Нагрузки и воздействие в материаловедении

Виды нагрузок на материалы

К основным видам нагрузок, которые могут действовать на материал и изделие, относятся:

1. Силовая нагрузка. Под данным видом нагрузки понимается совокупность силовых воздействий от нагрузок и воздействия из-за смещения опор.
2. Динамическая нагрузка – это нагрузка, которая характеризуется быстрым изменение во времени ее точки приложения, направления или величины.
3. Кратковременная нагрузка. Данный вид нагрузки является разновидностью динамической нагрузки, продолжительность которой мала по сравнению с периодом колебаний системы.
4. Нагружение. Данный вид нагрузки представляет собой совокупность дефектов, нагрузок и деформаций, рассматриваемых с установленными постоянными и временными воздействиями.
5. Критическая нагрузка. Значение данной нагрузки соответствует самой маленькой нагрузке, при которой происходит потеря устойчивости системы.
6. Временная нагрузка. Данный вид нагрузки имеет ограниченную длительность действия и в некоторые периоды времени может отсутствовать совсем. Временные нагрузки делятся на кратковременные, длительные и особые, которые возникают в редких случаях и при определенных условиях.
7. Периодическая нагрузка - вид динамической нагрузки, у которого периодически изменяются величина и направление.
8. Подвижная нагрузка, занимающая различное положение в рассматриваемой системе.
9. Полезная нагрузка - разновидность временной нагрузки, которая зависит от целевого назначения материала, конструкции или изделия.
10. Постоянная нагрузка, действующая в течении всего срока службы изделия или системы.
11. Предельная нагрузка, то есть нагрузка, которая соответствует одному из предельных состояний изделия.
12. Разрушающая нагрузка, при которой происходит разрушение материала.
13. Распределенная нагрузка. Данная нагрузка непрерывно прилагается к поверхности, ее интенсивность не постоянная, а изменяется согласно линейному, квадратичному или какому-либо другому закону.
14. Статическая нагрузка. Интенсивность, направление и величина статической нагрузки не зависит от времени или она изменяется настолько медленно, что ее силы инерции не принимаются в расчет.
15. Ударная нагрузка, представляющая собой динамическую нагрузку, которая возникает в результате ударения тел.

Виды воздействий, которые оказывают влияние на материалы и изделия

Современные машины и оборудование эксплуатируются в разнообразных условиях, которые характеризуются условиями радиации, давлением, ростом нагрузок, широким диапазоном режимов, скоростями и длительностью эксплуатации. К основным воздействующим факторам относятся:

1. Электромагнитные и ионизирующие излучения.
2. Механические воздействия.
3. Специальные среды.
4. Климатические воздействия
5. Биологические воздействия.

По ряду признаков воздействия делятся на внешние и внутренние. Вешние делятся на температурные, космические, климатические и механические. Климатические воздействия определяются влажностью, температурой и давлением. При климатических воздействиях определяется режим повышенной температуры - от + 50 до + 80 градусов по Цельсию и режим пониженной температуры от +5 до -40 градусов. Материалы также испытываются на гидроустойчивость.

В зависимости от механических воздействий испытания материалов делятся на испытания:

• на жесткость и прочность,
• неразрушающие и разрушающие,
• на ускорения или центробежные нагрузки,
• на разрушение и прочность,
• на воздействие вибраций,
• на критическую нагрузку,
• на удар,
• на разрыв-растяжение,
• на изгиб и сжатие,
• 1.на удар,
• на кручение,
• на сдвиг,
• на излом.

Биологические воздействия на материал делятся на механические, к которым относятся уничтожение, столкновение, прогревание; воздействия, ухудшающие эксплуатационные свойства, к которым относятся биообрастания, биозагрязнения, биозасорения; биохимическое разрушение, к которому относятся физико-химическая коррозия, биологические разрушения из-за питания. Самыми существенным космическими факторами, которые оказывают воздействия на материал, являются метеорные частицы, глубокий космический вакуум, захламленность космоса, потоки ядер гелия, радиационные пояса планеты, перепад температур на теневой и солнечной сторонах, гравитационные и магнитные поля планеты.

Ионизирующее излучение представляет собой различные виды частиц физических полей, которые способны ионизировать вещество. Самыми значительными типами ионизирующих излучений являются потоки заряженных частиц, альфа-частиц гелия-4, нейтронов, протонов и т. п.; коротковолновое электромагнитное излучение, к которому относятся рентгеновское излучение и гамма-излучение. Как правило ионизирующее излучение генерируется в результате спонтанного радиоактивного распада радионуклидов ядерных реакций или при ускорении заряженных частиц в космосе.