, amelyben a javasolt és kísérletileg bizonyította többféle anyagok (. tiszta fémek, ötvözetek, polimer anyagokból, félvezetők, a szerves és szervetlen üveg, stb) a következő idejű hőmérséklet-függősége az erőt:
ahol: # 964; - meghibásodási ideje; # 964; 0 - időszakra saját termikus rezgések az atomok a rács (10 -12 - 10 -14 s); U0 - kiindulási az aktiválási energia hiányában mechanikai feszültségek; # 963; - stressz az anyag mechanikai terhelés; # 947; - szerkezeti faktor (anyag érzékenysége a stressz). pusztítás mértéke fordítottan arányos az idő, hogy hiba.
Az atomok anyagokat kell legyőzni, hogy törésiniciáló energia gát, amelynek nagysága függ az alkalmazott terhelés: Ea = U0- # 947; # 963;. Megsemmisítése anyag folyhat minden feszültség kisebb, mint a szakítószilárdsága. rés feszültség függ a hatás időtartamának megfelelően terhelés és a hőmérséklet. Ezért a megengedhető legnagyobb feszültséget meghatározott hivatkozva a hatástartam a terhelést. A strukturális tényező figyelembe veszi a heterogenitását a szerkezet, például diszlokációk, okoz helyi túlfeszültség anyag. A meghibásodási ideje véletlen változó. Átlagos értéke általában úgynevezett hosszú élettartam. A érvényességét egyenlet bizonyult a tartósság t 7-10. A növekedés a t csak egy nagyságrenddel növelését követeli meg az a vizsgálat időtartama néhány hónaptól több évig.
Így szerint a kinetikus elméletét a szilárdságot lerontó előfordulhatnak feszültségek alatti szakítószilárdság és szakítószilárdság, ami függ a behatási idejének az alkalmazott terhelés az anyag és a hőmérséklet.
Kinetikus elméletét erejét hangsúlyozza annak szükségességét, hogy fontolja meg a befolyását hőmozgást (hő ingadozás) a deformáció és törési folyamatok, különösen a kezdeti szakaszban. A folyamat a törés terhelések alatti kritikus nem fordulhat elő a hiánya a termikus mozgást az atomok és molekulák, amelyek egy tényező a különbség alapvetően anyag terhelés kevésbé kritikus. A megsemmisítést a folyamatnak tekinthető, ahol a termikus ingadozások miatt leküzdeni az energia akadályt U0. eredményeként csökkent stressz értéke # 947; # 963;. Ebben az esetben a fizikai értelmében a mennyiségek az egyenletben a hosszú élettartam, a véletlen értékek # 964; 0 atomi rezgések időszak azt mutatják, hogy a pusztítás folyamat egy sor elemi esemény társított termikus mozgást az atomok és molekulák.
Vizsgálat a képlet érvényes a magas feszültséggel, és viszonylag alacsony hőmérsékleten (<0,5Тпл ), когда действует механизм разрушения, обусловленный процессом последовательного флуктуационного разрыва атомных связей в кристаллической решетке.
Alacsony stressz és a magas hőmérséklet meghibásodási mechanizmus működik diffúziós alapján a növekedés a repedések miatt beáramlása a helyzetben, vagy a kialakulását a gócok rendellenességek kötések helyett feleslegben való felhalmozódása megüresedett, ami egy idő-hőmérséklet függése az erejét egy formában:
ahol D - diffúziós együttható mennyiség; Be - a betöltetlen állások száma egyesült; és - atomi mérete; # 963; - üzemi feszültség; E - rugalmassági modulus; k - a Boltzmann állandó; C - numerikus konstans rend egységét.
Ha a szünetet a atomi kapcsolatok és irányított diffúziója megüresedett - fő oka a kialakulását és fejlődését a mikrorepedések fémek és ötvözetek, a polimerek bomlását eredménye a törés az intramolekuláris kémiai kötések miatt termikus ingadozása (hőbomlás). Ott szerkezeti faktor tükrözi a polimerizációs fok, és orientációját a polimer láncok.
Polimer hőmérséklet és idő függését az ellenállás határozza meg a kinetikája fokozatos ingadozási törés kémiai kötések. A aktiválási energiája a folyamat a pusztulás polimerek, hatása alatt csökkenő feszültség megegyezik az aktiválási energiával termikus bomlásának; ahol U0 érték képletű (3) képviseli az energia az aktiválási folyamat termikus bomlásának polimer láncok a polimer feszültségmentes egyenlő kémiai kötés energiát az atomok között a polimer láncban.
Nagy gyakorlati jelentősége van a tudás a törvények megsemmisítése kompozit anyagok szálakkal erősített. A mechanizmus a pusztulás ezeknek az anyagoknak a következő. Mivel a szálak hibák elosztva hosszúságuk mentén, üvegszálas idéz elő valamilyen véletlen pont (keresztmetszet) a terhelés kisebb, mint a teljes törési terhelés a kompozit anyag. Helyett szál törés a stressz koncentráció, amely növeli a terhelés is okozhat egy kis helyi repedések a mátrix (főleg) anyag. A folyamat során a további fűtését eltolásával a szomszédos kötőanyag repedések vannak kötve egymással. Ez a folyamat a törés a szálak, a előfordulása helyi repedések az alapanyagban és összekötő szomszédos repedések folyamatosan húzódnak a teljes megsemmisítése a kompozit anyag.
Így a kinetikai pusztítás és a tartósság a legtöbb anyag elsődlegesen az határozza meg, a fejlesztés és az elérni azt a kritikus méretet repedések. A kritikus repedés hossza függ az arány a erőssége az anyag, hogy az alkalmazott feszültség (a teljesítmény a 2) és a geometria a repedés - a görbületi sugara a csúcsok (fokban 1).
A nagy számú ciklus az anyag eltörik feszültségek alatti rugalmassági határa. Ezt a jelenséget nevezzük fáradásos törése. A jelenséget a fáradásos törések az anyag miatt, végül, hogy a képlékeny alakváltozás.
Processes törés ciklikus terhelési feltételeket, amelyek hosszú beállított idő függését az erőt, és a statikus terhelés általában egymással szemben; Feltételezte, hogy a törés ciklikus minták és a különböző statikus terhelés esetén. Azonban a kinetikus elméletét a pusztítás szilárd ad okot azt hinni, hogy bár a természet a külső terhelés változások érintik az alakváltozás és törési folyamatok, van néhány közös, törés folyamatok függetlenül terhelési feltételek megsemmisítése folyamatok miatt ugyanazon mechanizmus.
terhelés mértéke jelentősen befolyásolja a mechanizmus a pusztulás szilárd test. A lassú a terhelés növekedése következik be rugalmas alakváltozás, majd - a műanyag áramlás a szilárd és végül - a szakadás. A lassú növekedés a mechanikai stressz kísérheti előrehaladását másodlagos folyamatok szilárd állapotban, és a megfelelő reverzibilis és irreverzibilis változásokat tulajdonságai a test. Amikor egy nagy növekedés mértéke a mechanikai igénybevétel általában akkor fordul elő leginkább a rideg törés anyagok.
megsemmisítése folyamatok játszódnak le az szilárd, lényegében attól függ, hogy a fizikai-kémiai interakció a környezettel. Azt találtuk, hogy a tartósságát, például réz és alumínium vákuumban 10 -5 Hgmm. Art. növeli rendre 20 és 10-szor, mint a tartósság, a normál atmoszférában. A hatás szinte az összes aktív média kezdődik adszorpciós közegen elemek (molekulák vagy ionok) a szilárd felületre. Így, az adszorpciós mechanizmus elsődleges hatása a közeg (előtt az összes más típusú környezeti hatás anyagtulajdonságok), és a legsokoldalúbb.
Adszorpciós okozott környezeti hatások elsősorban két tényező:
1. hatása fizikai-mechanikai állapotának felületén szilárd anyagok (fémek és nemfémek) azok mechanikai tulajdonságait. Jellemzői képlékeny alakváltozás, kúszásállóság, fáradási szilárdsága és a belső súrlódás függően nagymértékben változik a felület állapotát. .. tartóssága szilárdanyag arányos a felületi energiájukat, ezért okozó tényezők a csökkenés a felületi szabad energiával, azaz, csökken a munka kialakulását az új felületek, így okoznak többé vagy kevésbé jelentős csökkenése szilárdság;
2. A cselekvési úgynevezett felületaktív anyag (adszorpció) anyagot (felületaktív anyagok), amely a felületi energia csökkentésére a szilárd test. Süllyesztése felületi szabad energiával kapcsolatos adszorpció alapján változás mechanikai tulajdonságok (a szilárdság és képlékenység) szilárd anyagok hatása alatt felületaktív anyagok (Rebinder hatás). Mivel megsemmisítése lehet tekinteni, mint az újabb felületek (felületein repedések és hibák), majd ebből következően, az adszorpciós felületaktív anyagok, csökkentve a szükséges munka kialakulását az új felületek, csökkenti törési ellenállást.
Megkülönböztetni a belső és külső adszorpciós hatás. Külső okozta adszorpciója felületaktív külső felületén a szilárd test, amely csökkenéséhez vezet a folyáshatárt és a hidegkeményedéssel együttható. Belső adszorpciós hatás keletkezik az adszorpciós felületaktív anyagok a felületi hibák belül egy merev test, melynek eredményeként csökken az erő és törékenység.
Hogy megkülönböztessük megnyilvánulása adszorpciós csökkentése az erő hatása alatt a szerves felületaktív anyagok, folyékony fémek és elektrolitok.
Szerves felületaktív - alkoholok, nagy szénatomszámú zsírsavak, gyanta-szappannal, stb - .. jelentős nagyságú amfolitikus molekula (amely poláris csoport - .. COOH, OH, NH2 SH, CN, NO2 CHO, és így tovább. ., amelynek nagy a dipólus momentum, és apoláros szénhidrogéncsoport), amely nem tud diffundálni a fém rács. Action szerves felületaktív anyagot tisztán felülete, ezek az anyagok nem csökkenti lényegesen a felületi energia a fém (nem több, mint (10-15)% a kiindulási értékhez képest); amelyre a továbbiakban gyenge felületaktív anyagok.
A megolvadt olvadó fémet tartalmazó, összemérhető nagyságrendű a rácsállandó szilárd fém, tud diffundálni, és jelentősen csökkentheti a felületi energia a szilárd fém; Ezek a felületaktív anyagok ismert erős.
Az ionok elektrolitok hajlamosak specifikus adszorpció a szilárd fém felületi töltés ez a felület, hanem azért, mert jelentős méretű rendszerint nem hatolnak be a rács, ahol a halogénatom ionok erősen csökkentett szintű felületi energia a fém, míg a más ionok, például szulfát, kevés hatása szintjének felületi energia (hasonlóan gyenge felületaktív anyag).
Lágyító hatás a felületaktív jelenléte miatt a mikrorepedések a felületen, így a deformáció vagy még mielőtt a rendelkezésre álló terhelés. Felületaktív fizikailag adszorbeáljuk a felszínen a test, amely behatol az összes hiba a vándorló, hogy az alján a repedés. Ez létrehoz egy nagynyomású, amelynek nagysága határozza meg egy egyenletet származó nyomás fejlődik a hajszálerek:
ahol DR - nyomás a meniszkusz; r - pórussugár; # 920; - érintkezési szög jellemző nedvesítési foka; g - felületi szabad energiával.
Amikor az anyag teljes mértékben nedvesíti (COS # 920; = 1) # 916; Pmax = 2 # 947; / r. Alacsony nyomás értékét r nagyon nagy lehet.
Súrlódás következtében az érintkező elemek a mechanikai kopás. A folyamat során a romlás változhat: súlya, mérete, alakja és állapota a munkadarab felületére. A mechanikai kölcsönhatás határos részeit is adhatunk, a molekuláris és kémiai kölcsönhatásuk, is vezethet, hogy viseljen.
A függőség a kopás sebességét az idő, általában több lépésből áll, megfelelő ideig tartó futás, normál és intenzív kopó alkatrészek.