Исследование остаточных напряжений в двухфазных алюминиевых сплавах Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Рис. 2. Пример графического отображения зависимостей

Для работы с данным методом определения эфемерид спутника была создана программа, обладающая следующими возможностями:

- определение истиной аномалии космического аппарата в некоторой точке орбиты, при известном времени в перигее и искомой точке;

- определение времени перемещения космического аппарата от перигея до некоторой искомой точки орбиты, при известной истиной аномалии;

- определение истиной аномалии и времени при известной длине радиус-вектора;

- определение времени перемещения космического аппарата из произвольной точки орбиты А в

произвольную точку орбиты B, при известных истинных аномалиях в этих точках;

- определение зависимости длины радиус вектора от истинной и эксцентрической аномалий;

- отображение указанных выше зависимостей в таблице и на графиках;

- определение эксцентриситета и большой полуоси при известной истинной аномалии и длине радиус-вектора либо при известных данных о скорости космического аппарата.

Для написания программы использовался язык Delphi 7.

© Гутаревич А. П., Границкий Л. В., 2010

УДК 669.017.3; 669.017.3:620.18

Е. М. Давыдова Научный руководитель - Е. А. Носова Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Самара

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДВУХФАЗНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ

Изучены остаточные напряжения, возникающие при закалке и при холодной пластической деформации двухфазных алюминиевых сплавов Д16 и Амг10. Проведен анализ внутренних напряжений, полученных экспериментально рентгеноструктурным методом. Даны рекомендации для устранения причин возникновения высоких остаточных напряжений в холодной штамповке тонколистовых деталей.

Практически любая технология изготовления детали включает в себя такие операции как: пластическая деформация, термообработка, покрытие по-

верхностного слоя, которые неизбежно сопровождаются возникновением остаточных напряжений в поверхностном слое деталей. При достижении кри-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

тического уровня внутренних напряжений появляются такие виды брака как растрескивание, коробление. Следовательно, для повышения надежности изделий при эксплуатации, необходимо учитывать внутренние напряжения.

Поиск путей предотвращения неблагоприятного влияния остаточных напряжений в тонколистовых деталях из алюминиевых сплавов является в настоящее время весьма актуальной задачей, как с научной, так и с практической точек зрения. Цель настоящей работы - исследование напряжений второго и третьего рода в двухфазных алюминиевых сплавах. В качестве двухфазных алюминиевых сплавов были рассмотрены сплавы Д16 и АМг10.

Как правило, остаточные напряжения возникают после пластической деформации, а также после нагрева и охлаждения. В зависимости от объемов, внутри которых они уравновешиваются, различают напряжения первого (во всем объеме изделия), второго (объемов нескольких кристаллитов) и третьего (нескольких ячеек) рода.

Пластическая деформация поликристалла всегда неоднородна. Неоднородность пластической деформации обуславливается разной ориентировкой плоскостей скольжения в отдельных зернах по отношению к внешним силам, различием химического состава и фазового состояния зерен, различием их формы и размеров и другими причинами.

Неоднородность деформации поликристалла ведет к возникновению дополнительных напряжений, т. е. напряжений взаимно уравновешивающихся внутри поликристалла и не обусловленных действием внешних сил.

Так как неравномерность деформации физически присуща поликристаллическим телам и имеет место почти всегда, то и возникновение дополнительных напряжений является закономерностью пластической деформации.

Остаточные напряжения, связанные с дислокациями, появляются также при закалке и последующем старении сплавов на основе алюминия. Известно, что при нагреве металла увеличивается равновесная концентрация вакансий. После быстрого охлаждения переохлажденные вакансии будут стремиться концентрироваться в виде вакансионных дисков, которые, сплющиваясь, образуют сидячие дислокационные петли. Эти дислокационные петли образуются из вакансий, создаваемых закалкой, существенно препятствуют движению дислокаций, что упрочняет материал.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Установлены режимы термической обработки сплавов Д16 табл. 1 и АМг10 табл. 2.

Для нагрева образцов до заданных интервалов температур была использована камерная электропечь СНОЛ-1,6.2,5.1/11-ИЗ.

2. Проведена пластическая деформация на растяжение с разной степенью деформации табл. 3.

Механические испытания проводились на универсальной разрывной машине ТеБйшйпс с максимальным усилием 150 кН.

Таблица 1

Режимы термической обработки для сплава Д16

Вид термической обработки Г„С т В,мин Охлаждение

Закалка 500 30 20 ° С, в воде

Старение естественное

Таблица 2

Режимы термической обработки для сплава АМг10

Вид термической обработки ; с т В,мин Охлаждение

Закалка 430 30 20 °С, в воде

Старение естественное

Таблица 3

Степени деформации для образцов из сплавов Д16 и Амг10

Сплав Закаленные образцы

еь % е2, % е3, % е4, % е5, % е6, %

Д16 0 6,8 10,5 20,5 27,4 34,8

АМг10 0 6 12 18 24 30

3. Экспериментально в лабораторных условиях исследованы образцы рентгеноструктурным методом. Съемку проводили на рентгеновском дифрак-тометре ДРОН 7,0 в кобальтовом Ка - излучении, для нахождения микронапряжений и размеров области когерентного рассеяния

4. Установлены взаимосвязи между микронапряжениями и размерами области когерентного рассеяния

5. Разработана математическая модель возникновения внутренних напряжений при холодной пластической деформации и термической обработки

По полученным рентгенограммам были рассчитаны [1] размеры области когерентного рассеяния, их величина для сплава Д16 в среднем составила от 200 до 600 Ангстрем. Напряжения первого рода с увеличение степени деформации увеличиваются и изменяются от 0,0171 ■ 1010 Па до 0,0256 ■ 1010 Па. Напряжения второго рода представлены в табл. 4

Таблица 4

Напряжения второго рода для сплава Д16

Степень деформации 2,4 мм 4,8 мм 7,2 мм 9,6 мм 12,2 мм

стп ■ 1010 Па для Д16 0,015 0,28 0,15 0,3 0,21

стп ■ 1010 Па для АМг10 0,032 2,06 1,79 2,04 1,75

Напряжения третьего рода изменяются в пределах от 1,41 ■ 1010 Па до 2,56 ■ 1010 Па.

Библиографическая ссылка

1. Определение внутренних напряжений в металлах : описание лабор. работы по курсу «Рентге-

ноструктурный анализ» / сост. : Т. В. Панова, В. И. Блинов, В. С. Ковивчак. Омск : изд-во Омск. гос. унта, 2004.

© Давыдова Е. М., Носова Е. А., 2010

УДК 681.7.014

О. В. Зотеева Научный руководитель - С. Н. Хонина Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва, Самара

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОДНОМЕРНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МОДОВОГО КОНВЕРТЕРА

Представлены способы получения многоуровневых распределений, содержащих вихревые фазовые сингулярности. Произведены численные эксперименты и сравнение полученных результатов.

Астигматические конвертеры лазерных мод -тема, являющаяся в последние годы объектом активной разработки. Она привлекает особое внимание из-за уникальных возможностей, обнаруженных при использовании кольцевых модовых распределений для манипуляции микрообъектами, захвата и управления движением отдельных атомов и при ускорении электронов.

В данной работе акцент ставится на применение конвертеров к одномерным распределениям, подаваемым на вход. Это связано с тем, что варьирование вида входной функции позволяет получить любое многоуровневое распределение, содержащее вихревые фазовые сингулярности. А именно фазовые особенности дают возможность использования оптических конвертеров при построении лазерных ловушек и оптических пинцетов.

Тема оптического пинцета считается довольно актуальной, так как во многих научных сферах ведется работа с очень мелкими частицами, размером порядка нанометра. Над этими частицами необходимо совершать определенные действия, такие, как захват, сборка из них некоторых структур. Метод манипулирования такими частицами был впервые предложен Артуром Эшкиным и Стивеном Чу в 1986 году [1].

Приведём метод реализации спиральных пучков в виде кривых, основанный на использовании астигматического преобразования пучков Эрмита-Гаусса в пучки Лагерра-Гаусса:

Лехр

г(( + уп)-

Н

»,<>1 - > -К4^л = р р]

V (_2;)» ехр[_Щи ,¿0

Рх РУ

2л/2,2л/2

(1)

Представление (1) дает возможность синтеза спиральных пучков ехр(- 22)г» и может быть обобщено следующим образом:

Яехр

;(х4+уп)+ЩП-4 р р

л/тср2 ехр| - М |з(р( + ¡у), р(х - ¡у)). (2)

Здесь g |-44| - одномерное распределение, преобразуемое по формуле (2), спиральный пучок 9(2,2) имеет вид:

(2,2)= ехр\- 822 + 822ехр(-42 -¡24)(4)^4 . (3)

%2)= ехр1 - 122 + 8 22 и ехр^-

^ ] я

Упрощая выражение (2) и численно моделируя возможные случаи, можно получить множество различных выходных распределений, например, как показано на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Входное распределение

я

я