Теоретическая оценка механических характеристик прочности стали, используя зависимости и параметры физической теории деформированного твердого тела.

1. Определение физических структурно-энергетических параметров прочности материала по реологическим диаграммам механических испытаний. Решение обратной задачи.

2. Теоретическая оценка показателей прочности стали, используя физические уравнения, параметры и реологическую модель стандартных испытаний на растяжение.

3. Теоретическая оценка предела выносливости углеродистой стали, используя физическую теорию и структурно-энергетические молярные параметры материала, учет влияния температуры, частоты, амплитуды нагрузки.

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  ,  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 , , теоретически оценить стандартные механические параметры прочности , , остаточные пластические деформации , 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.

 1. Определение физических структурно-энергетических параметров прочности материала по реологическим диаграммам механических испытаний. Решение обратной задачи.

Выполнен анализ свойств реологических функций напряжений   и деформаций  , полученных  экспериментально для малой скорости деформирования стали, при растяжении до разрушения. Используя деформационную реологическую  диаграмму, аналитически исследованы свойства функций скорости и ускорения необратимого процесса, получены зависимости для оценки структурного физического параметра материала.  Используя эти результаты исследования, уравнения стационарной ползучести, физические уравнения и зависимости структурно-энергетической теории прочности, выполнена теоретическая  оценка структурно-энергетических физических параметров прочности материала. Определены начальный структурный параметр и энергия активации разрушения  стали Н1. Используя физические параметры прочности материала и уравнения теории, теоретически решена обратная задача, построена деформационная диаграмма, определены основные параметры деформирования растяжением до хрупкого разрушения для заданной функции напряжений.    

Ключевые слова: напряжение, деформация, эксперимент, статистическая термодинамика физическое уравнение состояния, флуктуация, энергия, волны-квазичастицы,  прочность материала.

Цель: Ознакомить с зависимостями и параметрами физической структурно-энергетической теории прочности твердого тела. Используя свойства экспериментальных реологических диаграмм растяжения углеродистой стали до разрушения и зависимости физической теории, определить начальные молярные физические параметры прочности конструкционного материала. Выполнить расчет пластических деформаций для заданной функции напряжений от времени при одноосном растяжении, используя начальные физические параметры материала и зависимости физической теории прочности. Показать возможности применения физического подхода для расчета деформационных параметров и условий разрушения конструкционного материала при одноосной нестационарной нагрузке.

2. Теоретическая оценка показателей прочности стали, используя физические уравнения, параметры и реологическую модель стандартных испытаний на растяжение.

Методами физической теории выполнена оценка пределов пропорциональности и прочности, остаточных деформаций углеродистой стали. Аналитически показана связь механических характеристик прочности материала и физических параметров, для этого использованы начальные физические структурно-энергетические параметры стали, зависимости физической теории. Использована обобщенная модель реологической диаграммы напряжений для одноосного растяжения стали до разрушения, обеспечивающая необходимую среднюю скорость относительных деформаций материала, по стандарту ISO6892-84.

Ключевые слова: напряжение, деформация, эксперимент, статистическая термодинамика физическое уравнение состояния, флуктуация, энергия, волны-квазичастицы, прочность материала.

В предыдущей статье [1], выполнен анализ свойств реологических функций напряжений и деформаций, полученных экспериментально для малой скорости деформирования стали, при растяжении до разрушения. Используя деформационную реологическую диаграмму, аналитически исследованы свойства функций скорости и ускорения необратимого процесса, получены зависимости для оценки структурного физического параметра материала. Используя эти результаты исследования, уравнения стационарной ползучести, физические уравнения и зависимости структурно-энергетической теории прочности, выполнена теоретическая оценка структурно-энергетических физических параметров прочности материала. Определены начальный структурный параметр и энергия активации разрушения стали Н1. Используя физические параметры материала и уравнения теории прочности, теоретически решена обратная задача, построена деформационная диаграмма, определены основные параметры деформирования растяжением до хрупкого разрушения для заданной функции напряжений.

3. Теоретическая оценка предела выносливости углеродистой стали, используя физическую теорию и структурно-энергетические молярные параметры материала, учет влияния температуры, частоты, амплитуды нагрузки.

Используя зависимости физической структурно-энергетической теории прочности, начальные молярные физические параметры деформированного твердого тела, аналитически моделируя усталостные испытания материала, определен предел выносливости   углеродистой  стали 45. Выполнена оценка влияния частоты нагрузки, температуры на предел выносливости. Результаты расчетов согласуются со справочными характеристиками материала, подтверждают адекватность предложенной физической модели усталостного разрушения.

Ключевые слова: физические параметры, уравнение состояния, прочность, напряжения, молярная энергия, предел выносливости, расчет, влияние частоты и амплитуды напряжений, усталость.

• Вперёд >