Материалы для наземного транспорта. Свойства, особенности, возможности применения, страница 6

РАВНЫЙ

650/0

8100

810/0

ОБЪЕМ


применениях алюминия реальный выигрыш в массе оказывается существенно ниже, так как чугун более прочный материал и, следовательно, необходимо большее количество алюминия, чтобы обеспечить ту же прочность. Например, если предполо-

РАВНАЯ УДАРНАЯ


НАГРУЗКА И ЖЕСТКОСТЬ

жить, что требуется лишь одинаковая жесткость деталей, снижение массы от замены чугуна алюминием составит всего 11 070.

Еще более показательным примером является сравнение мягкой стали с высокопрочной сталью: в одних слу-

РАВНАЯ

ЖЕСТКОСТЬ


же прочность, что и чугунная, выигрыш в массе составит 56 0/0. (В реальных проектных ситуациях снижение массы от замены чугуна алюминием может быть от 35 до 60 0/0.) Аналогично алюминий и стеклопластик значительно легче мягкой стали. Однако уменьшение массы оказывается существенно меньше, если требуется сохранить ту же жесткость или те же расчетную нагрузку столкновения и жесткость на изгиб (являющуюся мерой конструкционной прочности). Высокопрочная сталь имеет ту же плотность, что и мягкая сталь, но обладает более высокой жесткостью. В тех случаях, когда главной целью является сохранение нужной конструкциоуной прочности, замена мягкой стали высокопрочной приводит к определенному снижению массы; в нашем прймере на 18 0/0.


НАУКИ .1986/№


рым может привести к снижению

ляют, будет ли достигнуто снижение

массы, в других — нет. Как высоко-

массы при переходе на более легкий

прочная, так и мягкая стали имеют

материал. Однако, даже когда под-

одинаковый модуль упругости, явля-

считана «экономия» массы, процесс

ющийся мерой жесткости. Поэтому

выбора материала на этом не закан-

при изготовлении дверных панелей,

чивается. Стоимость большинства

которые должны удовлетворять

легких материалов в настоящее время

стандартам на жесткость, снижение

все еще выше тех материалов, кото-

массы при замене одного материала

рые они призваны заменить. Поэто-

другим оказывается незначитель-

му выигрыш в массе должен быть вы-

ным. Если же решающим фактором

ше некоторого минимального уровня,

является не жесткость, а конструкци-

с тем чтобы компенсировать более

онная прочность (например, в балках

высокую стоимость материала-

дверных проемов, предназначенных

заменителя. Из всех легких материа-

для защиты пассажиров от боковых

лов лишь некоторые сорта высоко-

ударов), применение высокопрочной

прочной стали оказываются эффек-

стали вместо мягкой может обеспе-

тивным заменителем, если расчет де-

чить снижение массы до 18%.

лается только на основании стоимо-

Понятно, что физические свойства

сти материалов.

материала в «контексте» с его приме-

Тем не менее другие легкие матери-


чаях замена первого материала вто- нёнием в значительной мере опреде-

Gr, GERP (УГЛЕРОДНОЕ ВОЛОКНО стоимостью 6 ДОЛЛ./ФУНТ) В СРАВНЕНИИ

СО СТАЛЬЮ

ВЫСОКОПРОЧНАЯ СТАЛЬ В СРАВНЕНИИ

С МЯГКОЙ СТАЛЬЮ

12

10

о

8


аш

о

2