1. Беріктік және созымдылық, негізгі түсініктері мен анықтамалары.

Беріктік дегеніміз қатты дененің сыртқы жүктеме әсерінен қирауға және деформацияға қарсыластық қасиетін атаймыз.

Созымдылық дегеніміз қатты дененің сыртқы жүктеме әсерінен қираусыз өз пошымын және өлшемін өзгертуі және осы өзгерісті жүктемені алып тастағаннан кейін тұрақты сақтап қалу қасиет.

Беріктік және созымдылық қатты денелердің кешенді сипаттамасы болып табылады және ішкі, сыртқы факторларға тәуелді.

Ішкі факторлар: материалдың фазалық, химиялық құрамы, құрылымы, кристалдық және түйірлік құрылысы, күйі, ақаулық сипаттамалары .

Сыртқы факторлар: температура, уақыт, қысым, жүктеу жылдамдығы, түсірілген жүктеу сипаты, кернеулік күй схемасы.

Сонымен қатар, беріктік тек механикалық емес негізгі пайдалану қасиетіне, ал созымдылық техникалық қасиетке жатады.

Материалдардың беріктігі мен созымдылығы ішкі атомаралық байланыс күштерінен және созымды деформацияға қарсыласуға тәуелді. Сондықтан бір уақытта қатты денелердің механикалық және физикалық категорияларына жатады. Механикалық және физикалық қасиеттерді бағалаудың объектісі болып қатты дене табылады

Статикалық беріктік – созылу, қысылу, бұралу, иілу режиміндегі статикалық жүктеу кезіндегі материалдардың беріктігі.

Конструкциялық беріктік – конструкциялық, металургиялық, техникалық және пайдалану факторларының есебімен конструкциялық материалының беріктігі.

Динамикалық беріктік – материалдың соққы жүктемесіне немесе морт қирауына қарсыласу беріктігі.

Ыстыққа беріктік – материалдың ұзақ уақыт бойы жоғары температура кезінде деформация және қирауға қарсы тұру қасиеті.

Циклдық беріктік немесе ұзақ шыдамдалық – бұл материалдың көп ретті қайталанатын жүктеменің қарсы тұруын сипаттайтын беріктік.

Жанаспалы беріктік немесе тозуға тұрақтылық – материалдың қатты, сұйық немесе шашыранды дене бойынша қозғалу кезіндегі беттік қирауға қарсы тұру қасиеті.

Меншікті беріктік – материалдың тығыздығына қатысты беріктік.

Механикалық беріктік – бұл материалдың қирауына әкелетін ең үлкен кернеу.

2. Композициялық материалдарды талшық және жіп тәріздес толтырғыштармен беріктендіру механизмінің теориялық негіздері.

Металдар мен қорытпаларды беттік беріктендіру ,сонымен қатар коррозиядан қорғау мақсатымен химия-термиялық өңдеу машина тетіктерінің сенімділігі мен ұзақ тұрақтылығын жоғарылатады. Композиционды материалдар(композиттер)-екі немесе одан да көп, жеке құрамы сақталған компоненттерден алынатын гетерофазалық жүйе. Композиционды конструкциялық материалға келесі сипаттамалар сәйкес келеді:

• Материал компоненттерінің құрамы мен пішіні алдын-ала белгілі;

• Компоненттер материалдың керекті қасиетін қамтамасыз етуге қажет көлемде ғана болады;

• Материал макромасштабта біртекті, ал микромасштабта біртекті емес болады(компоненттер қасиеті бойынша ажыратылады және олардың арасында айқын шекаралары болады);

• Алынған композиционды материал жеке компоненттерде жоқ қасиеттерге ие болады.

3. Кернеу түрлері және кернеу тензоры.

Механикалық қасиеттердің объективті сипаттамасы ретінде беріктікті бағалау үшін кернеу деп аталатын арнайы өлшеу бірлігі енгізілген. Осы мақсатта сыртқы созылу күші немесе жүктемесіне әсер ететін біртекті цилиндрлік стержень түріндегі гипотетикалық қатты дене қолданылады.

І заңдылық. Стерженнің ішкі аймағын екіге бөлетін α бұрышымен әсер ететін күшке Р_сырт бағытталған аймақты бөлеміз. Бөліктің бір шетін ойша тастаймыз, ал оның қалған бөлігіне әсерін ішкі күштермен ауыстырамыз.

ІI заңдылық. Ньютонның III заңы бойынша үлгі материалы жағынан ішкі активті күштің әсеріне қарсы ықпал ететін ішкі күш Р_ішкі туады. Ньютонның ІІІ заңы бойынша орын ауыстыру болмаған кезде олар бір-біріне тең болады. Р_сырт=Р_ішкі

ІІІ заңдылық. Егер стержень материалы біртекті және изотопты (мысалы, поликристалдық үлгі) болса, онда оның қасиеті барлық бағыттар бойынша бірдей болады. Бұл ішкі күштің сыртқы күшке бірдей қарсы екенін көрсетеді.

2.1-сурет. Цилиндрлі стерженьнің бір осьті созылуының схемасы	2.2-сурет. Әсерлі күшті жанаспалы және нормальды құраушыларға салу

IV заңдылық. Стерженнің кесе көлденең қимасының ауданы қаншалықты көп болса, соншалықты ол оның формасы мен өлшемдерінің өзгеруі бойынша сыртқы күштің әсеріне қарсыластық көрсетеді. Ішкі күштің объект өлшеміне тәуелділігін алып тастау үшін оларды бірлік беткейге келтірілген деп қарастырады. Осылай алынған шаманы кернеу деп атайды. Оны σ әріпімен белгілейді, формуласы:

(2.1)

(Р күш, Fаудан).

Сонымен кернеу дегеніміз оның қимасына аудандық бірлігенен қатысты денеге түсірілетін жүктемені атайды, бірақ бұл жағдайда кернеу сыртқы меншікті күшті емес, ал осы күшке әсер ететін материалдың ішкі реакциясын сипаттайтыны қарастырылмаған. Осыған байланысты кернеуді келесі анықтама бойынша айтуға болады: механикалық кернеу дегеніміз бірлік аудандағы сыртқы әсердің ықпалынан деформацияланған денеде туатын ішкі күштер аталады.

Механикалық кернеу дегеніміз бірлік аудандағы сыртқы әсерімен материалдағы байланыстың ішкі күшіне қарсыласуын сипаттайтын шама. Ең бастысы кернеу деформацияланған қатты дененің фундаменталды түсінігі. СИ бірлік жүйесінде күш Ньютонмен, қима ауданы м² өлшенсе, кернеу өлшем бірлігі Н/м²=Па.

Күш бірліктердің техникалық жүйесінде кгс, ал аудан мм² өлшенеді, кернеу кгс/мм²=9,8 МПА.

V заңдылық. егер еркін ауданға әсер ететін күшті векторлы шама ретінде осы ауданға перпендикуляр және оған параллелді құралғыш етіп алсақ, онда оны әрқайсысы материалда келесі түрде көрсетілген кернеу құрайды.

нормалды кернеу.

тангенсалды (жанаспалы) кернеу.

VI заңдылық. Құрылғысы, құрамы және қасиеті әртүрлі анизотропиялық материалдар жағдайында материалдың әрбір бөлігіндегі кернеуі де әртүрлі болады. Бұл жағдайда кернеуді S әрпімен белгілейді.

VII заңдылық. Механикалық кернеу әсер ететін күш байқалған кездегі көлденең қима ауданның өзгеру шамасына байланысты шартты және шынайы болады. Егер өзгеріс елеусіз болса, онда F₀=F_k. Мұндай кернеуді шартты кернеу деп атайды және σ, τ әріптерімен белгілейміз. Егер уақыт өте бастапқы қима айтарлықтай өзгерсе мұндай кернеуді шынайы деп, белгіленуі S әріпімен, ал жанаспалы t әріпімен белгіленуін атаймыз. F_k<F₀болса онда барлық кезде созылу да шынайы кернеу шартқа қарағанда көп, ал қысылу кезінде керісінше.

Кернеу тензоры.Осындайтүрде есептелген кернеу жүктелген біртекті қатты дененің интегралды сипаттамасы болып табылады. Оның кезкелген нүктесіндегі кернеулік күйді білу үшін осы нүктенің жан-жағына шексіз аз тікбұрышты параллелепипед тұрғызады, оның қыры х, у, z координатасында тікбұрышты жүйе түзеді (2.3,б-сурет). Параллелепипедтің үш параллель емес қырына әсер ететін кернеудің әр қайсысы бір нормальды және екі жанаспалы құрауышқа түсуі мүмкін. Нормальды кернеу бағытын анықтайтын индекс осы қырға перпендикуляр осьтің белгіленуіне сәйкес келеді. Жанаспалы кернеу үшін бірінші индекс мәні нормальдыға сәйкес, ал екіншісі осы кернеу әсер ететін ось белгісіне сай келеді.

Жүктелген дененің барлық нүктесіндегі кернеулік күйді анықтайтын нормальды және жанаспалы кернеулердің жинағы кернеу тензорын түзеді. Сонымен нүктедегі кернеулік күй тоғыз шамамен сипатталады және де мынандай матрица түрінде жазылады

(S) =

Кернеу тензорын құрайтын тоғыз компоненттен тек алтауы ға тәуелсіз болып табылады. Қарастырылатын параллелепипедтің тепе-теңдік жағдайынан (кез келген оське қатысты суммалық айналмалы момент нөльге тең болуы тиіс) t_xy = t_yx, t_xz = t_zx, t_yz = t_zyшығаруға болады, демек, тензордың басты диагоналына (S–S) қатысты симетриялы компоненттер өзара тең.

Жанаспалы кернеу нөлге тең координата жүйесін таңдау кезінде кернеу тензоры мынадай түрде болады

,

S₁> S₂> S₃ деп алады, және де осы кернеулерді басты кернеулер деп атайды.

(2.5) теңдеуіне сәйкес максимальды жанаспалы кернеу басты нормальды кернеуге сәйкес келетін жартылай айырмашылыққа, демек, басты жанаспалы кернеугетең.

; ; . (2.8)

№ 11 емтихан билеті