21 января 2017г.
На надежность и работоспособность машиностроительных изделий оказывют многочисленные конструктивные, технологические, материаловедческие факторы. Одним из направлений исследования является разработка математической модели процесса сопротивления качению и износа тел с обобщенной формой рабочих поверхностей [1]. Другим - является материаловедческое направление , в котором речь идёт о повышении качества изделий за счет применения высококачественных современных материалов, высокоточного оборудования и уникальных технологий. Однако последние достижения носят скорее эмпирический характер, т.к. недостаточно развиты методы прогнозирования. Целью работы явилось развитие термодинамические методов исследования [2], которые могут служить резервом повышения качества многочисленных изделий мащиностроительной отрасли.
При рассмотрении процессов термоупругости твердых тел важным является способ подведения тепла. Найдем связь между адиабатическим и изотермическим модулем сдвига на примере закручивающегося в кольцо стержня. Рассмотрим стержень, который закручивается вращательным моментом N на угол φ. Для такого случая справедливо соотношение:
Анализируя формулу (27)
можно сделать
вывод, что если частная производная от α больше нуля, то энтропия возрастает с увеличением силы. Учитывая,
что энтропия является мерой неупорядоченности, можно предположить, что структура материала, у которого выполняется условие при котором частная производная от α меньше нуля, то структура становится более однородной и это условие может являться критерием при прогнозировании
поведения материала при термоупругих деформациях в случае реализации сделанного предположения о характере температурной зависимости обратного коэффициента жесткости.
В работах [3,4] приводятся данные по влиянию на модуль упругости, а следовательно, и коэффициента жесткости стали различных способов обработки. Авторы пришли к выводу ,что изменить этот параметр термической обработкой и легированием довольно трудно и на этот счет есть довольно противоречивые мнения. В ряде случаев диффузия примесей приводит к образования дислокаций а затем и трещин, а в других – введение примесей способствует стабилизации возникших дислокаций. Холодная прокатка, дающая предпочтительную ориентацию кристаллитам, может улучшить структуру металла. Ещё одной возможностью повлиять на качество структуры металла ― замедлить коэффициент диффузии примесей, который определяется на основе закона Аррениуса, а экспоненциальный множитель в этом законе зависит от энергии активации, которая в свою очередь зависит от энтропии. Таким образом, анализ поведения энтропии от температуры может служить для оценки прочностных свойств исследуемых структур.
Следует отметить, что отмеченные эффекты четко проявляются в процессе изготовления деталей подшипников, так как в процессе механической и термообработки в кольцах подшипников возникают межкристаллические сдвиги, сопровождаемые явлениями ползучести, а при работе подшипника в результате деформации проявляется эффект усталости, приводящий к
появлению микротрещин и разрушению деталей. Прогнозирование этих явлений на основе предложенных математических моделей позволяет учесть влияние указанных факторов на работоспособность машиностроительных изделий,
Список литературы
1.Королев А.В. Математическое моделирование упругих тел сложной формы. -Саратов: Сарат. Гос. Техн. Ун-т. 2001 -128с.
2 .Кузнецов В.А. Динамическая модель термоупругости с учетом ангармонизма.-Саратов: Известия СГУ.Серия Физика.2011.-С.48-52.
3
.Драпкин Б.М.. Легирование и прогноз упругих свойств материалов для широкого диапазона температур. / Драпкин Б.М., Кононенко В.К., Леонов Б.Н. - Перспективные материалы. 1998. №3.- С.11-18.
4
.Лысак Л.И.Физические основы термической обработки стали./ Л.И. Лысак, Б.И. Николин.- Киев.: Техника, 1975.-327 с.
