Посібник містить стислий систематизований виклад фізичних основ міцності та руйнування матеріалів, деталізований набір і опис експериментальних методів дослідження напружено-деформованого стану твердих тіл та основних видів
експериментальних випробувань механічних характеристик матеріалів, докладну інформацію про будову та фізико-механічні властивості реальних конструкційних матеріалів. Наведено сучасні уявлення про фізичну будову деформівних твердих тіл та природу пружних і пластичних деформацій, що в них виникають за певних умов навантаження або деформування, проаналізовано процеси зародження та розвитку внутрішніх дефектів у твердих тілах, які призводять до втрати працездатності елементів конструкцій, описано засоби виявлення дефектів методами неруйнівного контролю. Викладено основні відомості з механіки деформівного твердого тіла, теорії міцності та механіки руйнування.
Для студентів, аспірантів і викладачів відповідних спеціальностей.
Author(s): Богданов В. Л., Жук Я. О., Богданова О. С.
Publisher: Академперіодика
Year: 2016
Language: Ukrainian
Pages: 280
City: Київ
ПЕРЕДМОВА......Page 7
РОЗДІЛ 1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ МІЦНОСТІ ТА РУЙНУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ......Page 15
1.1. Механічні стани твердих тіл при навантаженні......Page 16
1.2. Фізична будова твердих тіл......Page 22
1.2.2. Структура кристалічного тіла......Page 24
1.2.3. Типи зв’язків між частинками твердого тіла......Page 27
1.3. Теоретична міцність твердих тіл......Page 30
1.3.1. Теоретична міцність на відрив......Page 32
1.3.2. Теоретична міцність на зсув......Page 35
1.4.1. Дефекти кристалічної структури......Page 37
1.4.2. Зміна кристалічної структури матеріалів при деформуванні. Фізична природа пружних та пластичних деформацій. Причина відмінності реальної міцності на зсув від теоретичної......Page 42
1.4.3. Механізми зародження та розвитку тріщин. Причина відмінності реальної міцності на відрив від теоретичної......Page 46
1.5. Методи збільшення реальної міцності матеріалів......Page 49
РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ТВЕРДИХ ТІЛ......Page 53
2.1.1. Напружений стан у точці тіла. Вектор та тензор напружень......Page 54
2.1.2. Властивості тензора напружень. Формули Коші......Page 57
2.1.3. Головні напрями та головні напруження. Інваріанти тензора напружень. Класифікація напружених станів......Page 58
2.1.4. Рівняння рівноваги в напруженнях. Симетричність тензора напружень......Page 62
2.1.5. Теорія деформацій......Page 63
2.1.6. Визначальні співвідношення між напруженнями та деформаціями (фізичний закон)......Page 68
2.1.6.1. Пружне тіло......Page 69
2.1.6.2. Пластичне тіло......Page 72
2.1.6.3. В’язкопружне тіло......Page 76
2.1.7. Постановки задач теорії пружності, пластичності та в’язкопружності......Page 77
2.2. Експериментальні методи та засоби визначення напружено-деформованого стану......Page 80
2.2.1. Механічна тензометрія......Page 81
2.2.2. Пневмотензометрія......Page 83
2.2.3. Електричні методи механічних вимірювань......Page 85
2.2.3.1. Електротензометрія......Page 87
2.2.3.2. Вимірювання переміщень за допомогою індуктивних перетворювачів......Page 95
2.2.3.3. Вимірювання механічних величин з використанням ємнісних перетворювачів......Page 97
2.2.3.4. Вимірювання механічних величин з використанням п’єзоелектричних перетворювачів......Page 98
2.2.4.1. Поляризаційно-оптичний метод......Page 100
2.2.4.2. Метод муарових смуг......Page 112
2.2.4.3. Спекл-інтерферометрія......Page 117
2.2.5.1. Метод ділильних сіток......Page 125
2.2.5.2. Метод крихких покриттів......Page 127
2.2.5.3. Акустичний (ультразвуковий) метод......Page 128
РОЗДІЛ 3. ПІДХОДИ МЕХАНІКИ ДЕФОРМІВНОГО ТВЕРДОГО ТІЛА ДО ОЦІНКИ МІЦНОСТІ МАТЕРІАЛІВ......Page 130
3.1. Експериментальні механічні випробування матеріалів......Page 131
3.1.1. Типи механічних випробувань......Page 132
3.1.2.1. Випробування на розтяг......Page 134
3.1.2.2. Випробування на стиск......Page 142
3.1.2.3. Випробування на кручення......Page 143
3.1.4. Вимірювання твердості......Page 148
3.1.5.1. Випробування на згин......Page 152
3.1.5.3. Випробування на зминання......Page 154
3.1.6. Динамічні випробування......Page 155
3.1.7. Випробування на втому......Page 156
3.1.8. Причини розсіяння (розкиду) експериментальних даних про механічні характеристики матеріалів та статистичний підхід до їх обробки......Page 160
3.2.1. Поняття граничного стану матеріалу......Page 162
3.2.2. Поняття допустимих напружень......Page 163
3.2.3. Теорії міцності при складних напружено-деформованих станах для однорідних ізотропних матеріалів......Page 165
3.2.3.1. Класичні теорії міцності......Page 167
3.2.3.2. Деякі нові теорії міцності......Page 172
3.2.4. Теорії міцності при складних напружено-деформованих станах для однорідних анізотропних матеріалів......Page 174
Контрольні запитання до модуля І......Page 180
РОЗДІЛ 4. БУДОВА, ВЛАСТИВОСТІ ТА ДЕФЕКТИ КОНСТРУКЦІЙНИХ І ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ......Page 185
4.1. Види конструкційних матеріалів та основні причини виникнення в них дефектів......Page 186
4.1.1. Метали та сплави......Page 187
4.1.2. Полімерні матеріали......Page 192
4.1.3. Композити......Page 196
4.1.3.1. Технології виготовлення композитів та зумовлені ними дефекти......Page 198
4.1.3.2. Особливості дослідження композитів у рамках механіки деформівного твердого тіла та визначення їх механічних характеристик......Page 200
4.1.3.3. Особливості постановки задач у механіці композитних матеріалів......Page 202
4.2. Сучасна класифікація матеріалів ......Page 204
4.2.1. Функціонально-градієнтні матеріали......Page 205
4.2.2. Аморфні метали та сплави......Page 207
4.2.3. Нанокомпозити......Page 208
4.2.4. П’єзоелектрики, магнітострикційні матеріали......Page 209
4.2.5. Матеріали з ефектом пам’яті форми......Page 211
4.3.1. Класифікація методів неруйнівного контролю......Page 215
4.3.1.2. Оптичний метод неруйнівного контролю......Page 217
4.3.1.4. Магнітний метод неруйнівного контролю......Page 218
4.3.1.5. Електричний метод неруйнівного контролю......Page 219
4.3.1.7. Радіохвильовий метод неруйнівного контролю......Page 220
4.3.1.9. Радіаційний метод неруйнівного контролю......Page 221
4.3.1.10. Акустичний метод неруйнівного контролю......Page 222
4.3.2. Дефекти конструкційних матеріалів та можливості їх виявлення методами неруйнівного контролю......Page 225
4.3.2.1. Дефекти плавки і литва......Page 229
4.3.2.3. Дефекти термообробки......Page 230
4.3.2.5. Дефекти з’єднання матеріалів......Page 231
4.3.2.6. Експлуатаційні дефекти......Page 232
РОЗДІЛ 5. ОСНОВИ МЕХАНІКИ РУЙНУВАННЯ ТІЛ З ТРІЩИНАМИ ......Page 233
5.1. Підходи лінійної механіки руйнування......Page 234
5.1.1. Асимптотичний розподіл напружень і переміщень в околі краю тріщини в пружному тілі......Page 236
5.1.2. Коефіцієнти інтенсивності напружень......Page 238
5.1.3. Аналітичні методи визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень......Page 239
5.1.4. Визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень для тіл складної геометрії......Page 242
5.1.5. Зв’язок коефіцієнтів інтенсивності напружень з коефіцієнтами концентрації напружень......Page 244
5.2. Критерії крихкого руйнування матеріалів з тріщинами......Page 246
5.2.1. Енергетичний критерій руйнування Гріффітса......Page 247
5.2.3. Силовий критерій руйнування Ірвіна......Page 249
5.2.4. Еквівалентність енергетичного критерію Гріффітса та силового критерію Ірвіна......Page 250
5.3. Нелінійна механіка руйнування......Page 251
5.3.1. Деформаційний критерій руйнування......Page 252
5.3.2. Критерій руйнування Ешелбі-Черепанова—Райса......Page 254
5.4. Окремі спеціальні проблеми механіки руйнування матеріалів......Page 256
5.4.1. Втомне руйнування......Page 258
5.4.2. Механіка корозійного руйнування......Page 259
5.4.3. Довготривале руйнування в’язкопружних тіл......Page 262
5.4.4. Руйнування матеріалів під дією спрямованих вздовж тріщин початкових (залишкових) напружень......Page 264
5.5. Експериментальні методи механіки руйнування......Page 269
5.5.1. Характеристики тріщиностійкості (в’язкості руйнування) при короткочасному статичному навантаженні......Page 270
5.5.2. Визначення тріщиностійкості індентуванням......Page 275
Контрольні запитання до модуля II......Page 276
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ......Page 278
