Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics
Статьи журнала - Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика
Все статьи: 1052
Определение напряженного состояния и усилия деформации шарообразных заготовок в закрытой матрице
Статья научная
На современном этапе развития науки и техники актуальной является проблема повышения качества металлоизделий путем интеграции методов интенсивного пластического деформирования в действующие технологические процессы. Интенсивное пластическое деформирование позволяет получать высококачественные наноструктурированные металлические материалы с привлекательным комплексом свойств за счет насыщения металла дефектами наноуровня. Заготовки с шарообразным утолщением с двумя отростками по краям являются распространенной формой металлопродукции. Для изготовления таких металлоизделий использован эффект взаимного влияния всестороннего сжатия и равноканального углового прессования в устройстве для реализации равноканального углового прессования в закрытой матрице. Разработан теоретический подход к определению напряженного состояния и усилия деформации шарообразных заготовок в закрытой матрице. Для этого использовали комплексный подход определения напряженного состояния и усилия деформирования методом линий скольжения и компьютерного моделирования в программном комплексе Deform-3D. Анализ результатов напряженного состояния заготовок, полученных методом линий скольжения, показал, что формируется равномерное напряженное состояние с преобладанием максимальных сжимающих напряжений. Сочетание последних с угловым выдавливанием металла в боковые каналы матрицы прогнозирует получение заготовок с субультрамелкозернистой и/или наноструктурой. Методом совместного решения дифференциальных уравнений равновесия и условия пластичности, а также компьютерного моделирования определено деформирующее усилие заготовок на конечной стадии деформирования при вытекании металла в боковые каналы матрицы. Анализ полученных результатов показывает, что значение усилия деформирования, полученное двумя методами, является сопоставимым с отличием до 2 %, что подтверждает правильность полученных данных.
Бесплатно
Определение области осаждения аэрозоля с помощью фракционной модели
Статья научная
В настоящей работе предлагается дробная модель для исследования образовавшихся токсичных осадков из газообразной или диспергируемой примеси и атмосферного аэрозоля. Модель иллюстрируется решением модельной задачи об одномерном распространении примесных аэрозолей, которая вступает в взаимодействие с атмосферным аэрозолем с образованием, в конце, токсичного осаждения.
Бесплатно
Статья научная
В процессе производства изделий из композитных материалов может возникнуть множество дефектов: трещины, сколы, царапины, вмятины, дефекты ударного характера, воздушные макровключения и другие. Такие дефекты могут существенно снизить как статическое, так и усталостное сопротивление конструкций. Целью данной работы является определение размеров дефектов, не влияющих на прочностные характеристики изделий из композитного материала СТЭФ, с использованием точечного и линейного подходов теории критических расстояний. В ходе работы были проведены серии испытаний на растяжение плоских образцов из конструкционного стеклотекстолита электротехнического назначения СТЭФ. Помимо проведенного эксперимента было осуществлено также численное моделирование процессов растяжения данных образцов. Исследуемые образцы представляли собой полоски без концентраторов напряжений и с концентратором в виде V-образных вырезов с различным радиусом скругления в вершине концентратора и глубиной выреза. Полученные результаты использовались для определения констант материала по теории критических расстояний. При этом были использованы два подхода теории критических расстояний: линейный и точечный. Для анализа результатов экспериментов были построены конечно-элементные модели с использованием программного пакета ANSYS и проведено численное моделирование, результатом которого стали полученные линеаризированые максимальные главные напряжения на центральной линии, проходящей через вершину концентратора напряжений. По результатам работы определены значения критических расстояний композита, полученные с использованием точечного и линейного методов. На основе полученных данных установлены размеры допустимых дефектов исследуемого стеклопластика, которые не оказывают влияние на прочностные характеристики материала. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования прочностных характеристик реальных изделий со сложной геометрией, а также для диагностики повреждённых элементов конструкций.
Бесплатно
Статья научная
Обосновывается выбор безразмерных параметров (показатели степени) потенциала Ми, обобщающего потенциал Леннарда-Джонса, для описания механических свойств металлических монокристаллов с ГПУ-решеткой. Таким материалам соответствует два равновесных параметра кристаллической решетки, один из них представляет собой расстояние между слоями с одинаковой укладкой атомов, а второй - межатомное расстояние в слое. В качестве критерия выбора параметров потенциала Ми используется совпадение известного из экспериментов отношения параметров кристаллической решетки и их отношение, полученное теоретически. Показано, что любой паре значений показателей степени в потенциале Ми соответствует определенное отношение параметров кристаллической ГПУ-решетки. Приведены показатели степени потенциала Ми, соответствующие известным металлам с ГПУ-решеткой: титану, цинку, магнию, кобальту, цирконию, бериллию и ряду других материалов. С помощью найденных значений параметров потенциала Ми может быть выполнена оценка упругих свойств ГПУ-монокристаллов. Сравниваются два подхода к определению равновесных расстояний кристаллической решетки - более простой с вычислительной точки зрения - силовой (равенство нулю результирующих сил на гранях образца) и энергетический (обеспечивается минимум потенциальной энергии всего образца). Показано, что оба подхода дают значения равновесных параметров решетки с отличием, составляющим менее 1 %. Обнаружена зависимость равновесных параметров ГПУ-решетки от размеров образца.
Бесплатно
Определение упругих и диссипативных свойств бетона при динамическом деформировании
Статья научная
Одним из наиболее перспективных подходов к оценке целостности железобетонных конструкций является вибрационная диагностика, в основе которой лежит исследование вибрационных процессов, вызванных ударными нагрузками. В этих подходах анализируются распространение ударной волны по исследуемой конструкции и влияние дефектов на этот процесс. Важным элементом системы ударно-волнового контроля является математическая модель конструкции. Ее адекватность обеспечивается точностью определения жесткостных и диссипативных характеристик материала конструкции. Особенно важным является этот вопрос для бетона, так как для каждой конкретной конструкции механические свойства бетона могут значительно различаться. В данной работе предложен расчетно-экспериментальный подход для идентификации механических характеристик бетона. В рамках вязкоупругой модели анализируется деформационный отклик бетонного образца на ударную нагрузку. Численное решение начально-краевой задачи распространения ударной волны в образце получено методом конечных элементов с использованием программного комплекса ANSYS. На основе результатов моделирования предложена структурная схема эксперимента по анализу деформационного отклика образца на ударное воздействие. На основе моделирования разработан алгоритм обработки экспериментальных результатов. В эксперименте возбуждались свободные колебания бетонного образца с помощью ударника, оснащенного виброметром, и регистрировался деформационный отклик в характерных точках образца. Разработана итерационная вычислительная процедура, обеспечивающая согласование между численными и экспериментальными результатами за счет уточнения значений механических характеристик материала. Надежность и эффективность предлагаемого подхода продемонстрированы на примере идентификации свойств конкретного бетонного образца. Полученные значения механических характеристик справедливы в диапазоне частот (5,6±0,5) кГц. Предлагаемый алгоритм может быть использован для идентификации механических характеристик бетона в любом частотном диапазоне, а также открывает возможности анализа зависимостей упругих и диссипативных свойств материалов от частоты.
Бесплатно
Определение упругих постоянных ГЦК-монокристаллов с помощью потенциала межатомного взаимодействия
Статья научная
Исследуется вопрос об установлении связи между параметрами потенциала Леннарда-Джонса и упругими модулями металлов с идеальной ГЦК-решеткой. Для этого монокристаллический куб подвергается различным видам деформации, находятся компоненты тензора напряжений Коши σ без априорного предположения о его симметрии. Получены аналитические выражения для коэффициентов разложений компонент тензора напряжений в степенные ряды, по ним определяются известные макроскопические линейные упругие модули. Показано, что тензор линейно-упругих свойств для металлов с ГЦК-решеткой является анизотропным и симметричным. Получена связь периода решетки ГЦК монокристалла с равновесным расстоянием для изолированной пары атомов. Получено представление второго параметра потенциала Леннарда-Джонса через период решетки и макроскопический модуль сдвига G, проведена верификация полученных соотношений. Полученные результаты могут использоваться для уточненного расчета механических свойств наночастиц.
Бесплатно
Определение эффективных упругих свойств поликристаллов методом вычислительного эксперимента
Статья научная
Рассмотрена методика определения эффективных упругих свойств поликристаллов, построенная на базе серии из 6 вычислительных экспериментов. Полученные оценки упругих свойств поликристалла сравниваются с результатами оценок по Фойгту, Рейсу и Хиллу, а также с результатами натурных экспериментов. Предложенная методика использована для оценки эффективных упругих свойств поликристаллов при наличии аксиальной текстуры.
Бесплатно
Определяющие соотношения для материалов со свойствами, зависящими от вида деформированного состояния
Статья научная
Многие материалы демонстрируют зависимость механических свойств от вида напряженного или деформированного состояния. Наиболее заметно это проявляется в зависимости процессов сдвигового и объемного деформирования. К такого рода материалам относятся материалы, содержащие дефекты различного характера, например: горные породы, конструкционные графиты, бетон, некоторые марки стали, чугун, алюминий. Основные свойства этих материалов заключаются в отсутствии «единой кривой» связи между интенсивностью напряжений и интенсивностью деформаций. В условиях сдвига могут происходить объемные деформации. Указанные материалы могут описываться определяющими соотношениями, зависящими от параметра вида напряженного состояния, представляющего собой отношение первого инварианта тензора напряжений к интенсивности напряжений. Таким образом, эти определяющие соотношения дают зависимость компонент тензора деформаций от компонент тензора напряжений. Такие определяющие соотношения могут быть достаточно громоздкими и поэтому не допускают аналитического обращения для получения определяющих соотношений, дающих зависимость компонент тензора напряжений от компонент тензора деформаций. В работе предлагаются сравнительно простые определяющие соотношения, полученные в ходе анализа результатов испытаний различных материалов, свойства которых зависят от вида деформированного состояния. Выводятся условия на материальные константы, обеспечивающие единственность решения краевых задач. На основе экспериментальных данных по пропорциональному нагружению различных горных пород: известняка и талькохлорита, а также результатов механических испытаний нескольких марок бетона определяются постоянные математической модели. Проводится сопоставление результатов экспериментальных исследований с теоретическими зависимостями, предсказываемыми моделью. Устанавливаются ограничения на применимость предлагаемых определяющих соотношений.
Бесплатно
Определяющие соотношения новой линейной теории термоупругих оболочек класса TS
Статья научная
В работе получены определяющие соотношения новой линейной теории термоупругих анизотропных однородных оболочек класса TS и обратные определяющие соотношения новой линейной теории термоупругих изотропных оболочек класса TS
Бесплатно
Статья научная
Конкретный вариант конститутивных законов сформулирован для сверхпластического материала. Предполагается, что тензоры скорости растяжения и деформации пропорциональны друг другу. Скалярные свойства материала описываются моделью, основанной на энергетических соображениях, касающихся процессов генерации, взаимодействия и исчезновения дефектов (дислокаций и границ зерен). Рассматривается конкретный вариант для одномерного случая.
Бесплатно
Оптимальная геометрия и износ волочильного инструмента
Статья научная
В статье предложена методика определения оптимальной геометрии волочильного инструмента. Из условия минимума напряжения волочения получены зависимости для определения углов конусности волочильного инструмента. В условиях ОАО «Камкабель» (г. Пермь, Россия) в соответствии с выполненными расчетами изготовлены и испытаны твердосплавные волоки. Предложены зависимости для определения оптимальной вытяжки, обеспечивающей минимальные значения напряжения волочения.
Бесплатно
Оптимальное опирание жесткопластических одно- и двусвязных полигональных пластин
Статья научная
В рамках модели идеального жесткопластического тела получено общее решение задачи о предельном поведении и динамическом изгибе одно- и двусвязных правильных полигональных пластин, шарнирно опертых по неподвижному полигональному контуру, расположенному внутри пластины. На пластину действует равномерно распределенная по поверхности кратковременная динамическая нагрузка высокой интенсивности взрывного типа. Показано, что существует несколько механизмов предельного и динамического деформирования пластин в зависимости от расположения контура опирания и наличия отверстия. При всех схемах пластина деформируется в виде совокупности одинаковых жестких областей в форме трапеций, разделенных линейными пластическими шарнирами с нормальным изгибающим моментом, равным предельному значению. Для каждого из механизмов получены определяющие уравнения и определены условия их реализации. Получены простые аналитические выражения для предельной нагрузки и максимального остаточного прогиба пластины. Определено оптимальное расположение опоры. Оптимальной считается опора, при которой пластина имеет наибольшую предельную нагрузку. Получено, что внутренняя опора является оптимальной, если на ней образуется пластический шарнир. Определены такие положения опорного контура, при которых пластина с отверстием является более прочной, чем пластина без отверстия. Решение задачи распространено на случай пластин с полигональными контурами, в которые можно вписать окружность. Показано, что такие пластины имеют одинаковые соответствующие предельные нагрузки, время деформирования, максимальный остаточный прогиб, которые не зависят от количества сторон полигональных контуров и совпадают с этими же величинами для круглых и кольцевых пластин. Приведены численные примеры.
Бесплатно
Статья научная
Исследуются демпфирующие свойства волокнистых композиционных материалов, армированных волокнами с вязкоупругими покрытиями. Показано, что для таких материалов имеет место эффект повышения диссипативных характеристик, если толщина вязкоупругих покрытий волокон очень мала. Обнаруженный эффект приводит, по существу, к дополнительному пику в зависимости эффективного модуля потерь волокнистого композита от толщины покрытия, который реализуется для тонких покрытий, когда динамический модуль упругости (т.е. жесткость композита) еще достаточно велик. При этом повышение эффективного модуля потерь композита для оптимальных значений толщин дополнительного вязкоупругого слоя столь значительно, что можно говорить о синергетическом эффекте, ибо эффективный модуль потерь многократно превышает модуль потерь вязкого покрытия. В работе исследована зависимость эффективных вязкоупругих свойств слоистых композитов от физических параметров композита (от толщины вязких покрытий на волокнах, объёмной доли волокон). В качестве примера рассмотрен плоский слоистый композитный пакет на основе эпоксидной матрицы, квазиизотропный в плоскости со слоями, армированными стеклянными волокнами с покрытием на основе полиуретана. Для теоретических расчётов привлекаются классические модели механики композиционных материалов и метод комплексных модулей. Для определения эффективных характеристик монослоя волокнистого композита рассматриваются две постановки задач - в плоскости изотропии и в перпендикулярной к ней плоскости. Эффективный объёмный модуль и модуль сдвига в трансверсальной плоскости определяются соответственно по методу трех фаз Эшелби из решения задач всестороннего растяжения (сжатия) поперек волокон и чистого сдвига в трансверсальной плоскости. Модуль сдвига вдоль волокон определяется по методу трех фаз Эшелби из решения задачи чистого сдвига вдоль волокон в цилиндрической системе координат. Эффективные модуль Юнга и коэффициент Пуассона в направлении волокон определяются совместно из решения задачи об одноосном растяжении в цилиндрической системе координат.
Бесплатно
Статья научная
Проблема анализа и прогнозирования механического поведения современных композиционных материалов и конструкций при их проектировании, производстве и эксплуатации является крайне актуальной, в настоящее время ей посвящено множество исследований. Одно из наиболее перспективных направлений в области мониторинга состояния композитных конструкций в процессе их эксплуатации связано с созданием смарт-материалов и смарт-систем на основе использования сенсорных элементов. Полученные в ходе эксплуатации данные о состоянии конструкции при последующем анализе могут быть использованы как для мониторинга механического состояния конструкций, так и для уточнения параметров математических моделей процессов деформирования и разрушения. Описывается подход, согласно которому показания внедренных волоконно-оптических датчиков деформаций (ВОДД) с брэгговскими решетками используются для уточнения механических характеристик слоя многослойного композиционного материала. Суть подхода заключается в оценке разницы между деформационным откликом, спрогнозированным с использованием модели, с данными, полученными в реальном времени при помощи ВОДД. Предложен алгоритм, согласно которому выполняется решение обратных задач с целью обеспечения совпадения с заданной точностью численных и экспериментальных результатов. В качестве параметров оптимизации выступают упругие константы слоя, которые в конечном счете должны обеспечить соответствие результатов моделирования и показаний ВОДД в контрольных точках. Для оптимизации параметров для созданной регрессионной модели применяются различные алгоритмы поиска минимума. Реализация алгоритма продемонстрирована на примере тестовых задач двух типов композитных образцов с концентратором (вырезами): с квазиизотропными и трансверсально-изотропными слоями.
Бесплатно
Статья научная
Проблема оптимального торможения жесткого ударника неоднородной преградой при ударе по нормали была впервые сформулирована в 1978 г. В опубликованных позднее работах на основе принципа максимума Понтрягина были получены критерии оптимальной структуры неоднородной преграды минимального погонного веса для ударника различной формы. В настоящее время задачи в подобной или несколько иной постановке изучаются различными исследователями, некоторые примеры приведены в данной работе. При средних скоростях удара малодеформируемых остроконечных бойков в пластичные преграды средней твердости реализуется вариант вязкого образования кратера. Для этих условий известна широко используемая эмпирическая зависимость сопротивления прониканию, справедливая при определенных ограничениях на скорости, толщину преграды, форму ударника, механические характеристики, что подтверждается многочисленными экспериментами, проводившимися в лаборатории В.А. Степанова в ЛФТИ (ныне Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург). В настоящей статье предпринимается попытка уточнить постановку задачи оптимизации для модернизированной эмпирической зависимости с учетом влияния свободных поверхностей преграды и трения на сопротивление прониканию, для решения которой применяется численный метод. Последовательное усложнение модели посредством включения в нее новых факторов помогает приблизиться к более реальному описанию процесса внедрения. Это позволяет глубже изучить проблему в рамках новой усовершенствованной модели. Решение задачи получено с помощью метода игольчатых вариаций. В одних случаях получено окончательное решение задачи и сформулированы критерии оптимальной структуры преграды, в других - аналитическое решение в конечном виде не получено, но представлены результаты численных экспериментов. Показано, что учет дополнительных эффектов теоретически может приводить к качественно новому типу решения по сравнению с ранее известными решениями. Приведен алгоритм определения оптимальной структуры преграды для задачи об ударе конуса с n материалами.
Бесплатно
Оптимизация прессового инструмента при производстве низкотемпературных сверхпроводников
Статья научная
Предложена методика определения оптимальных углов технологического инструмента при прессовании сборных композиционных заготовок. В основу оптимизации положено напряжение прессования, обеспечивающее минимальные энергозатраты в ходе процесса. Актуальной является задача совершенствования и оптимизации технологии производства низкотемпературных композиционных сверхпроводников для достижения необходимых производственных объемов выпуска при соответствии требованиям качества. Важным является разработка теоретических основ и методик проектирования технологических процессов применительно к технологии производства низкотемпературных композиционных сверхпроводников, научно обосновывающих выбор технологических режимов и технологической оснастки для повышения качества низкотемпературных композиционных сверхпроводников и обеспечения высоких технико-экономических показателей их производства. Процесс прессования находит широкое применение при обработке металлов давлением. Сущность процесса прессования заключается в выдавливании материала, помещенного в замкнутый объем, через канал, образованный прессовым инструментом. Достоинством процесса прессования является благоприятная схема напряженного состояния с преобладающим влиянием сжимающих напряжений, обеспечивающих повышенную пластичность прессуемого материала. Поэтому процесс прессования широко используется при обработке давлением малопластичных труднодеформируемых металлов и сплавов.
Бесплатно
Осаждение фуллеритов C60 на подложку твердого тела с образованием пленки
Статья научная
Использование фуллеритов С60 для создания пленок на поверхности подложки твердого тела может применяться не только для создания покрытий, но и для модификации поверхностного слоя подложки, что с практической точки зрения может быть востребовано в таких отраслях экономики, как машино- и приборостроение. Для анализа процесса формирования фуллеритовых пленок на поверхности подложки проведен компьютерный эксперимент, но моделировалось поведение не одиночного фуллерита или фуллерена, как это было реализовано в предыдущих работах авторов, а значительного числа фуллеритов C60, депонируемых в область моделирования за определенный интервал времени и образующих «поток». Подложкой твердого тела являлся кристалл железа Fe(100). Температура подложки в рамках исследования поддерживалась постоянной при следующих значениях - 300 K, 700 K, 1150 K. Начальные параметры каждого отдельного фуллерита определялись стохастическим образом в заданных пределах. Программным комплексом, использовавшимся для проведения описанного компьютерного эксперимента, являлся LAMMPS. Взаимодействие атомов системы между собой, в процессе моделирования, определялось многочастичным потенциалом (MEAM - модифицированный метод погруженного атома). Главным результатом проведенного компьютерного эксперимента является то, что удалось смоделировать осаждение фуллеритов C60 с формированием пленки на подложке твердого тела. Были выявлены основные закономерности взаимодействия фуллерита в целом и фуллеренов, его образующих, как с подложкой, так и с другими фуллеритами, образующими пленку. А анализ изменения температуры и потенциальной энергии системы, как в процессе осаждения фуллеритов, так и после его окончания, позволяет говорить об устойчивости полученной системы фуллериты - подложка.
Бесплатно
Особенности деформации биметаллической пластины
Статья научная
Рассматриваются особенности макроскопической локализации пластического течения при одноосном растяжении плоской биметаллической пластины. Ось растяжения образца была ориентирована нормально к направлению прокатки. Исследуемый биметалл «низкоуглеродистая сталь - нержавеющая сталь» применяется в химическом машиностроении для изготовления реакционных колонн, автоклавов, реакторов, теплообменников. Кривая пластического течения биметалла после площадки текучести в области больших пластических деформаций расположена между кривыми для его составляющих - нержавеющей аустенитной стали (AISI 304) и низкоуглеродистой стали (ASTM A414 grade A). Визуализация полос локализованной пластической деформации и регистрация кинетики их движения осуществлялись на рабочей части образца методом спекл-фотографии. Установлено, что на площадке текучести пластическая деформация в виде фронтов Людерса зарождается на границе раздела «плакирующий слой - основной слой биметалла» и распространяется в основном слое низкоуглеродистой стали, в то время как менее пластичный плакирующий слой нержавеющей стали деформируется упруго. Затем совместно с основным начинают пластически деформироваться также и плакирующие слои в виде распространения фронтов Портевена - Ле Шателье. Процесс разрушения биметалла также начинается с локализации пластической деформации вблизи структурных неоднородностей и концентраторов напряжения в области контакта слоев двух разнородных металлов. Сформированные на ранних стадиях пластического течения в этой области концентраторы напряжений инициируют образование высокоамплитудной области локализации деформации, которая является предвестником формирования шейки в образце и дальнейшего вязкого разрушения биметалла.
Бесплатно
Особенности деформационного поведения конструкционной стали при ковке
Статья научная
В качестве объекта исследования выбрана конструкционная сталь, подвергнутая кузнечным операциям, в том числе интенсивной пластической деформации. Цель работы - оценить роль интенсивной пластической деформации при ковке стальных заготовок. В работе выполнено компьютерное моделирование ковки стали марок 20, 45 и 40Х в программном комплексе DEFORM 3D. Проведен подробный анализ напряженно-деформированного состояния заготовок при деформировании, а также силовых параметров процесса. В результате анализа выявлено, что напряженно-деформированное состояние существенно зависит от материала заготовки. Увеличение содержания углерода в стали способствует росту значений интенсивности напряжений и интенсивности деформаций. Выбор наиболее оптимальных параметров процесса для различных технологических условий с использованием моделирования в программном комплексе DEFORM 3D вполне оправдан и может дать конкретные результаты, причем даже для сложных деформационных процессов. В промышленных условиях изучено деформационное поведение стали марок 20, 45 и 40Х при реализации ковки осадкой со степенью деформации при осадке 30% и при интенсивном пластическом деформировании методом ковки в трапециевидных бойках стали 45. В результате осадки происходит формирование равномерной микроструктуры с баллом зерна 7. Применение сдвиговой деформации способствует интенсификации ротационного механизма деформации. Реализация сдвиговых деформаций обеспечивает измельчение зерна до 8 балла. Кроме того, твердость стали 45 после реализации интенсивной пластической деформации возросла более чем на 13% по сравнению с металлом, полученным традиционной осадкой, и составила 164,8 HB. Выявлено влияние технологических параметров ковки на микроструктуру и свойства конструкционной стали, особенно на превалирующий механизм деформации.
Бесплатно
Особенности деформирования и разрушения комбинированных полимерных труб при низких температурах
Статья научная
Двухслойные комбинированные конструкции в которых один слой, обладающий высокой прочностью и жестокостью, из металла, армированного композита или высокопрочного пластика является несущим, а другой из высокодеформативного полимера или эластомера обеспечивает герметичность, химическую и коррозионную защиту являются широко распространенными. Однако вследствие различия механических свойств и, в частности, КЛТР в слоях таких конструкций могут возникать значительные напряжения при перепадах температуры. Длительный характер воздействия таких нагрузок, наличие дефектов, сложное напряженное состояние, возникающее в слоях конструкций, а также существенная температурная зависимость физико-механических свойств полимеров, делают вопросы обеспечения длительной механической прочности и работоспособности таких конструкций весьма актуальными. Объектом исследований в настоящей работе являются комбинированные полимерные трубы, состоящие из двух основных слоев: термопласта (полиэтилена низкого давления) и армированного композита (стеклопластика). Целью исследований является выявление причин хрупкого разрушения слоя из термопласта (полиэтилена) при низких температурах. В работе приведены результаты экспериментальных лабораторных исследований образцов полиэтиленового слоя и натурных образцов труб на хладостойкость при температуре до -50 °С. Проведено сравнение с полученными ранее расчетными оценками технологических остаточных напряжений в данных трубах. Предложена схема испытаний для быстрой сравнительной оценки хрупкости полиэтилена в условиях сложного напряженного состояния при низких температурах. При испытаниях натурных образцов труб выявлены этапы технологического процесса, влияющие на хладостойкость конструкции комбинированных полимерных труб.
Бесплатно
