Физические основы прочности

Цели и задачи дисциплины
Иметь представление о хрупкости и методах ее устранения; знать элементы теории дислокаций; иметь представление о деформационном, зернограничном, твердорастворном механизмах упрочнения и процессах дисперсионного твердения, уметь проводить оценки прочности сплавов исходя из состава и структурных параметров системы.
Краткое содержание дисциплины
Введение 1 Диаграмма растяжения. Упругая и пластическая деформация. Роль касательных и нормальных напряжений. Механические свойства. Образование шейки. Скольжение как основной механизм деформации. Понятие о критическом касательном напряжении. 2 Разрушение твердых тел Химическая связь; виды. Потенциал притяжения и отталкивания. Зависимость потенциальной энергии от расстояния. Равновесие. Силы межатомного взаимодействия при малых и больших взаимных смещениях, Колебания атомов .Энергия колебаний. Распределение осцилляторов по энергиям. Флюктуации. Равновесие сил на атом при растяжении. Теоретическая прочность на разрыв. Сравнение с опытом. Причина расхождения реальной и теоретической прочности. Опыт Иоффе и Гриффитса. Энергетика роста хрупкой трещины. Теория роста Гриффитса. Роль внешней среды. Обнаружение Орованом зоны пластической деформации у поверхности трещины; понятие удельной работы пластической деформации y пл. Учет y пл в теории Гриффитса. Иной вывод формулы Орована. Схемы Иоффе и Фридмана для температурного порога хладноломкости. Хрупкий и вязкий изломы. Камневидный излом стали; явление красноломкости меди и ее сплавов; изломы, обусловленные выделением хрупких фаз. Хрупкость тугоплавких металлов. Отпускная хрупкость закаленной стали. Поля напряжений и деформации около вершины трещины. Энергетический силовой критерий роста. Критический коэффициент интенсивности напряжений Кс. Поправки к теории Ирвина. Методы измерения Кс. Решение простейших задач на трещиностойкость. 3Точечные дефекты решётки Понятие о дефектах решётки. Точечные дефекты, искажения решётки, энергия образования. Механизмы образования точечных дефектов по Френкелю и Шоттки. Термодинамика образования точечных дефектов. Сверхравновесные дефекты при заливке, облучении, пластической деформации. Отжиг дефектов. Частота перескоков вакансий и атомов, уравнения диффузии. Коэффициенты диффузии атомов и вакансий. Влияние напряжений на долю вакантных узлов. Вакансионная и другие виды ползучести, рост пор и разрушение при ползучести. Спекание порошков. 4 Основные теории дислокаций. Обзор свойств дислокаций (по Френкелю, Тейлору, Бюргерсу). Реальные причины образования дислокаций при кристаллизации. Поля напряжений около дислокаций. Упругая энергия, ядро. Напряжение дислокационной линии. Сила на дислокацию, создаваемая напряжением. Реакции между дислокациями. Образование сетки. Равновесие изогнутого элемента дислокационной линии. Работа источника Франка-Рида. Задача об упругом взаимодействии параллельных краевых дислокаций. Напряжение, необходимое для прохождения одной дислокации над другой, а также для движения в среде с плотностью дислокаций р. Пересечение дислокаций. 5 Упрочение металлов и сплавов Деформация монокристаллов и поликристаллов. Упрочение границами зерна. Практические примеры измельчения зерна. Выражение сдвига через дислокационные характеристики. Дислокационные механизмы упрочения. Дифференциальное уравнение связи o и для пластической области. Интегрирование в простейших случаях. Практическая реализация деформационного упрочения. Твердорастворное упрочение. Теория Мота-Набарро для раствора замещения. Теория Флейшера для раствора внедрения. Теория прочности мартенсита. Распад пересыщенных твердых растворов. Механизм огибания и переползания дислокациями выделений второй фазы. Природа максимума прочности при старении. Дислокационные механизмы зарождения трещин. Общая формула для предела текучести сплавов. Оценки основных и дополнительных механизмов упрочения. Принципы создания высокопрочных сплавов. Примеры: закалка и отпуск стали; сталь Гадфильда; нимоники; бериллиевая бронза и др
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Выпускник должен обладать:
  • ОПК-1 готовностью использовать фундаментальные общеинженерные знания
  • ПК-5 способностью выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов
  • ПК-9 готовностью проводить расчеты и делать выводы при решении инженерных задач
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.