Вы здесь

Фізико-механічні засади складних схем обробки тиском та вібраційних процесів в технологіях формування порошкових виробів

Автор: 
Рудь Віктор Дмитрович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2005
Артикул:
3505U000412
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ II
МЕТОДИКА ТА ТЕХНІКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОРОШКОВИХ
МАТЕРІАЛІВ
2.1. Обґрунтування та загальні принципи експериментального дос­лідження
механічних властивостей порошкових та пористих матеріалів
У механіці матеріалів важливу роль відіграє проблема постановки та здійснення
коректних експериментальних досліджень. Роль і функція експерименту, згідно з
висловлюванням Д. Друккера [511], полягає в забезпеченні бази для розуміння
реальної картини фізичного процесу. Добротно поставлений експеримент та гарна
теорія мають багато спільного і повинні мати підґрунтя на ретельно перевірених
явищах. Роль експерименту зростає тим більше, чим він більше наближається до
реальної ситуації.
У механіці порошкових матеріалів склалося положення, яке до деякої міри гальмує
розвиток уявлень стосовно механізму деформування та консолідації пористих та
порошкових тіл. На сьогодні нема зауважень відносно кількості експериментів з
порошковими матеріалами, але вони носять допоміжний характер і спрямовані на
вирішення суто технологічних проблем, коли не приділяється увага відносно
коректності постановки експерименту та його повторності. Відмітимо деякі
найбільш поширені недоліки в організації та постановці експериментальних
досліджень:
1. Часто при експериментальному обґрунтуванні теоретичних положень не
акцентується увага на зв’язаність модельного матеріалу. Як зразки
використовують певні об’єми порошків або спечені пористі тіла. Зрозуміло, що
механізм деформування таких матеріалів буде відрізнятися, незважаючи на те, що
і в першому і в другому випадку присутня чутливість до об’ємної деформації.
2. Більшість дослідників використовують зразки та матеріали, що отримані
пресуванням металевих порошків у жорстких прес-формах. Це вже на стадії
формування призводить до появи анізотропних та неоднорідних механічних
властивостей.
3. Експерименти з порошковими та пористими матеріалами проводяться в більшості
випадків за традиційними методиками, які розроблені для компактних матеріалів.
Ці методики не дозволяють виявити такі ефекти, як різний опір на розтяг та
стиск, ефекти дилатації, перехресний вплив інваріантів тензора напруг та ряд
інших.
Для системного аналізу експериментальних даних необхідно вдосконалити методику
випробування стисливих середовищ. Досягнення поставленої мети можливе за
наявності сучасного обладнання та достовірних методик експериментальних
досліджень, які дозволять отримати надійні результати при різних схемах
навантаження та деформування і врахувати вплив інших факторів (температури,
швидкості деформування та інші фактори). В основі сучасних методів
експериментальних досліджень закладена гіпотеза А.А.Іллюшина [167-169] про
макроскопічну визначуваність. Зміст гіпотези полягає в тому, що кожній точці
середовища, яке досліджується, може бути поставлено макрозразок (кінцевих
розмірів), що перебуває в умовах однорідного напруженого стану. За допомогою
сукупності таких зразків можуть бути вивчені процеси та реалізовані
різноманітні стани, що виникають у будь-якому великому об’ємі навантаженого
тіла будь-якої форми. Тоді побудова математичних моделей середовища зводиться
до опису зв’язків між тензорами напружень та деформацій (або їх швидкостей).
Такий підхід заснований на двох припущеннях:
Середовище припускається суцільним.
Безкінечно малому об’єму середовища надаються властивості макрозразка в умовах
однорідного розподілу напружень.
Результати механічних випробувань значною мірою визначаються схемою напруженого
стану, який задається в зразку умовами його навантаження [465, 466]. Один і той
же матеріал може проявляти абсолютно різні характеристики міцності та
пластичності, якщо випробувати при різних схемах напруженого стану. Згідно з
класифікацією Фрідмана Я.М. [465, 466], таких схем вісім. Вони наведені в
табл.1. додатку А разом з відповідними тензорами напруг та прикладами
реалізації в різних умовах експлуатації. До стандартних методів випробування в
основному відносяться такі, що характеризуються лінійним напруженим станом
(одновісний розтяг, одновісне стискання) [161, 188]. Більш інформативними є
випробування при складних схемах навантаження, до яких відносяться плоскі та
об’ємні напружені стани [85, 232, 233, 263, 264, 320, 329].
Методи досліджень матеріалів при складному напруженому стані ввійшли в практику
експериментальних лабораторій відносно недавно. Але, незважаючи на це, в
науковій літературі опубліковано достатню кількість робіт [85, 232, 233, 263,
264, 319, 320, 329], що присвячені питанням методики проведення іспитів та
характеристики обладнання в умовах пропорційного та складного навантаження
стосовно компактних матеріалів. Низка робіт присвячена висвітленню методів
випробування при складному навантаженні полімерів та пластмас [95, 96, 297],
гірських пород та ґрунтів [73, 118, 162, 472], сипучих та піщаних матеріалів
[354, 356, 357]. Окремі роботи присвячені дослідженню механічних характеристик
в умовах складного навантаження при реалізації конкретних технологічних
процесів [115, 253, 431].
Аналіз експериментальних досліджень стосовно металевих порошкових та пористих
тіл показує, що умовно можна виділити два напрями. Перший спрямований на
розв’язання питань, які пов’язані з дослідженням впливу пористості на
фізико-механічні властивості матеріалів. Цей напрямок широко представлений в
науковій та технічній літературі роботами Артемонова А.С., Бальшина М.Ю.,
Красовского А.Я., Писаренко Г.С., Лебедєва А.О., Трощен­ко В.Т., Федорченко
І.М. та інших.
Другий напрямок досліджень основну увагу приділяє питанням