CC BY
44
Секция летательных аппаратов и механики
УДК 621.89.001.5
В.И. Бутенко, О.В. Морозов, А.В. Пушкарный
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ
ДЕТАЛЕЙ
В качестве основного показателя состояния дислокационной структуры материала поверхностного слоя обрабатываемой детали принят показатель дислокационной насыщенности (ПДН) Кр, определяемый из соотношения Кр=р/р11СХ, где р - текущее значение поверхностной плотности дислокаций материала после механической обработки или полученной в процессе эксплуатации; рисх - исходная плотность дислокаций материала, определяемая после рекристаллизационного отжига исследуемой детали [1]. Показатели плотности дислокаций р и рмсх могут быть определены как рентгеновским, так и другими способами.
Выбор в качестве основного показателя дислокационной структуры материала поверхностного слоя обрабатываемой детали ПДН Кр обусловлен прежде всего тем, что разные по кристаллической структуре обрабатываемые конструкционные материалы обладают различными значениями исходной плотности дислокаций рисх, а каждый способ механической обработки и условия его осуществления определяют свои значения поверхностной плотности дислокаций р.
Между ПДН Кр и другими показателями физико-механического состояния материала поверхностного слоя (микротвердостью НУ, толщиной поверхностного слоя (Ш и величиной технологических остаточных напряжений Бос,.) установлена корреляционная связь (табл. 1).
Таблица 1
Значения частных коэффициентов парной корреляции между ПДН Кр
и НУ, с1Н, Я ост
Марка стали частные коэффициенты парной корреляции между
Кр и НУ Кр и сШ Кр и Бост
110Г13Л 0.856 0.734 0.915
Х18Н9Т 0.864 0.712 0.876
12ХМФ 0.736 0.686 0.745
40Х 0.782 0.803 0.824
38ХМЮА 0.825 0.784 0.882
Использование ПДН Кр позволяет количественно и качественно оценивать и сравнивать дислокационную структуру состояния поверхностного слоя деталей, изготовляемых из различных конструкционных сталей и подвергаемых различным способам механической обработки.
Известия ТРТУ
Это послужило предпосылкой для использования ПДН Кр в качестве комплексного показателя качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей при разработке технологических мероприятий по обеспечению и прогнозированию износостойкости и надежности деталей машин.
ПДН Кр может быть использован в качестве комплексного показателя не только в случае технологического прогнозирования, но и для обеспечения износостойкости деталей в условиях различных видов изнашивания сопряженных поверхностей. В табл. 2 приведены комплексные показатели качества поверхностного слоя деталей для некоторых наиболее распространенных видов изнашивания, определенные по данным литературных источников и выполненных исследований.
Таблица 2
Комплексные показатели качества поверхностного слоя деталей машин по видам изнашивания
.Виды изнашивания Определяющий фактор при изнашивании поверхностного слоя Комплексный показатель
Усталостное Дислокационная структура материала поверхностного слоя детали Кр=р/р„сх
Абразивное Твердость материала поверхностного слоя детали и абразива (НУ)а к- НУ (НУ)пс
Эрозионное Макро- и микроструктура материала поверхностного слоя детали
Окислительное Поверхностная энергия материала Е
Изнашивание при заедании Взаимная диффузия материалов сопряженных деталей Б'
Анализ приведенных в табл. 2 комплексных показателей по видам изнашивания поверхностного слоя показывает, что несмотря на кажущееся внешнее различие, по своей физической сущности установленные показатели близки друг к другу. Действительно, абразивное изнашивание поверхностного слоя детали зависит от его твердости НУ, которая имеет тесную корреляцию с ПДН К р. Выполненные исследования механизма изнашивания поверхностного слоя деталей с точки зрения дислокационных представлений и сведения, в [1, 2], свидетельствуют о непосредственной связи величины поверхностной энергии материала Е с поверхностной плотностью дислокаций р, так как энергия Е пропорциональна числу отсутствующих связей в кристаллическом строении материала.
Известно также, что диффузия материалов сопряженных деталей также зависит от поверхностной плотности дислокаций, так как формирование микроструктуры поверхностного слоя и связанной с ней макроструктуры обусловлено движением и накоплением дислокаций в материале.
Таким образом, по состоянию дислокационной структуры материала поверхностного слоя, сформировавшегося при механической обработке и трансформирующегося при эксплуатации деталей через ПДН Кр можно судить о процессах различных видов изнашивания, но и других
видах изнашивания деталей машин. Поэтому ПДН Кр рекомендуется использовать в качестве комплексного показателя для технологического обеспечения и прогнозирования износостойкости поверхностей деталей машин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений: Под ред Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1986. 384 е.
2. Старков В.К. Дислокационные представления о резании металлов. М.: Машиностроение, 1979. 160 с.
УДК 681.3.012
Н.Н. Бажанов
ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО РАСЧЕТА МЕХАНИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ПЛАНЕРА
Представление конструкции планера или лодки самолета-амфибии конечно-элементной моделью имеет много общего с проблемами, возникающими в судостроении. Как известно, фюзеляж самолета состоит из обшивки, покрывающей несущую конструкцию: набор шпангоутов и стрингеров. Обшивку можно представить состоящей из плосконапряженных элементов, а несущую конструкцию можно смоделировать набором стержневых элементов. В реальных задачах плоские элементы конструкции заменяются пластинчатыми конечными элементами. В работе [1] указано, что общее число неизвестных, возникающих при моделировании наиболее ответственных участков лодки, может достигать 50000. Требования надежности и достоверности результатов, а также появление мощных компьютеров и вычислительных комплексов привели к широкому использованию при расчетах указанных конструкций метода конечных элементов (МКЭ). При использовании проекционносеточных методов возникает проблема обработки большого количества данных, которую трудно разрешить на компьютерах традиционной архитектуры.
Математическое моделирование или эффективный расчет корпуса летательного аппарата в реальном масштабе времени требует пересмотра принципов построения вычислительных средств. Повышение производительности цифровой вычислительной техники черпается из создания специализированных многопроцессорных вычислительных систем (МВС, реализующих параллельную обработку информации). При этом должен соблюдаться принцип неразрывности взаимодействия аппаратных средств и программного обеспечения. В связи с появлением микропроцессорных комплектов широкой номенклатуры и невысокой стоимости стало удобно аппаратно реализовывать многие математические операции. Наиболее широкими возможностями обладают многопроцессорные системы с распределенной памятью и универсальной коммутацией, позволяющей программировать любые системы каналов связи между всеми микропроцессорными системами адекватно решаемой задаче [2].
