- •Министерство образования Российской Федерации
- •Определение напряжений и деформаций.
- •Разрушение конструкционных материалов
- •Расчет параметров надежности изделий
- •Исходные данные для расчета надежности
- •Приложения
- •Упругие свойства конструкционных материалов
- •Данные прочности и вязкости разрушения некоторых материалов
- •Коэффициенты интенсивности напряжений
- •Значение нормальной функции распределения
- •Литература
Приложения
Таблица 1
Упругие свойства конструкционных материалов
Материал при 20 ºС |
Е, ГПа |
G, ГПа |
ν | |||||||||||
Металлы | ||||||||||||||
Алюминий Кадмий Хром Медь Золото Железо Магний Никель Ниобий Серебро Тантал Титан Вольфрам Ванадий |
70,3 49,9 279,1 129,8 78,0 211,4 44,7 199,5 104,9 82,7 185,7 115,7 411,0 127,6 |
26,1 19,2 115,4 48,3 27,0 81,6 17,3 76,0 37,5 30,3 69,2 43,8 160,6 46,7 |
0,345 0,300 0,210 0,343 0,44 0,293 0,291 0,312 0,397 0,367 0,342 0,321 0,280 0,365 | |||||||||||
Другие материалы | ||||||||||||||
Оксид алюминия (компактный) Алмаз Стекло (тяжелый флинт) Нейлон-66 Поликарбонат Полиэтилен (с высокой плотностью) Полиметил (метакрилат) Полипропилен Полистирен Кварц(плавленый) Карбид кремния Карбид вольфрама |
415 965 80,1 1,2-2,9 2,4 0,4-1,3 2,4-3,4 1,1-1,6 2,7-4,2 73,1 470 534,4 |
- - 31,5 - - - - - - 31,2 - 219,0 |
- - 0,27 - - - - - - 0,170 - 0,22 | |||||||||||
Таблица 2 Механические свойства некоторых конструкционных материалов | ||||||||||||||
|
|
|
|
|
Попе- | |||||||||
|
|
|
|
|
речное | |||||||||
Материал |
Обработка (состояние) |
Предел текучести, МПа |
Предел прочности, МПа |
Удлинение при базе образца 5 см, % |
сужение (начальный диаметр 1,28 см) % | |||||||||
Стали | ||||||||||||||
1015 |
Горячекатаное |
315 |
420 |
39 |
61 | |||||||||
1050 |
» |
415 |
725 |
20 |
40 | |||||||||
1080 |
» |
585 |
965 |
12 |
17 | |||||||||
1340 |
Закалка+отпускллллллллллллллллллллллллллллллллллллллк |
1590 |
1810 |
11 |
35 | |||||||||
|
(205 °С) |
|
|
|
| |||||||||
1340 |
То же (425ºС) |
1150 |
1260 |
14 |
51 | |||||||||
1340 |
» » (650 °С) |
620 |
800 |
22 |
66 bt> | |||||||||
4340 |
» » (205 °С) |
1675 |
1875 |
10 |
38 | |||||||||
4340 |
» » (425 °С) |
1365 |
1470 |
10 |
44 | |||||||||
4340 |
» (650°С) |
855 |
965 |
19 |
60 | |||||||||
301 |
Отожженный |
275 |
725 |
55 |
— | |||||||||
|
лист |
|
|
|
| |||||||||
304 |
» |
240 |
565 |
60 |
— | |||||||||
310 |
» |
310 |
655 |
50 |
— | |||||||||
316 |
» |
250 |
565 |
55 |
— | |||||||||
403 |
Отожженный |
275 |
515 |
35 |
— | |||||||||
|
пруток |
|
|
|
| |||||||||
410 |
» |
275 |
515 |
35 |
— | |||||||||
431 |
» |
655 |
860 |
20 |
— | |||||||||
AFC-77 |
Различное |
560-1605 |
835—2140 |
10—26 |
32—74 | |||||||||
РН15-7 Мо |
» |
380-1450 |
895—1515 |
2—35 |
— | |||||||||
Титановые сплавы | ||||||||||||||
Ti-5Al-2,5Sn Ti-8Аl-Mo- |
Отожженный
Дважды отож- |
805
950 |
860
1000 |
16
15 |
40
28 | |||||||||
IV |
женный |
|
|
|
| |||||||||
TI-6A1-4V |
Отожженный |
925 |
995 |
14 |
30 | |||||||||
Ti-13V- |
Гомогенизация |
1205 |
1275 |
8 |
— | |||||||||
llСг-ЗАl |
+старение |
|
|
|
| |||||||||
Магниевые сплавы | ||||||||||||||
AZ31B AZ80A |
Отожженный Экструдирован |
103—125 185—195 |
220 290—295 |
9—12 4—9 |
— — | |||||||||
ZK60A |
ный пруток Состаренный
Искусственно |
215—260 |
295—315 |
4—6 |
— | |||||||||
|
искусственно |
|
|
|
| |||||||||
Алюминиевые сплавы | ||||||||||||||
2219 |
Т31; Т351 |
250 |
570 |
17 |
— | |||||||||
2024 |
ТЗ |
345 |
360 |
18 |
— | |||||||||
2024 |
Т6; Т651 |
395 |
485 |
10 |
— | |||||||||
2014 |
Т6; Т651 |
415 |
475 |
13 |
— | |||||||||
6061 |
Т4; Т451 |
145 |
485 |
23 |
— | |||||||||
7049 |
Т73 |
475 |
240 |
11 |
— | |||||||||
7075 |
Т6 |
505 |
530 |
11 |
— | |||||||||
7075 |
Т73 |
415 |
505 |
11 |
— | |||||||||
7178 |
Т6 |
540 |
605 |
11 |
— | |||||||||
Пластмассы
| ||||||||||||||
ABS |
Средней плот- |
— |
46 |
6—14 |
— | |||||||||
|
ности |
|
|
|
| |||||||||
Ацеталь Поли(тетра- |
Гомополимер — |
— — |
69 14—48 |
25—75 100—450 |
— — | |||||||||
фторэтилен) Поли(вини- |
— |
— |
35—48 |
100—300 |
— | |||||||||
лиденфто- |
|
|
|
|
| |||||||||
рид) Нейлон-66 |
— |
— |
59—83 |
60—300 |
— | |||||||||
Поликар- |
— |
— |
55—69 |
130 |
— | |||||||||
бонат |
|
|
|
|
| |||||||||
Полиэтилен |
Низкой плот- |
— |
7—21 |
50—800 |
— | |||||||||
|
ности |
|
|
|
| |||||||||
Полистирен |
— |
— |
41—54 |
1,5—2,4 |
— | |||||||||
Полисуль-фон |
— |
69 |
— |
50—100 |
— |
Таблица 3 Максимальные величины прочности некоторых твердых тел некоторых твердых тел [З] |
| |||
Материал |
σƒ, ГПа |
Е, ГПа |
е/ σƒ |
|
Волокна кварца Железные «усы» «Усы» кремния «Усы» алюминия Сталь после термомеханической обработки с закалкой из области стабильного аустенита |
24,1 13,1 6,47 15,2 3,14 |
97,1 295,2 165.7 496,2 200,1 |
4 23 26 33 64 | |
Рояльная проволока |
2,75 |
200,1 |
73 |
; ;.
Таблица 4
Вязкость разрушения в условиях плоскодеформированного состояния некоторых конструкционных сплавов
Материал |
, МПа·м |
, МПа |
ас, мм |
Алюминиевые сплавы
| |||
2014-Т651 |
24,2 |
455 |
3,6 |
2024-ТЗ |
~44,0 |
345 |
~21,0 |
2024-Т851 |
26,4 |
455 |
4,3 |
7075-Т651. |
24.2 |
495 |
3,0 |
7178-Т651 |
23,1 |
576 |
2,1 |
7178-Т7651 |
33,0 |
490 |
5.8 |
Титановые сплавы
| |||
Ti—6Al-4V Ti—6Al-4V |
115,4 55,0 |
910 1035 |
20,5 3,6 |
Стали | |||
4340 |
98,9 |
860 |
16,8 |
4340 |
60,4 |
1515 |
2,0 |
4335+V |
72,5 |
1340 |
3,7 |
17-7PH |
76,9 |
1435 |
3,6 |
15-7Mo |
49.5 |
1415 |
1,5 |
Н-11 |
38,5 |
1790 |
<0,6 |
H-11 |
27,5 |
2070 |
0,23 |
350, мартенситно-стареющая |
55 |
1550 |
1,6 |
» » |
38,5 |
2240 |
<0,4 |
52100 |
~14,3 |
2070 |
~0,06 |
Таблица 5
Анизотропия вязкости разрушения в условиях плоскодеформированного состояния для прокатанных и экструдированных высокопрочных алюминиевых сплавов
|
|
К1с МПа | ||
Сплав и режим |
Заготовка |
|
|
|
термической обработки |
L-T |
T-L |
S-T | |
2014-Т651 7075-Т651 7079-Т651 7075-Т6511
|
Лист (толщиной 127 мм) » (45 мм) » (45 мм) Экструдированный пруток (90Х190 мм)
|
22,9 29,7 29,7 34,0 |
22,7 24,5 26,3 22,9 |
20,4 16,3 17,8 20,9 |
7178-Т6511 |
» (90Х190 мм) |
25,0 |
17,2 |
15,4 |
Рис.10. Система обозначений ориентировки образца относительно направления распределения трещины в пластине (а) и круглом прутке (б): L-длинное продольное направление, совпадающее с направлениями прокатки, экструзии и продольных осей при ковке; Т - поперечное длинное направление по ширине; S - поперечное короткое направление по толщине.
Таблица 6