Деформирование и разрушение твердых тел с позиций кинетической структурно-энергетической теории
- Подробности
- Автор: Super User
- Родительская категория: Categories RU
- Категория: Основные статьи
- Опубликовано: 30 Январь 2019
- Просмотров: 2188
Штырёв Н.А.
г. Николаев, Украина.
Содержание в трех частях.
Ключевые слова: напряжения, деформация, эксперимент, статистическая термодинамика, физическое уравнение состояния, флуктуация, молярная энергия, волна-квазичастица, расчет, прочность, усталость, разрушение.
Предложен метод теоретического определения механических характеристик прочности углеродистой стали, который использует физические параметры материала и уравнение состояния деформированного твердого тела. Показана связь обычных механических характеристик и физических параметров и свойств разрушения деформированного твердого тела. Для этой цели используются экспериментальные реологические диаграммы \(\sigma _{t}\) ,\(\varepsilon _{t}\) механических испытаний стали растяжением до разрушения. Продолжительность процесса почти в 200 раз больше длительности стандартных испытаний ГОСТ 1497-84 (ISO6892-84). Выполнив аппроксимацию диаграмм, анализ зависимостей, методами физической теории прочности получены начальные кинетические молярные физические параметры материала.
Для расчета физических параметров был использован теоретический метод построения обобщенной реологической диаграммы, моделирующей условия стандартных испытаний материала на растяжение. Численные методы используются для решения физического уравнения состояния, использована обобщенная реологическая аналитическая модель стандартной диаграммы растяжения, моделируется различная циклическая нагрузка на материал. Теоретически определены механические характеристики углеродистой стали, предел пропорциональности, прочность, выносливость и исследовано влияние частоты и температуры нагрузки на усталость. Результаты расчетов соответствуют эталонным механическим характеристикам стали, подтверждая качество физической модели. Статья кратко знакомит с применяемой методологией и разработанной программой расчета для теоретической оценки прочности, необратимых деформаций, повреждений и физических параметров процесса разрушения углеродистой стали при переменных нагрузках.
Цель работы: Используя уравнения и формулы физической теории, показать объективную связь между физическими структурно-энергетическими параметрами и обычными механическими свойствами прочности и деформационными характеристиками материала. Применив физические уравнения, параметры материала \(\gamma _{0}\), \(U_{0}\), теоретически оценить стандартные механические параметры прочности \(\sigma _{B}\), \(\sigma _{02}\), остаточные пластические деформации \(\varepsilon _{r}\), время до хрупкого разрушения стали, моделируя условия одноосного растяжения по стандарту ISO 6892-84. Используя анализ стандартных экспериментальных диаграмм медленного разрушения одноосным растяжением материала, построить теоретическую модель обобщенных стандартных реологических диаграмм деформирования растяжением до разрушения. Решить обратную задачу расчета механических характеристик стали, используя физические параметры прочности и реологическую модель испытаний на растяжение по стандарту. Выполнить теоретический расчет усталостных характеристик при разных частотах и температурах инструментальной стали 45, используя физические параметры материала, зависимости теории, разработанные алгоритмы и программы. Показать, на примере теоретических расчетов простых механических характеристик углеродистой стали, возможности физического теоретического метода исследования процессов деформирования и разрушения твердых тел.