Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу icon

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу



НазваниеМазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу
страница5/5
Дата08.05.2013
Размер0.76 Mb.
ТипДокументы
скачать >>>
1   2   3   4   5

г. Қатты денелердің жылулық кеңеюі. Қатты денелердегі бөлшектердің бір-бірімен әсерлесу энергиясының олардың бір-бірінен ара қашықтығына тәуелділігі қисығына көңіл аударайық (2.23.-сурет).



2.23.-сурет

Абсолют ноль температурада бөлшектер бір-бірінен r0 ара қашықтықта болып, минимальды U0 әсерлесу энергияға ие, яғни бөлшек авс потенциал сызығының түбінде жатады. Бұл ара қашықтықтар абсолют ноль температурадағы дененің өлшемін анықтайды. Температура өскен сайын «О» тепе-теңдік орнынан бөлшектер тербеле бастайды. Мәселені жеңілдету мақсатында 1 бөлшек қозғалмайды деп есептеп, тек 2 бөлшек тербеледі дейік. Тербелетін бөлшек кинетикалық энергияға ие, оның максимал мәні Wm бөлшектің «О» тепе-теңдік нүктесіне сәйкес келеді. Екінші бөлшектің тепе-теңдік орнынан, яғни «О» нүктесінен солға қарай қозғалғанда, кинетикалық энергия бірінші бөлшекпен тебу күшіне қарсы жұмсалып, бұл екі бөлшектің әсерлесу потенциалдық энергиясына айналады. Бөлшектің солға ығысу шамасы, оның Wm кинетикалық энергиясы толығымен потенциалдық энергияға айналуға дейін болады, яғни Wm=. Бұл нүктеде бөлшектің потенциалдық энергиясы -ға дейін өсіп, оның потенциалдық энергиясы - шамасына тең болады, ал екінші бөлшек солға аралыққа дейін ығыса алады. Ал «екінші» бөлшектің оңға қозғалғанында оның кинетикалық энергиясы бұл бөлшекті «бірінші» бөлшектің өзіне тарту күшіне қарсы жұмсалады. Сонымен олардың бір-біріне әсерлесу потенциалдық энергияға айналады. Тепе-теңдік «О» нүктеден ара қашықтықта, яғни «В» нүктеде барлық кинетикалық энергия Wm потенциалдық энергияға айналады, соның арқасында «екінші» бөлшектің потенциалдық энергиясы = Wm шамаға өседі, яғни оның энергиясы - болады.

Егер «2» бөлшек таза гармониялық тербеліс жасаса, онда бөлшектің тепе-теңдік «О» нүктеден шамаға ауытқыған кездегі пайда болған Ғ күш осы ауытқу шамасына тең болар еді және бұл Ғ күштің бағыты тепе-теңдікке, яғни «О» нүктеге бағытталған болады, яғни мынадай қатынасты жазуға болады:

(2.28)

Бөлшек потенциалдық энергияның шамасына өзгеруі а'вс' парабола сызығы бойынша өзгерген болар еді, яғни мынадай қатынасты жазған болар едік:

(2.29)

Бұл парабола ординатаға параллель вd тура сызығына симметриялы орналасқан. Сондықтан және бірдей болады, яғни ОА'= ОВ' және А'В' сызықтың орталығы «О» тепе-теңдік нүктесімен сәйкес келер еді. Бұл жағдайда денені қыздырғанда дененің кеңеюі орын алмаған болар еді, себебі температураның өсуі бөлшектің тек гармониялық тербеліс амплитудасын ұлғайтады, ал олардың орташа ара қашықтығы өзгермейді, яғни «О» нүктесіне сәйкес келеді.

Ал шындығында авс потенциалдық қисық (2.23.-сурет) вd сызығына симметриялы емес, авс қисығының ва сол жағы вс оң жағына қарағанда елеулі тіктеу, сондықтан қатты денедегі бөлшектердің тербелісі ангармоникалық болады. Потенциал қисығының (авс) асимметриялығын ескеру үшін (2.29) формулаға қосымша қосындыны енгізу қажет, мұндағы g-пропорционал коэффициенті. Олай болса, (2.29) формуланың түрі мынадай болады:

«2» бөлшектің оңға ығысқан кезінде, яғни >0 болғанда -тан алынады. Себебі вс потенциал сызығы вс' сызығына көлбеулеу, яғни <0 болғанда -қа қосылады, себебі ва қисығы ва'-тан тіктеу.Потенциалдық сызықтың симметриялық еместігінен «2» бөлшектің оңға және солға ығысуы бірдей шамада емес: бөлшектің оңға ығысуы солға ығысуынан көптеу (2.23.-сурет), соның арқасында бөлшектің орташа орны («О1») бөлшектің тепе-теңдіктегі нүктесіне («О» нүкте) сәйкес келмейді, ол оң жаққа шамаға ығысады. Бұл шама «1» және «2» бөлшектердің орташа ара қашықтығын шамасына ұлғайтады. Сонымен денені қыздырғанда, бөлшектердің бір-бірінен ара қашықтығы ұлғаяды және дене көлемін ұлғайтады.

Сонымен дененің температураға байланысты ұлғаюының себебі, бөлшектер арасындағы өзара әсерлесуі олардың бірін-бірінен ара қашықтығына асимметриялық болып бөлшектердің тербелісін ангармоникалыққа алып келуі.

Есептер нәтижесіне қарағанда, денені Т температураға қыздырғанда, бөлшектердің бір-бірінен орташа ара қашықтығы мынадай шамаға өседі екен:

, мұндағы к-Больцман тұрақтысы. Дененің салыстырмалы сызықты ұлғаюы орташа ара қашықтық өзгеруінің нормаль күйдегі ара қашықтық қатынасына тең, яғни

(2.32)

пропорционал коэффициенті дененің сызықты кеңею коэффициенті. Егер g, c, k, r0 шамалардың мәндерін қойсақ, 10-4 ÷10-5 мәндерін беруі, бұл тәжірибе нәтижелеріне сәйкес келеді. Эксперимент нәтижелеріне қарағанда жоғары температурада дененің ұлғаюы Кельвин шкаласы бойынша температураға пропорционал, ал  ұлғаю коэффициенті температураға тәуелді еместігін көрсетеді. Бірақ төменгі температурада дененің сызықты ұлғаю коэффициенті () қатты дененің жылу сыйымдылығы (Сv) секілді болады, яғни температура төмендеген сайын -да төмендейді және температура абсолют нольге жақындағанда нольге ұмтылады. Металдарға Грюнайзен  мен Сv арасындағы байланыс мынадай болатынын анықтаған:

(2.33)

мұндағы -металдың сығылу коэффициенті, VA-атомның көлемі, -Грюнайзен коэффициенті. Әр түрлі металдарға бұл коэффициент 1,5-нан 2,5 аралығында болады.


ІІ – тарау

2.1 Зерттеу әдістері.


Жоғарыда негізделген гетерогендік және поликристалдық материалдарының беріктілігінің температуралық уақыттылық тәуелділігін зерттеу бойынша тәжірибелік мәліметтер қаралады. Бұл материалдар үшін Маргетроид гипотезасының әділдігі туралы жорамал мүмкін және т.б. , олар беріктіліктің уақытқа тәуелділігін бұзылу процестің кинетикалық табиғатының көрінуі ретінде емес, уақыт өте келе беріктілікті төмендететін арнайы факторлар салдары ретінде қарайды.

Осыған байланысты беріктіліктің кинетикалық концепсиясының негізгі жағдайларын дамыту және растау үшін монокристалдарды зерттеу маңызды қызығушылық туғызады.

Монокристалдардың беріктілігінің уақытқа тәуелділігі туралы мәліметтер әдебиетте басылып шығарылған. Мысалы 1934 жылы монокристалдағы тастық бұзудың беріктілігінің уақытқа тәуелділіе құбылысын анықталды.

Монокристалдардың беріктілігінің уақытқа тәуелділігін қисық деформациялану параметрлерінің сынақ жағдайларына тәуелділігі бойынша жүргізілген бірнеше зерттеулерден айқындауға болады.

Бірақ мұндай зерттеулер оң болған және оларға мән берілмеген. Монокристалдардың бұзылу кинетикасын жүйелі түрде зерттеулердің қажеттілігі және олардың беріктілігі салмақ пен температураға тәуелді екені бұзылу туралы кинетикалық түсініктердің дамуы мен байланысы болды.

Монокристалдарыдң беріктілігінің температуралық уақыттық тәуелділігін жүйелі зерттеудің нәтижелері беріктіліктің кинетикалық концепсиясының дамуына ерекшк маңызы бар.

Осы мақсатпен алғашқы зерттеулер монокристалдар металдарына жүргізілді. Жұмыста беріктіліктің температуралық – уақыттық тәуелділігін алюмини монокристалдарында зерттелді және монокристалдар үшін, поликристалдар сияқты, ұзақ уақыт сақталудың жалпы тепе – теңдігі сақталады.







Алюминии

Алюминии монокристалы жарамдылық мерзімінің

температуралық күшке тәуелділігі


Металдық монокристалдардың ұзақ сақталуының себебі салмақ және температураға байланысты екенін цинк монокристалдарына жасалған жұмыста көрсетілді 41 суретте монокристалдар үшін. V (а) тәуелділік графигі берілген. Аl және Zn монокристалдарын салмақ астындағы ұзақ ұзақ уақыт сақталуының зерттеулер нәтижесімен мынадай қорытынды шығаруға болады: беріктіліктің уақытқа тәуелділігі қатты денелерге де тән.

Сонымен қатар, (таблица 8) бұзылу процесінің V энергия активациясы және экспоненциалды көбейткіш монокристалдар үшін V және тау 0 маңызынан онша айырмашылығы жоқ.


8 таблица

Поли және монокристалдар металдар үшін τ0 U0 және γ маңызы

материал

τ, сек

U0 ,Ккал\моль

γ

Ккал*мм2\ моль*кг

Поликристалдың монокристалды алюминий (99,97%)


Поликристалдық монокристалдық цинк

Бағыттылық 200

Бағыттылық 500

Бағыттылық 730

10-3

10-12


10-13

53

54


25 – 35


35

35

35

2,6

6,3


1,5


4,4

7,5

10,6



Моно және поликристалдық металдардың беріктілік қасиеттерінің айырмашылығы тек «құрылымды – сезгіш » гамма көбейткіштер айырмашылығында байқалды.

Zn әртүрлі кристалл графикалық бағыттар монокристалдарды зерттеу үлгісінде бағыттылықтың өзгеруі тек гамма коэфицентінде байқалады және Uнол және тау нол маңызын өзгертпейді.

Металдық кристалдарды зерттеу мен қатар монокристалдардың беріктілігінің температуралық уақыттық тәуелділігі басқада байланыс түрлерінде байқалама жәнеи олар үшін де ұзақ сақталудың жалпа тепе – теңдігі сақталатындығын анықтау міндеттері қойылды.




^ 2.2 Қатты денелердің жарамдылық мерзімі және беріктілік кинетикалық концепсиясының негіздері

Жүктелген қатты денелердің жарамдылық мерзімін, негізінде, үлгіні бір бағытта созу арқылы анықтаған. Ол үшін үлгіні пленкадан немесе фольгадан не болмаса топталған талшықтардан арнайы жасайды. Үлгі полимер пленка тәрізді болса, металл жұқа фольга тәрізді болса, арнайы пышақ арқылы жасалады:

Топталғанталшық болса:



Ал кристалдардан талшық параллелепипед жасалып (арнайы пышақ арқылы)желімге отырғызылады.

Жасалған үлгілерді былай сынайды: белгілі температурада үлгіні, белгілі кернеулікпен жүктейді. Үлгі жүктелген кезден бастап, үлгі қирағанға дейінгі уақытты, яғни жарамдылық мерзімін анықтайды. Әр түрлі температурада және кернеулікте (80-90) үлгілердің жарамдылық мерзімі анықталады, бірақ бір үлгі үшін кернеу де, температурада тұрақты болуы қажет.

Арнайы қондырғы, үлгіні созу барысында оның деформациялануына қарамай, үлгі қирауына дейін жүктелген кернеуді тұрақты етіп ұстайды. Осы қондырғылардың арқасында жарамдылық мерзім 10 рет аралығында анықталған (10"3 с - бірнеше ай аралығында).

Жарамдылық мерзімнің температураға, жүктелген кернеулікке тәуелділігі көптеген материалдар үшін анықталған. Олар: поликристаллы металдар -Санфирова, Бетехтин; әр түрлі монокристалдар — Бахтибаев; металл емес қоспалар - Регель, Левин; полимерлер - Журков, Нарзуллаев, Аббасов; металды қоспалар - Бетехтин, Петров, Бахтибаев; күрделі компазитты материалдар - Регель, Бетехтин, Бахтибаев; цемент тастар, бетондар - Бахтибаев, Кадырбеков.

Барлық зерттелген материалдар үшін температура тұрақты болтан кезде, жарамдылық мерзімнің кернеулікке тәуелділігін былай жазуға болады:


τ = A e ασ





lg▲τ,c

Lg▲τ T=const (1)




α ( σ, kt/мм2


А, а - осы матерталдың тұрақты шамасы.

Жарамдылық мерзім ортаға байланысты емес екенін дәлелдеу үшін, зерттеуді вакуумда не болмаса инертті ортада жүргізген. Бұл формуланы <т -> 0 болтан кезде қолдануға болмайды, себебі сызықты lgτ - σ тәуелділік орындалмайды. Оның себептерін кейін қарастырамыз.

Кейбір зерттеушілер, мысалы, И.А.Одинг және басқалар lgτ - σ қисығы асимтотикалық ординатаға жетпей, ординатаға параллель оське жақындайды, а0 қауіпсіздік керңеу деп есептеген. Бұл көзқарасты тексеру ете киын, өйткені q, жарамдылық мерзімі г өте үлкен шама. Бұл көзқарас теорияға қарсы болмағанымен дискуссиялық көзқарасқа жатады. Сол үшін біз қазірше тек lgτ - σ тәуелділіктің тура сызықты жағын қарастырамыз. Барлық зерттелген материалдарға бұл теңдеудің орындалуы, жарамдылық мерзім жүктелген денеде өтетін қирау процесінің жинақталуына кетеді деп есептеуге болады. Бұған дәлел, үлгіні жүктеуді бірнеше рет тоқтатып, қайтадан сол шамаға

жүктеген кездегі қирауға кеткен жарамдылық мерзім, тоқтаусыз үзбей жүктеген кездегі жарамдылық мерзімге қарағанда аз болтаны дәлел бола алады.

Енді жүктелген денедегі өтетін процестер, сол дененің қирауына алып

келетін болса, сол процестің табиғатын анықтау мақсатында жарамдылық

мерзім шамасына температураның әсерін анықтау қажет. Сонымен, lgτ - σ

тәуелділігін әр түрлі температурада анықталған. Әр температураның lgτ - σ

тәуелділігі тура сызықты, температура өскен сайын lgτ - σ қисығы енгіштігі

ұлғайып, температура төмендеген сайын lgτ - σ сызығы тік сызыққа

жақындайтыны байқалған. Бұны график түрінде былай көрсетуге болады:

lgτ,c




T2 T1

T3

Т12 3

σ, кг/мм


Белгілі бір жарамдылық мерзім шамасында барлық lgτ - σ сызықтар бір нүктеге қосылатындығы байқалған. Ол жарамдылық мерзім ~10-13 с тен. Сызықтардың қосылатын нүктесін «полюс» деп атаған. График түрде былай көрсетуге болады:


T3

T2

T1



-13

σ, кг/мм2


Жарамдылықмерзімнің «полюстағы» шамасы теріс, τ=10-12 -- 10-13 . Жарамдылық мерзімнің Т, σ тәуелділігін аналитик түрде былай жазуға болады:

τ = τ0euσ/kT, u(σ)=u0-γσ

γ және и0 - тұрақты шамалар, олардың физикалық мәнін кейін қарастырамыз.

Екінші формуланың экспериментті нәтижелерді тура түсіндіретінін тексеру үшін, бұл формуланы былай жазуға болады:


u(σ)=kTln τ/τ0

Бұл формулага Караганда барлық тура сызықгар бір сызықка:

жинакталуьЕ кажет. Дененің қирау табиғатын (2)-формуланы

талдауарқылы анықтауға болады. Бұл формула жарамдылық мерзімін негізгі теңдеуі болып есептеледі.


^ Жарамдылық мерзімді анықтау тәсілі.

Жоғарыда айтылғандай материалдың жарамдылық мерзімін бір бағытта үлгіні тарту (созу) арқылы анықталады.Ол үшін үлгі біртекті деформацияланып, көлемі өзгермейтін жағдайда үлгінің көлденең кесімі деформацияның арқасында былай азаяды:



Олай болса, үлгіге әсер етуші кернеу өсуіболады. Үлгіге

әсер етуші кернеу тұрақты болу үшін, жүктелген күш деформация барысында былай кемуі керек:



σ = const болу үшін ілінген Р жүктің иығы шамаға өзгеріп

тұруы керек. R-дің деформация барысында мұндайөзгеруін Ә.ЕТомашевский және А.И.Слуцкер есептеп тапқан рычаг фигурасының профилі, полярлық координат бойынша былай болу қажет:



l0- үлгінің бастапқы ұзындығы. Рычагтың негізгі параметрі r0 сыналатын материалдың қасиетіне байланысты. Егер материалдың деформациясы көп болмаса, (ε «1) г0 радиусты үлгі үзывдығы е0 тең етіп алуға болады. Егер деформация ε=2+3 болса,


Практикада рычагты деформация барысында 270° бұрышқа бұру мүмкін. Рычагты дайындау дәлдігін асыру мақсатында рычаг өлшемдері үлкен болуы қажет. Сол себепті R0/r0=5+10 аралығында болады.










1   2   3   4   5



Похожие:

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Каржылық есеп берудің тұжырымдамалық негізі
...
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе 5 1 тарау. Қоғамдық қауіпсіздікке қарсы қылмыстардың жалпы сипаттамасы
Кіріспе 5
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны кіріспе 3 i-тарау
Кіріспе 3
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Аминдер

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconКіріспе 4 І әдебиеттерге шолу
М.Әуезов. Біздің халқымыздың тәрбие тәсілдері мен тәжірибелері көп. Халқымыздың ғасырлар бойы қалыптасқан салт-дәстүр, әдет-ғұрып...
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconКіріспе 4 І әдебиеттерге шолу
М.Әуезов. Біздің халқымыздың тәрбие тәсілдері мен тәжірибелері көп. Халқымыздың ғасырлар бойы қалыптасқан салт-дәстүр, әдет-ғұрып...
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе і-тарау. Ежелгі түркілердің дипломатиясы

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Мазасыздану феноменінің теориялық қалануы

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Мазасыздану феноменінің теориялық қалануы

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Мазасыздану феноменінің теориялық қалануы

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kzbydocs.com 2000-2015
При копировании материала укажите ссылку.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов