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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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