SCI Библиотека

Стареющие аустенитные стали характеризуются наличием сложной микроструктуры и различных дефектов и преципитатов, в значительной степени определяющих свойства сталей. Формирование и эволюция системы дефектов в этих материалах сопровождаются измене-ниями в спектрах брэгговского и диффузного рассеяния нейтронов, что делает нейтронно-дифракционные методы эффективным средством их изучения. В данной работе мы выполнили анализ результатов наших нейтронографических экспериментов по исследованию изменений кристаллической структуры и системы карбидных преципитатов в марганцевой аустенитной стали 40Х4Г18Ф2, развивающихся при термическом старении материала и облучении его потоками быстрых нейтронов. Выявлены отличия, которые возникают при таких способах воздействия. Результаты анализа хорошо согласуются с электронно-микроскопическими данными, дополняя их в части исследования облученных образцов.

Снижение удароопасности угольных пластов, склонных к внезапным выбросам породы и газа, является одной из ключевых проблем в области обеспечения геодинамической безопасности ведения горных работ. В работе представлена математическая модель гидроразрыва пород кровли как одного из ключевых методов снижения удароопасности. В качестве выемочного участка рассмотрены особенности строения свиты вмещающих пород пласта 3 шахты Алардинская Кондомского месторождения Кузнецкого угольного бассейна. На основе трехмерного конечно-разностного анализа с привлечением подхода континуальной механики накопления повреждений в работе выполнен анализ влияния расстояния между скважинами гидроразрыва на формирование эффективной сети трещин в труднообрушаемой кровле. Показано, что с изменением начального расстояния между скважинами гидроразрыва изменяется не только время формирования эффективной сети трещин, но и характер изменения расстояния между смежными областями накопленных повреждений. Проведение гидроразрыва пород кровли из забоя имеет благоприятное влияние на редуцирование опорного давления и снижение удароопасности.

Проведено исследование влияния малоцикловой усталости при повышенных температурах на микроструктуру новой 10% Cr стали с низким содержанием азота и высоким содержанием бора, дополнительно легированной кобальтом, вольфрамом, молибденом и рением. После термической обработки реечная структура троостита отпуска с высокой плотностью дислокаций как внутри реечного пространства, так и в границах мартенситных реек стабилизирована частицами зернограничных карбидов М23С6 и М6С, а также карбонитридами NbX, равномерно распределенными в объеме матрицы. Средняя ширина мартенситных реек составляла 380 нм, а плотность свободных дислокаций внутри реечного пространства - 1.4 ∙ 1014 м-2. При малоцикловой усталости с увеличением амплитуды деформации от 0.2 до 1 % количество циклов до разрушения снижается на ~2 порядка, при этом вклад пластической составляющей деформации существенно увеличивается. Максимальное разупрочнение (24 %) наблюдается при температуре 650 °С и амплитуде деформации 0.6 % в середине количества циклов нагружения. После испытаний на малоцикловую усталость в структуре исследуемой стали обнаружены мелкие рекристаллизованные зерна, свободные от искажений решетки. Более того, реечная структура стали начинает трансформироваться в субзеренную структуру, при этом ширина реек и размер субзерен зависят от амплитуды деформации. Плотность свободных дислокаций практически не меняется с увеличением амплитуды деформации по сравнению с исходным состоянием, при этом плотность дислокаций в границах мартенситных реек существенно снижается с увеличением амплитуды деформации за счет снижения протяженности границ мартенситных реек. Фрактография изломов показала, что при обеих повышенных температурах испытания на малоцикловую усталость оксидные частицы выступают в качестве источников зарождения трещин.

В представленной работе демонстрируется исследование, посвящённое оценке прочностных характеристик элементов ротора перспективного малоразмерного газотурбинного двигателя. Главной особенностью является то, что анализ напряжённо-деформированного состояния ротора двигателя проводится при учёте вибраций и резонансных частот. В свою очередь, оценка динамических характеристик элементов ротора была проведена с учётом условий их взаимного контакта. Материалы исследования, изложенные в данной статье, послужат для дальнейших итераций проектирования двигателя.

Работа посвящена численному моделированию процесса предварительного деформирования (раздача - увеличение внутреннего радиуса) толстостенной цилиндрической муфты из сплава с памятью формы (СПФ) постоянным давлением в процессе прямого термоупругого фазового превращения. В рамках задачи рассматривается процесс накопление, упругих, фазовых и структурных деформаций при охлаждении муфты из СПФ через интервал температур прямого мартенситного превращения.

В рамках работы был произведен процесс интеграции модели нелинейного деформирования при фазвых и структурных превращениях в конечно - элементный комплекс Simulia AbaQus посредствам процедуры создания пользовательского материала по технологии UMAT и явного определения касательной матрицы жесткости. Процесс предварительного деформирования толстостенной цилиндрической муфты из СПФ рассматривается в однократно связной термомеханической постановке, с учетом влияния действующего напряжения на величины температур фазового перехода.

В работе показано влияние учета структурного перехода в процессе прямого термоупругого фазового перехода для двух типов граничных условий. Достоверность результатов работы подтверждена валидацией разработанных программных модулей по результатам натурных испытаний элементарных образцов на базе системы Ni-Ti и верификацией по известным аналитическим решениям краевых задач механики СПФ.

Результаты представленные в работе, могут быть использованы при проектировании термомеханических соеденительных муфт из СПФ.

Сформулирована экстремальная задача определения верхней (кинематической) границы несущей способности плоского диска, армированного непрерывными волокнами и вращающегося в квазиустановившемся режиме. По внутренней кромке полотно диска жестко насажено на вал (или ступицу), а к его внешней кромке могут быть прикреплены армированные лопатки. Материалы фаз композиции предполагаются жесткопластическими, имеющими разные пределы текучести при растяжении и сжатии; материал связующей матрицы считается цилиндрически ортотропным. В условиях обобщенного плоского напряженного состояния кривые текучести компонентов композиции в главных напряжениях являются кусочно-линейными. Структуры армирования обладают радиальной и осевой симметрией. Пластическое деформирование композиции рассчитывается по соотношениям структурной модели механики композитов, учитывающей плосконапряженное состояние во всех фазовых материалах. Проведена дискретизация поставленной задачи и разработан численный алгоритм ее решения, базирующийся на методах линейного программирования. Исследованы разные варианты дискретизации обсуждаемой задачи. Продемонстрирована сходимость численного решения и его хорошее совпадение с ранее полученным аналитическим решением. Проанализированы результаты расчетов предельной угловой скорости вращения дисков при разных структурах армирования их полотна. Рассмотрены случаи укладки волокон по прямолинейным траекториям (геодезическим линиям), по логарифмическим спиралям, а также по радиальным и окружным направлениям. При этом изотропные материалы компонентов композиции подчиняются ассоциированному закону течения, соответствующему критерию текучести Ху. Изучено влияние параметров армирования (направлений и плотностей) на несущую способность вращающихся дисков. Сравнение проведено для композитных дисков одной и той же массы и с одинаковым относительным объемом арматуры. 

Для создания рабочих тел приводов широко применяются сплавы с памятью формы. Движение рабочего тела обеспечивается накоплением деформаций прямого превращения при охлаждении и явлением памяти формы при нагреве. В данной работе моделируется поведение привода, состоящего из последовательно соединенных стержня из сплава с памятью формы и упругого элемента смещения, в рамках объединенной модели нелинейного деформирования сплавов с памятью формы с учетом изотропного и трансляционного упрочнения. Для описания неупругого деформирования по структурному механизму в мартенситном состоянии и при термоупругих фазовых переходах используется поверхность нагружения в пространстве девиаторов напряжений. Параметром изотропного упрочнения в уравнении поверхности нагружения служит максимальное значение интенсивности фазово-структурной деформации, осредненной по мартенситной части представительного объема. Во время прямого термоупругого превращения, кроме образования мартенситных элементов, учитывается также их развитие. Производится сравнение численных результатов моделирования рабочего хода с полученными ранее данными без трансляционного упрочнения, определяются условия, при которых этот вид упрочнения можно не принимать во внимание. Выявлено, что деформирование по структурному механизму и трансляционный сдвиг поверхности нагружения возможны во время приложения полезной нагрузки и в течение рабочего хода. Установлено, что трансляционный сдвиг центра поверхности нагружения заметно отражается на уровне напряжений и смещении точки соединения рабочего тела и тела смещения при рабочем ходе, максимальные значения этих параметров достигаются в конце рабочего хода и не зависят от модуля трансляционного упрочнения. Влияние трансляционного упрочнения на результаты моделирования значительно снижается при увеличении как начальной деформации рабочего тела, так и отношения податливостей упругого тела смещения и рабочего тела. За время совершения холостого хода центр поверхности нагружения не меняет своего положения, учет трансляционного упрочнения не сказывается на подборе параметров системы, обеспечивающих замкнутый цикл, то есть на возвращение системы в исходное состояние после холостого хода.

Для уточнения расчетных моделей подготовки землетрясений важной задачей является оценка свойств и размеров зоны динамического влияния разлома, где материал обладает повышенной трещиноватостью и проницаемостью, сниженными значениями скоростей распространения упругих волн. В статье представлены результаты численного моделирования процесса формирования нарушенной зоны при динамическом распространении разрыва землетрясения. При этом рассмотрено как разрушение породы сдвигом, так и разрушение отрывом. Показано, что общая картина разрушения скальной породы сильно зависит от глубины расположения разрыва. При использованных в расчете параметрах среды и поля напряжений, на глубине более ~ 9 км, литостатические напряжения полностью блокируют разрушение отрывом. На глубине менее ~ 6 км отрыв является основным механизмом разрушения породы.

Исследованы механические свойства пленок полиэтилена низкой плотности в зависимости от длительности их УФ облучения и температуры. Результаты механических испытаний сопоставлены с результатами исследования облученных пленок методом ИК спектроскопии. Установлено, что изменение механических свойств в ходе их УФ облучения обусловлено протеканием фотоокислительных реакций деструкции.