Конструктивные объекты

Конструкти'вные объе'кты,объекты, рассмотрение которых и оперирование с которыми не связаны с принятием более сильных абстракций бесконечности, чем абстракция потенциальной осуществимости, состоящая в отвлечении от практических границ наших возможностей при построении каких-либо (конкретных или абстрактных) объектов в пространстве, времени и материале. Если, например, в качестве К. о. рассматриваются слова, образованные из букв некоторого алфавита, то эта абстракция допускает рассмотрение слов любой (лишь бы конечной!) длины; в применении к натуральным числам - рассмотрение сколь угодно больших (но опять-таки конечных) чисел и т. п. Будучи одним из основных (исходных) понятий современной математики, логики и теории алгоритмов, общее понятие К. о. не определяется, а лишь поясняется (например, подобно тому, как это сделано выше). В то же время в конкретных конструктивных (логико-) математических теориях ограничиваются рассмотрением К. о. некоторого «стандартного» вида, определяемых, как правило, индуктивно (см. Определение ) ,так что общее определение понятия К. о. оказывается в таких случаях излишним. Такими «стандартными» К. о. в теории нормальных алгорифмов А. А. Маркова служат слова из букв некоторого фиксированного алфавита, в других модификациях - теория алгоритмов (см., например, Рекурсивные функции) или в формализованной арифметике - натуральные числа и т. д. См. также ст. Конструктивная математика и лит. при ней.

  Ю. А. Гастев.

Конструкты

Констру'ктыв языкознании, понятия о принципиально ненаблюдаемых лингвистических объектах, противопоставляемые так называемым элементарным понятиям - понятиям о наблюдаемых объектах. Примером К. является фонема; пример элементарного понятия - класс звуков речи. К. выделяются в качестве элементов построения абстрактной теоретической системы (в отличие от элементарных понятий).

Конструкционная сталь

Конструкцио'нная сталь,общее название группы сталей, предназначенных для изготовления строит, конструкций и деталей машин или механизмов. К. с., применяемая для строит, конструкций, должна обладать хорошей свариваемостью, в связи с чем содержание в ней углерода не должно превышать 0,25%; подразделяется на углеродистую и низколегированную (до 5% легирующих элементов) повышенной прочности, а также в зависимости от назначения - для мостостроения и каркасов высотных зданий.

В  Рљ. СЃ., используемая РІ машиностроении, РїРѕ химическому составу классифицируется РЅР° углеродистую Рё легированную (хромистая, хромоникелевая Рё РґСЂ.); РїРѕ методу изготовления - РЅР° деформируемую Рё литейную; РїРѕ условиям работы - РЅР° конструкционную, жаропрочную, нержавеющую (коррозионностойкую), износостойкую. Р’ зависимости РѕС‚ содержания углерода различают низкоуглеродистую цементуемую сталь (0,1-0,25% РЎ) Рё так называемую улучшаемую сталь (0,25-0,45% РЎ); для некоторых деталей (например, пружин, рессор) применяется сталь СЃ более высоким содержанием углерода (0,5-0,65% РЎ). РџРѕ степени легированности сталь для машиностроения делят РЅР° РЅРёР·РєРѕ- (РґРѕ 5% легирующих элементов), средне- (5-10%) Рё высоколегированную (более 10%). Детали машин, изготовленные РёР· стали, как правило, подвергают термической обработке.Р’ зависимости РѕС‚ значения Рё характера воспринимаемых деталью нагрузок Рє стали предъявляются требования необходимого СѓСЂРѕРІРЅСЏ прочности [s _вможет достигать 2,5-3 Гн/Рј ²(250-300 РєРіСЃ/РјРј ²], пластичности, ударной вязкости, предела выносливости, свариваемости, прокаливаемости Рё РґСЂ. РЎРј. также Сталь .

Конструкционные материалы

Конструкцио'нные материа'лы,материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами К. м. являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества К. м. относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др. Длительный период в своём развитии человеческое общество использовало для своих нужд (орудия труда и охоты, утварь, украшения и др.) ограниченный круг материалов: дерево, камень, волокна растительного и животного происхождения, обожжённую глину, стекло, бронзу, железо. Промышленный переворот 18 в. и дальнейшее развитие техники, особенно создание паровых машин и появление в конце 19 в. двигателей внутреннего сгорания, электрических машин и автомобилей, усложнили и дифференцировали требования к материалам их деталей, которые стали работать при сложных знакопеременных нагрузках, повышенных температурах и др. Основой К. м. стали металлические сплавы на основе железа ( чугуны и стали ) ,меди ( бронзы и латуни ) ,свинца и олова.

  При конструировании самолётов, когда главным требованием, предъявляемым к К. м., стала высокая удельная прочность, широкое распространение получили древесные пластики (фанера), малолегированные стали, алюминиевые и магниевые сплавы. Дальнейшее развитие авиационной техники потребовало создания новых жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основах, сталей, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, пригодных для длительной работы при высоких температурах. Совершенствование техники на каждом этапе развития предъявляло новые, непрерывно усложнявшиеся требования к К. м. (температурная стойкость, износостойкость, электрическая проводимость и др.). Например, судостроению необходимы стали и сплавы с хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью, а химическому машиностроению - с высокой и длительной стойкостью в агрессивных средах. Развитие атомной энергетики связано с применением К. м., обладающих не только достаточной прочностью и высокой коррозионной стойкостью в различных теплоносителях, но и удовлетворяющих новому требованию - малому поперечному сечению захвата нейтронов.

  К. м. подразделяются: по природе материалов - на металлические, неметаллические и композиционные материалы,сочетающие положительные свойства тех и др. материалов; по технологическому исполнению - на деформированные (прокат, поковки, штамповки, прессованные профили и др.), литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые (плавлением, взрывом, диффузионным сращиванием и т.п.); по условиям работы - на работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и т.д.; по критериям прочности - на материалы малой и средней прочности с большим запасом пластичности, высокопрочные с умеренным запасом пластичности.

  Отдельные классы К. м., в свою очередь, делятся на многочисленные группы. Например, металлические сплавы различают: по системам сплавов - алюминиевые, магниевые, титановые, медные, никелевые, молибденовые, ниобиевые, бериллиевые, вольфрамовые, на железной основе и др.; по типам упрочнения - закаливаемые, улучшаемые, стареющие, цементируемые, цианируемые, азотируемые и др.; по структурному составу - стали аустенитные и ферритные, латуни и т.д.

  Неметаллические К. м. подразделяют по изомерному составу, технологическому исполнению (прессованные, тканые, намотанные, формованные и пр.), по типам наполнителей (армирующих элементов) и по характеру их размещения и ориентации. Некоторые К. м., например сталь и алюминиевые сплавы, используются как строительные материалы и, наоборот, в ряде случаев строительные материалы, например железобетон,применяются в конструкциях машиностроения.

  Технико-экономические параметры К. м. включают: технологические параметры - обрабатываемость металлов давлением, резанием, литейные свойства (жидкотекучесть, склонность к образованию горячих трещин при литье), свариваемость, паяемость, скорость отверждения и текучесть полимерных материалов при нормальных и повышенных температурах и др.; показатели экономической эффективности (стоимость, трудоёмкость, дефицитность, коэффициент использования металла и т.п.).

В  Рљ металлическим Рљ. Рј. относится большинство выпускаемых промышленностью марок стали. Р�сключение составляют стали, РЅРµ используемые РІ силовых элементах конструкций: инструментальные стали,для нагревательных элементов, для присадочной проволоки (РїСЂРё сварке) Рё некоторые РґСЂСѓРіРёРµ СЃ особыми физическими Рё технологическими свойствами. Стали составляют РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ объём Рљ. Рј., используемых техникой. РћРЅРё отличаются широким диапазоном прочности - РѕС‚ 200 РґРѕ 3000 РњРЅ/Рј ²(20-300 РєРіСЃ/РјРј ²) ,пластичность сталей достигает 80%,вязкость - 3 МДж/Рј ².Конструкционные (РІ С‚. С‡. нержавеющие) стали выплавляются РІ конверторах, мартеновских Рё электрических печах. Для дополнительной рафинировки применяются РїСЂРѕРґСѓРІРєР° аргоном Рё обработка синтетическим шлаком РІ ковше. Стали ответственного назначения, РѕС‚ которых требуется высокая надёжность, изготовляются вакуумно-дуговым, вакуумно-индукционным Рё электрошлаковым переплавом, вакуумированием, Р° РІ особых случаях - улучшением кристаллизации (РЅР° установках непрерывной или полунепрерывной разливки) вытягиванием РёР· расплава.

В  Чугуны широко применяются РІ машиностроении для изготовления станин, коленчатых валов, зубчатых колёс, цилиндров двигателей внутреннего сгорания, деталей, работающих РїСЂРё температуре РґРѕ 1200 °С РІ окислительных средах, Рё РґСЂ. Прочность чугунов РІ зависимости РѕС‚ легирования колеблется РѕС‚ 110 РњРЅ/Рј ²(чугаль) РґРѕ 1350 РњРЅ/Рј ²(легированный магниевый чугун).

В  Никелевые сплавы Рё кобальтовые сплавы сохраняют прочность РґРѕ 1000-1100 °С. Выплавляются РІ вакуумно-индукционных Рё вакуумно-дуговых, Р° также РІ плазменных Рё электроннолучевых печах.Применяются РІ авиационных Рё ракетных двигателях, паровых турбинах, аппаратах, работающих РІ агрессивных средах, Рё РґСЂ. Прочность алюминиевых сплавов составляет: деформируемых РґРѕ 750 РњРЅ/Рј ²,литейных РґРѕ 550 РњРЅ/Рј ²,РїРѕ удельной жёсткости РѕРЅРё значительно превосходят стали. Служат для изготовления РєРѕСЂРїСѓСЃРѕРІ самолётов, вертолётов, ракет, СЃСѓРґРѕРІ различного назначения Рё РґСЂ. Магниевые сплавы отличаются высоким удельным объёмом (РІ 4 раза выше, чем Сѓ стали), имеют прочность РґРѕ 400 РњРЅ/Рј ²Рё выше; применяются преимущественно РІ РІРёРґРµ литья РІ конструкциях летательных аппаратов, РІ автомобилестроении, РІ текстильной Рё полиграфической промышленности Рё РґСЂ. Титановые сплавы начинают успешно конкурировать РІ СЂСЏРґРµ отраслей техники СЃРѕ сталями Рё алюминиевыми сплавами, превосходя РёС… РїРѕ удельной прочности, РєРѕСЂСЂРѕР·РёРѕРЅРЅРѕР№ стойкости Рё РїРѕ жёсткости. Сплавы имеют прочность РґРѕ 1600 РњРЅ/Рј ²Рё более. Применяются для изготовления компрессоров авиационных двигателей, аппаратов химической Рё нефтеперерабатывающей промышленности, медицинских инструментов Рё РґСЂ.

  К К. м. относятся также сплавы на основе меди, цинка, молибдена, циркония, хрома, бериллия, которые нашли применение в различных отраслях техники ( см. Бериллиевые сплавы, Медноникелевые сплавы, Молибденовые сплавы) .

 Неметаллические К. м. включают пластики, термопластичные полимерные материалы (см. Полимеры ) , керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину.Пластики на основе термореактивных, эпоксидных, фенольных, кремнийорганических термопластичных смол и фторопластов,армированные (упрочнённые) стеклянными, кварцевыми, асбестовыми и др. волокнами, тканями и лентами, применяются в конструкциях самолётов, ракет, в энергетическом, транспортном машиностроении и др. Термопластичные полимерные материалы - полистирол,полиметилметакрилат, полиамиды, фторопласты, а также реактопласты используют в деталях электро- и радиооборудования, узлах трения, работающих в различных средах, в том числе химически активных: топливах, маслах и т.п.

  Стекла (силикатные, кварцевые, органические), триплексы на их основе служат для остекления судов, самолётов, ракет; из керамических материалов изготовляют детали, работающие при высоких температурах. Резины на основе различных каучуков, упрочнённые кордными тканями, применяются для производства покрышек или монолитных колёс самолётов и автомобилей, а также различных подвижных и неподвижных уплотнений.

  Развитие техники предъявляет новые, более высокие требования к существующим К. м., стимулирует создание новых материалов. С целью уменьшения массы конструкций летательных аппаратов используются, например, многослойные конструкции, сочетающие в себе лёгкость, жёсткость и прочность. Внешнее армирование металлических замкнутых объёмов (шары, баллоны, цилиндры) стеклопластиком позволяет значительно снизить их массу в сравнении с металлическими конструкциями. Для многих областей техники необходимы К. м., сочетающие конструкционную прочность с высокими электрическими, теплозащитными, оптическими и другими свойствами.

  Т. к. в составе К. м. нашли своё применение почти все элементы таблицы Менделеева, а эффективность ставших уже классическими для металлических сплавов методов упрочнения путём сочетания специально подобранного легирования, высококачественной плавки и надлежащей термической обработки снижается, перспективы повышения свойств К. м. связаны с синтезированием материалов из элементов, имеющих предельные значения свойств, например предельно прочных, предельно тугоплавких, термостабильных и т.п. Такие материалы составляют новый класс композиционных К. м. В них используются высокопрочные элементы (волокна, нити, проволока, нитевидные кристаллы, гранулы, дисперсные высокотвёрдые и тугоплавкие соединения, составляющие армировку или наполнитель), связуемые матрицей из пластичного и прочного материала (металлических сплавов или неметаллических, преимущественно полимерных, материалов). Композиционные К. м. по удельной прочности и удельному модулю упругости могут на 50-100% превосходить стали или алюминиевые сплавы и обеспечивают экономию массы конструкций на 20-50%.

  Наряду с созданием композиционных К. м., имеющих ориентированную (ортотропную) структуру, перспективным путём повышения качества К. м. является регламентация структуры традиционных К. м. Так, путём направленной кристаллизации сталей и сплавов получают литые детали, например лопатки газовых турбин, состоящие из кристаллов, ориентированных относительно основных напряжений таким образом, что границы зёрен (слабые места у жаропрочных сплавов) оказываются ненагруженными. Направленная кристаллизация позволяет увеличить в несколько раз пластичность и долговечность. Ещё более прогрессивным методом создания ортотропных К. м. является получение монокристальных деталей с определённой кристаллографической ориентацией относительно действующих напряжений. Весьма эффективно используются методы ориентации в неметаллических К. м. Так, ориентация линейных макромолекул полимерных материалов (ориентация стекол из полиметилметакрилата) значительно повышает их прочность, вязкость и долговечность.

  При синтезировании композиционных К. м., создании сплавов и материалов с ориентированной структурой используются достижения материаловедения.

  Лит.:Киселев Б. А., Стеклопластики, М., 1961; Конструкционные материалы, т. 1- 3, М., 1963-65; Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, под ред. А. Т. Туманова и К. �. Портного, М., 1967; Конструкционные свойства пластмасс, пер. с англ., М., 1967; Резина - конструкционный материал современного машиностроения.