СТО АлтГТУ 15.62.1.2306-2013 ПАМЯТКА по изучению дисциплины «Физические основы прочности материалов» для студентов направления «Машиностроение» (5 семестр). 1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Согласно учебному плану, аудиторная нагрузка по дисциплине в 5 семестре составляет: лекции – 34 ч, практические занятия – 17 ч. Самостоятельная работа студентов (СРС) – 57 час. В СРС входит подготовка к: практическим занятиям и контрольной работе. Форма промежуточной аттестации ЗАЧЕТ В теоретическом курсе будут рассмотрены следующие темы: 1. Физика прочности материалов. Основные понятия (8 часов, литература [1,2]). История развития представлений о прочности материалов. Механическое поведение (прочность, пластичность) конструкционных материалов – металлов, сплавов, сталей, керамик и композитов. Описание и характеристики процесса деформации. Масштабные уровни описания процессов деформации. Основные понятия о прочности материалов. Напряжения и деформации. Разрушение и прочность. Силы межатомного взаимодействия и типы твердых тел. Металлы, диэлектрики, керамика. Аморфное и кристаллическое состояние. Стекла и их свойства. Монокристаллы и поликристаллы. Типы кристаллических структур и их связь с типом межатомного взаимодействия. Симметрия и симметричные преобразования. Принципы классификации решеток. Сингонии. Решетки Браве. Упругость. Закон Гука для случая одноосной деформации. Закон Гука как результат взаимодействия соседних атомов. Ангармонизм. Упругая и квазиупругая деформация. Модули упругости. Теоретическая прочность на отрыв. Теоретическая прочность на сдвиг. Деформация как сдвиг вдоль кристаллографических плоскостей. Необходимость введения дислокационных представлений. 2. Дислокационная теория прочности (10 часов, литература [1,3,4]). Кристаллическая структура твердых тел. Основные характеристики кристаллов. Кристаллографические плоскости. Представление кристалла как системы плотноупакованных плоскостей. Дислокации как носители элементарного сдвига. Общие свойства дислокаций в упругом сплошном теле. Напряженное состояние вокруг дислокации. Характеристики дислокаций в дискретной решетке. Вектор Бюргерса. Энергия ядра дислокации. Энергия упругого поля. Типы дислокаций. Краевые, винтовые, смешанные дислокации. Геометрия скольжения. Плоскость скольжения, направление скольжения. Особенности движения дислокаций в кристаллах с гцк и оцк решетками. Движение дислокации. Рельеф Пайерлса. Критическое напряжение сдвига, необходимое для движения дислокаций. Взаимодействие между дислокациями. Дислокационные реакции. Взаимодействие между параллельными дислокациями. Пересечение дислокаций. Полные и частичные дислокации. Сверхдислокации. Поперечное скольжение дислокаций. Плоские скопления дислокаций. Переползание дислокаций. Источник Франка-Рида. 3. Механизмы упрочнения при пластической деформации (8 часов, литература [1,3]). Виды деформации: растяжение-сжатие, сдвиг, изгиб, кручение. Трехосное напряженное состояние при растяжении материала. Диаграмма растяжения в координатах напряжение-деформация и ее особые точки. Стадийность пластической деформации. Особенности кривых напряжение-деформация в металлах с гцк структурой. Особенности кривых напряжение-деформация в металлах с оцк структурой. Коэффициент деформационного упрочнения. Кристаллографическое скольжение. Фактор Шмида. Упрочнение на стадии I. Начало пластической деформации. Нижний предел текучести. Возникновение зуба текучести. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами. Атмосферы Коттрелла и Сузуки. Упрочнение на стадии II. Вторичные системы скольжения. Барьеры Ломера-Коттрелла. Упрочнение на стадии III. Двойное поперечное скольжение. Разрушение. Основные виды разрушения. Зарождение трещины. Критерий Гриффитса для роста хрупкой трещины. Связь характера разрушения со структурой материала. Температура хрупко-вязкого перехода и пути ее снижения. Влияние температуры на прочностные свойства. Возврат. Полигонизация. Рекристаллизация. Ползучесть. Двойникование. 4. Современные методы упрочнения (8 часов, литература [1-4]). Твердорастворное упрочнение. Упрочнение за счет выделения частиц второй фазы. Распад пересыщенного твердого раствора. Дисперсионное твердение. Зоны Гинье-Престона. Механизмы перерезания дислокациями частиц второй фазы. 1 СТО АлтГТУ 15.62.1.2306-2013 Взаимодействие дислокаций с границами зерен и межфазными границами. Уравнение Холла-Петча. Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы. Мартенситные превращения. Высокопрочные стали. ТРИП-стали. Упорядоченные материалы. Интерметаллиды. Суперсплавы. Влияние температуры на прочность интерметаллидов. Аномальная температурная зависимость прочностных свойств интерметаллических соединений. Связь упорядочения с механизмом движения дислокаций. Высокопрочные нитевидные материалы. Металлические и неметаллические усы. Волокна бора. Углеволокна. Нанотрубки. Нитевидные нанокристаллы. Высокопрочные наноструктурные материалы на основе углерода. 2. ЛИТЕРАТУРА 2.1. Основная. 1. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. / [Б.Н.Арзамасов и др.].- Изд. 6-е, стер.- М., изд-во МГТУ, 2004. 646 с. [11 экз] 2.2. Дополнительная. 2. Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. – М.: Университетская книга Логос, 2006. 3. Штремель М.А. Прочность сплавов. Ч1. Дефекты решетки. Учебное пособие для вузов, М., Металлургия, 1982, 280 с. 4. Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация. – М.: МИСИС, 1997. – 527 с. 5. Кан Р.У., Хаазен П. Физическое металловедение. В 3-х т. М.: Металлургия, 1987. - 640 с. 3. ГРАФИК КОНТРОЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТА Модуль Контрольное испытание Время проведения Вес 1-2 Зачет 2 Контрольная работа 1 9-10 недели (5-е занятие) 0,5 0,5