Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.12. Моделирование кристаллической структуры и конструирование материалов
Краткий обзор подходов к выбору материалов
«Конструктор должен оценить характеристики механики разрушения – неотделимую составляющую в процессе исследования механических свойств.
Важным элементом подхода механики разрушения является использование коэффициента вязкости разрушения при плоской деформации (K1c). Знание коэффициента вязкости разрушения при плоской деформации может помочь проектировщику при предварительном анализе поведения конкретной конструкции в случае начавшегося разрушения...
K1c прямо связан с затратой энергии, необходимой для начала развития трещины. Другим важным свойством K1c является то, что его величина не зависит от формы и размеров образца – это свойство материала. При других оценках надежности металла (таких как ударная вязкость) результат зависит от геометрии образца. Для большинства конструкционных материалов K1c обратно пропорционален пределу текучести…
Повышение прочности с понижением температуры обычно сопровождается уменьшением пластичности и вязкости металла. Пластичность определяет способность металла подвергаться остаточной деформации, а вязкость – способность поглощать работу внешних сил при разрушении...
Пластичность и вязкость в конструкторские расчеты не входят и являются качественными показателями. Пластичность характеризует способность металла к перераспределению напряжений в зонах их концентрации. Пластическая деформация как бы предохраняет металл от резких локальных перегрузок вблизи концентраторов напряжений. В обычном машиностроении принято считать пластичность удовлетворительной, если относительное удлинение металла d5 > 15 %...
Выбор из серий возможных материалов может быть более эффективным при внимательном рассмотрении особых механических и физических свойств. Для военной и гражданской аэрокосмической техники необходимыми свойствами конструкционных материалов являются: малая плотность, износостойкость, высокий предел текучести или пропорциональности, высокий модуль упругости и особые характеристики теплового расширения, особенно в отношении соединений металл–стекло...
Таким образом, конструкторы военных и гражданских аэрокосмических устройств обычно заинтересованы в выборе легких материалов с высокими характеристиками удельной прочности и удельной жесткости» [60]. Сравнение различных материалов на базе отношения модуля упругости к плотности и предела текучести к плотности приведено на рис. 1.62.
Рис. 1.62. Отношение предела текучести и модуля упругости к плотности для различных материалов [60]