Санкт-Петербурзький державний університет
Факультет прикладної математики - процесів управління
Кафедра обчислювальних методів механіки деформівного тіла
Курсова робота
В«Руйнування твердих тіл під дією зовнішнього середовища і зовнішніх зусиль В»
Виконав: студент 316 групи
Лебедєв Д.О.
Керівник:
д.ф.-м.н.., проф. Даль Ю.М.
Санкт-Петербург
2010 м.
Зміст
Введення
1. Про критерії міцності
2. Радіаційне ушкодження конструкційних матеріалів
3. Корозія металів під напругою
4. Міцність твердих деформованих тіл в газоподібних середовищах
Література
Введення
Багаторічна практика показує, що тріщини відіграють визначальну роль при руйнуванні конструкцій, виготовлених з високоміцних матеріалів. Руйнування зазвичай починається від вихідних мікродефектів при досить низьких напругах. Будь-які чинники, сприяють росту тріщин в процесі експлуатації інженерних споруд, становлять велику небезпеку. До них відносяться: радіаційне і корозійне ушкодження, вплив активної зовнішньої середовища (рідкої або газоподібної). Далі розглядаються деякі з цих впливів.
1. Про критерії міцності
Основним вихідним положенням механіки руйнування є те, що нестабільний розвиток тріщин починається тоді, коли коефіцієнт інтенсивності K напружень біля вершини тріщини досягає критичної величини K c . Значення K c залежить від багатьох факторів. За допомогою відповідних експериментів, можливо визначити критичний коефіцієнт інтенсивності напружень.
Нехай T = DПѓ (де D = 2a - атомний діаметр) сила взаємодії між двома паралельними рядами атомів, віднесена до одиниці довжини цих рядів. Залежність Т від зміни відстані між атомами 2О· має вигляд, показаний на малюнку 1.
В
Рисунок 1 - Залежність Т від зміни відстані між атомами 2О·
Однією з підходящих апроксимацій цієї залежності буде вираз
(1)
Після деяких перетворень формули (1) виражається щільність поверхневої енергії пружного твердого тіла:
(2)
де - межа міцності на розрив, E - модуль Юнга.
Варто помітити, що міцність матеріалу залежить саме від значення. Так само радіаційне і корозійне пошкодження і вплив агресивного зовнішнього середовища теж впливають саме на цей параметр.
На малюнку 2 наведена діаграма напруг при розтягуванні для даного матеріалу. <В В
Рисунок 2 - Діаграма напружень при розтягуванні
де - межа пропорційності, - плинності,-міцності.
2. Радіаційне ушкодження конструкційних матеріалів
Дослідження показують, що опромінення нейтронами призводить до виникнення в металах різкого межі текучості, типу спостерігається у заліза. Одночасно помітно збільшується величина межі плинності і менше - межі міцності. Відношення межі текучості до межі міцності при цьому зростає, тому рівномірне подовження (Оµ%) зазвичай зменшується, іноді дуже різко (малюнок 3). br/>В
Рисунок 3 - Вплив опромінення нейтронами (10 травня 19 повільних нейтронів на 1 см 2 при 100 В° С) на криву напруга-деформація для міді. Пунктирні криві - опромінені зразки, суцільні - неопромінені
Таким чином, опромінення призводить до зміцнення металу. Навіть після короткочасного опромінення межа плинності вище, ніж до опромінення, а також виявляється дещо більша температурна чутливість в інтервалі температур від 0 до -100 В° С.
Існують і інші особливості радіаційного зміцнення:
1. У металах, підданих холодної деформації, радіаційне зміцнення менш помітно, ніж у відпалених металах.
2. Відпал [1] впливає на радіаційне зміцнення.
3. У сплавах можуть виникати додаткові ефекти при опроміненні, пов'язані, наприклад з прискоренням фазових перетворень.
Для руйнування найбільше практичне значення має підвищення критичної температури переходу від в'язкого руйнування до крихкого (для холодноламких металів). Крім заліза і сталі, цей вплив було виявлено в молібдені і вольфрамі. В якості ілюстрації величини цього ефекту можна навести результати експериментів на м'якої сталі, яка перед опроміненням мала критичну температуру - 60 В° С. Опромінення потоком 4,4 Г— 10 19 швидких нейтронів на 1 см 2 підвищило перехідну температуру до + 25 В° С, а опромінення потоком 1,2 Г— 10 20 швидких нейтронів на 1 см 2 підвищило її до +60 В° С.
Інший вид ефекту охрупчивания полягає в розвитку внутрішніх тріщин.
Ефекти при опроміненні:
В· Розбухання урану - процес, в якому важливу роль відіграє ефект трансмутації [2] атомів. Під час поділу урану виникають гази ксенон і криптон, і ...
