Ученые научились оценивать прочность критически важных конструкций
В НИЯУ МИФИ изучили предельные состояния конструкционных материалов при деформациях с помощью методов термомеханики. По мнению ученых, результаты исследований помогут оценивать прочность и ресурс элементов конструкций ядерных реакторов, ракетных двигателей, сверхзвуковых самолетов и других сложных технических систем.
Статья опубликована в высокорейтинговом журнале Continuum Mechanics and Thermodynamics. Сегодня ученые из разных стран изучают механику деформируемого твердого тела. Действующая на тело внешняя нагрузка стремится исказить (деформировать) тело, совершая при этом работу над ним. Материал тела сопротивляется этому посредством внутренних сил, возникающих между элементарными объемами тела. Происходит изменение внутренней энергии тела, выделяется тепловая энергия и температура тела повышается.
Все эти процессы должны быть изучены и известны инженерам, поскольку накопление деформаций ведет к появлению больших перемещений, способных вызвать нарушение работы конструкции, отметил профессор кафедры физики прочности НИЯУ МИФИ Евгений Морозов.
«Трещины в материале могут образоваться на стадии изготовления детали (при прокатке, механической обработке и так далее) и остаться не замеченными на контроле. Они могут возникнуть и в процессе эксплуатации, в областях концентрации напряжений или в результате накопления повреждений металла при использовании в неблагоприятных условиях или при вибрирующей нагрузке. Проблема для инженера состоит в том, что при постоянной или переменной нагрузке трещина растет, и в ее вершине из-за повышенных скоростей деформации материал нагревается. Это отражается не в лучшую сторону на механических свойствах материала», — рассказал он.
Несмотря на то, что этот процесс происходит в малой окрестности у вершины трещины, кончик трещины упирается в испорченный материал, который пластически деформируется, становится мягким, и трещина удлиняется, а это негативно отражается на прочности детали. «До сих пор исследователи не принимали это во внимание. А нагрев может очень значительным. Например, при усталостных испытаниях гладкого металлического образца, он от нагрева светится и раскаляется настолько, что в темноте от него можно читать газету», — пояснил Евгений Морозов.
Чтобы найти решение этой проблемы, ученые НИЯУ МИФИ изучили связь процессов деформирования и разрушения и кинетические эффекты саморазогрева материала за счет развития деформаций. Они разработали определяющие уравнения для конструкционных материалов под нагрузкой и установили связь между процессами деформирования и саморазогрева материала за счет внутреннего тепловыделения.
Ученые провели эксперименты с измерением температуры образцов из двух различных конструкционных сталей с различными механическими свойствами (жаропрочной и радиационно-стойкой низколегированной хромомолибденованадиевой стали и аустенитной нержавеющей хромникельтитановой стали) при различных уровнях деформации. Прецизионные измерения температуры проводились при статических и циклических испытаниях на гладких и надрезанных образцах в условиях высокого вакуума с использованием тепловизионных систем и высокочувствительных термопар. По их мнению, результаты исследований помогут оценивать прочность и ресурс высоконагруженных элементов конструкций ядерных реакторов, ракетных двигателей, сверхзвуковых самолетов и других сложных технических систем.
Telegram 
Дзен 
VK Современные авиационные материалы должны быть легкими и сверхпрочными, чтобы выдерживать высокие нагрузки. Для этого в основной металл добавляют другие металлы — их называют легирующими элементами. Они помогают создать сложную внутреннюю структуру: микроскопические кристаллы (зерна), границы между ними и мелкие включения. Именно эти включения могут значительно повысить прочность сплава. Ученые Пермского Политеха создали математическую модель, которая показывает, как такие частицы влияют на поведение материала и внутри зерен, и на их границах. Реакция сплава на экстремальные нагрузки зависит от того, как расположены элементы структуры, а также от размера и состава включений. Модель поможет ускорить разработку новых сплавов: инженеры смогут заранее, на этапе проектирования, оценивать поведение материала и подбирать структуру, которая обеспечит нужные прочность, пластичность и долговечность.
Шведские и испанские биологи выяснили, что жизненный цикл красношейных козодоев строго подчиняется фазам Луны. В полнолуние эти ночные птицы активно охотятся и набирают вес, а в темные ночи новолуния сталкиваются с дефицитом энергии и впадают в легкое оцепенение. Колебания освещенности управляют не только ежедневным метаболизмом птиц, но и датами сезонных миграций и размножения.
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Харбинского инженерного университета (Китай) раскрыли причину необычного поведения света внутри оптических микрополостей. Такие полости можно рассматривать как «лаборатории» для создания сильной связи между светом и веществом. Работа раскрывает потенциал этих полостей как полноценного инструмента для поляритонной физики.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно