Основы физики прочности и механика разрушений по теме: Трещины

1. Механизм разрушения металлов.
Пользуясь микрофотографиями (рисунок 7) рассчитать предел текучести сталей для двух шлифов по зернам, ориентировочные координаты которых указаны в задании (таблица 2). Номера ячеек, указанных в таблице одинаковы для двух шлифов. Для расчета можно брать любое зерно, находящееся полностью или частично в указанной ячейке. Рассматриваемые зерна следует указать в отчете.

В частности, предел текучести подчиняется соотношению Холла-Петча1
????T = ????0 + ????????/√???? (1)
где ????0 – предел текучести монокристалла, ???????? – коэффициент Холла- Петча, ???? – размер зерна.

ВАРИАНТ 4а
Первое зерно (посередине) имеет размер d = 20 мм; ????0
????T = 70 + ( 18,1/ √20) = 74, 049
Второе зерно (самое крупное) имеет размер d=15 мм
????T = 70 + ( 18,1/ √15) = 74, 677
Вопросы
1. Как жесткость металла связана с глубиной потенциальной ямы (рисунок 1)? Как с ней связана температура плавления?
Здесь по оси абсцисс отложено расстояние ???? между центрами атомов. Потенциальная энергия (рис. а) имеет яму, максимально глубокую в момент соприкосновения, при расстоянии между центрами атомов ????0. Производная от потенциальной энергии представляет собой усилие взаимодействия атомов (рис. б). При расстоянии между центрами атомов ????0 усилие взаимодействие минимально, нет ни притяжения, ни отталкивания. Когда атомы слегка смещаются (сближаются или отталкиваются), взаимодействие между ними подчиняется практически линейному закону – закону Гука (рис. б, выделено). Если превысить некоторое максимальное усилие ????????????????, то произойдет разрыв.
2. Размер атомов (не зерен) одного металла больше чем размер атоммов другого металла. Должно ли для монокристалла соблюдаться соотношение подобное соотношению Холла-Петча?
Ясно, что сдвиг плоскостей в этих двух типах будет происходить по-разному. В металлах с ГЦК -решеткой атомы расположены плотнее, ямки между атомами мельче и легче осуществляется скольжение, т.е. металлы с ГЦК-решеткой более пластичны, чем металлы с ОЦК –решеткой (медь более пластична, чем железо).
3. Какая сталь (рисунок 5) больше подходит для изготовления пружин? Вторая, тк будет больший предел текучести при меньшем размере зерен
4. Если размер зерен уменьшить в четыре раза, как изменится предел текучести? Увеличится в 2 раза
5. Почему при деформациях металл нагревается? Идет повышение энергии для разрыва связей, соответственно, и температура повышается
6. Как по графикам (рисунок 6б) определить параметры ????0, ???????? уравнения Холла-Петча? По оси размера зерна
7. Пользуясь графиками (рисунок 6), определите, какой металл имеет наибольшую и какой наименьшую чувствительность к размеру зерна. Большую сталь, меньшую алюминий
8. Как и почему меняется пластичность при повышении температуры? С увеличением темп идет повышение энергии, которая направляется на разрушение связей

2. Концентрация напряжений.
Определитесь, где порвутся полоски при растяжении. Про- верьте – разорвите полоски. При разрыве постарайтесь запоминать ощущения (усилие разрыва). Разорвите оставшиеся части, сравните ощущения. Вырежьте гладкую прямоугольную полоску размером
????×????, разорвите ее.