Новини кафедри гірничих машин та інжинірингу
Конкурс МАН. Модуль Юнга сильно деформованих матеріалів
На кафедрі гірничих машин та інжинірингу Національного гірничого університету відбулося засідання другого етапу Всеукраїнського (обласного) конкурсу-захисту науково-дослідницьких робіт учнів-членів Дніпропетровського відділення Малої академії наук України по відділенню «Технічні науки».
Роботу на тему «Модуль Юнга сильно деформованих матеріалів» виконала Шостак Поліна В'ячеславівна, учениця 11 класу СШ № 67 м. Дніпропетровська.
Науковий керівник: Штапенко Едуард Пилипович, к. ф.-м. н., доцент.
Проблеми динаміки і міцності машин на основі визначення
статичних та динамічних номінальних і локальних напружень від
експлуатаційних навантажень існують в різних галузях народного
господарства [ 1 ] . В якості основних параметрів міцності
конструкційних матеріалів послідовно використовували
характеристики міцності і пластичності матеріалу, характеристики
циклічної міцності в області звичайної і малоциклової втоми,
характеристики високотемпературної тривалої міцності і
повзучості, а також характеристики лінійної та нелінійної механіки
руйнування.
Актуальність теми. В даний час особливо актуальні
проблеми технічної діагностики працюючих конструкцій і машин,
експлуатованих тривалий час на граничних режимах в таких
галузях, як транспорт, нефтогазоперекачувальна. Крім того,
існують галузі, де необхідний регулярний ретельний контроль
стану матеріалів конструкцій. Це, в першу чергу, авіація і атомна
енергетика. У зв’язку із цим актуальними є роботи присвячені
діагностиці та контролю ушкоджень у виробах, прогнозуванню
ресурсу їх роботи і надійності, як у нормальних режимах
експлуатації, так і граничних режимах.
Мета роботи: розробити та дослідити методом неруйнівного
ультразвукового контролю модуль Юнга сильно деформованого
стан матеріалів і деталей. Для досягнення цієї мети були сформульовані наступні
завдання :
Експериментально визначити оптимальні параметри
ультразвуку використовуваного для поширення в металах;
Встановлення кореляційних залежностей між ступенем
деформації матеріалу зі швидкістю поширення в ньому
ультразвуку;
Створити методику вимірювання модуля Юнга
деформируемого матеріалу по зміні швидкості ультразвукових
хвиль і обгрунтувати її застосовність для вирішення прикладних
завдань.
На підставі проведених досліджень деформованих металевих
зразків , можна зробити наступні висновки:
1. Запропонована методика дозволяє досліджувати пружні
властивості, зокрема визначити модуль Юнга, сильно
деформованих матеріалів .
2. Для визначення часу проходження звукового сигналу, для
подальшого визначення модуля Юнга, в металевих зразках, краще
використовувати ультразвукові коливання з частотою 600кГц.
3. Початкова деформація (=20%) призводить до підвищення
модуля Юнга: від 112,2 ГПа до 133,7 ГПа для міді і від 68,3 ГПа до
76,9 ГПа для алюмінію. Подальше збільшення деформації
призводить до різкого зменшення модуля Юнга для міді 70,9 ГПа
(=50 %) і для алюмінію до 52,9 ГПа (=40 %).
4. У матеріалах, які зазнали руйнування, значення модуля
Юнга сильно зменшується по мірі наближення до точки руйнування. Наприклад, для сталевих зразків ( ст3 ) значення
модуля Юнга зменшується від 197ГПа для не деформовані зразка
до 148ГПа для точки найбільш наближеною до місця руйнування.
