Главная --> Справочник терминов


Распределения напряжения Только на основе литьевых некристаллизующихся полиуретанов сложноэфирной природы удалось получить прозрачные, оптически чувствительные полимеры с модулем Юнга от 1 до 103 МПа. Эти полиуретаны успешно используются для изучения распределения напряжений. Например, применение их в модельных конструкциях для определения давления горных пород на шахтные крепления позволяет повысить безопасность работы шахтеров.

расхождения данных по концентрации радикалов ^V(R) при разрыве сравнительно прочных волокон (табл. 6.2) служат иллюстрацией такого положения. Эту концентрацию следует учитывать лишь при оценке однородности распределения напряжений среди различных микрофибрилл и состояния напряженности материала в пределах отдельной микрофибриллы. В последнем случае при наличии возможной дефектной зоны происходит ее ускоренный рост, и, чем шире фаза материала с пространственно-однородно-распределенными разрывами цепей, тем больше число тех из них, которые находятся в состоя-

Из двух основных механизмов образования субмикротрещин [28], с учетом противоречий механизма Закревского [17] и морфологических данных [58], втягивание концов микрофибрилл, по-видимому, можно считать логическим объяснением вскрытия пустот постоянной формы. В то же время это означает, что возникновение субмикротрещин является процессом, по существу не зависящим от разрыва цепей или от образования концевых групп [220]. Пустоты образуют структурные нерегулярности и сами по себе вносят вклад в общую неоднородность распределения напряжений и деформаций. Их непосредственное влияние как потенциальных концентраторов напряжения на ускорение разрыва цепи слабое и неэффективное. Такой вывод опирается на следующие факты:

воздухе. Предварительное выдерживание образца в течение 3 ч в воде вызывало дополнительное уменьшение прочности на 3%- Погружение образца в водные растворы NaOH и НС1, обладавшие значениями рН, большими 2,5, оказывало такое же влияние на прочность, как и вода. Однако в интервале значений рН от 2 до 0 прочность линейно уменьшалась в зависимости от уменьшения рН, причем потери прочности достигали 20 % • Замечено, что предварительное выдерживание волокна в окружающей среде до проведения испытаний на усталость (путем вращения на проволоке) не оказывало подобного сильного влияния на выносливость. Данное явление можно объяснить медленными скоростями роста начинающейся на поверхности усталостной трещины, при которых агенты из окружающей среды успевают проникнуть в область роста трещины [211]. При частичном проникновении жидкости или пара в матрицу возникают градиенты концентраций, которые действительно оказывают прямое механическое действие вследствие неоднородного набухания или косвенное действие вследствие неоднородной релаксации или распределения напряжений. Подобные действия даже усиливаются в присутствии температурных градиентов и могут вызвать быстрое образование обычных трещин и трещин серебра. В случае медленного проникновения окружающей среды в однородную матрицу с достаточно перепутанными цепями вынужденные напряжения обычно снимаются упругими или вязкоупругими силами. Например, в листах поликарбоната после проведения искусственных погодных испытаний не обнаруживаются трещины даже после воздействия суровых температурно-влажностных циклов [212]. Однако за относительно короткий период, 30—32 мес, естественных погодных испытаний на стороне, обращенной к солнечным лучам, возникала сетка поверхностных микротрещин. Путем сравнения с искусственным ультрафиолетовым облучением образцов авторы работы [212] смогли показать, что фотохимическая деградация поверхностных слоев вносит дефекты в материал и снижает прочность полимера в такой степени, что вызванные физически неоднородные напряжения стимулировали образование микротрещин, а не рассасывание неоднородностей. Влияние жидкой среды на образование обычной трещины и трещины серебра будет рассмотрено в разд. 9.2.4 (гл. 9).

12. Кособукин В. А. Вычисление функции распределения напряжений по меж-

Третий вопрос относится к проблеме эффективного использования накопленных к настоящему времени результатов по численному решению технических задач инженерами и проектировщиками, не имеющими специальной подготовки в области механики, численных методов и ЭВМ. Возник данный вопрос в связи с достижениями в области электронного машиностроения и математического обеспечения ЭВМ — появлением новых эффективных средств отображения информации, несложных в обращении диалоговых систем общения с ЭВМ и развитием самих ЭВМ и структуры их программного обеспечения. В настоящее время ведется интенсивная работа по переработке имеющихся пакетов прикладных программ в системы, которые после несложной процедуры ввода очевидной и наглядной информации — координат точек (или характерных точек) границы области, иптепсивностей приложенных внешних воздействий н т. д.— выдают в столь же наглядной форме (в виде графиков на дисплеях, графопостроителях) распределения напряжений, деформаций, перемещений, температуры и других параметров в заранее намеченных сечениях конструкции. Ясно, что подобные системы помимо оказания помощи проектировщикам и инженерам позволяют вести качественные исследования физико-механических явлений, именно поэтому такие системы получили название автоматизированных систем научных исследований — АСНИ. Пример одной из небольших АСНИ в теории упругости будет описан в § 4.5.

принимают форму сосуда, в котором находятся, создают давление на стенки и вытекают из отверстия. Подобно твердым телам они испытывают напряжения сдвига (именно поэтому сыпучие материалы могут существовать в виде куч), обладают определенной прочностью сцепления частиц и проявляют неравномерность распределения напряжений после приложения нагрузки в одном направлении. В отличие от жидкостей напряжение сдвига в сыпучих материалах пропорционально скорее нормальной нагрузке, чем скорости деформации, а в отличие от твердых тел напряжение сдвига — обычно величина неопределенная, и о ней можно сказать только, что она подчиняется неравенству

С учетом сложности распределения напряжений в уплотненном материале р" должен зависеть от свойств сыпучего материала, геометрии уплотненного образца и возможной предыстории нагруже-ния. Поэтому уравнение (8.9-2) следует рассматривать как оценочное эмпирическое соотношение для получения некоторых средних значений.

Экспериментальное подтверждение уравнения (8.11-2) было дано Спенсером [25], предложившим также его теоретический вывод, в котором учитывалось число дискретных точек контакта между твердым материалом и ограничивающими его стенками. Исходя из изотропного распределения напряжений (К. — 1), авторы получили выражение, аналогичное уравнению (8.11-2):

Итак, приведенный выше пример иллюстрирует важную роль реологических свойств смешиваемых компонентов, поскольку реологические свойства определяют характер распределения напряжений в зазоре между цилиндрами. Напряжение сдвига обратно пропорционально квадрату радиуса, т. е. т ~ 1/р2. Этим течение в зазоре между коаксиальными цилиндрами отличается от течения между параллельными пластинами, где напряжение постоянно. (Разумеется, при малой кривизне таким различием можно пренебречь.) Поэтому у стенки внутреннего цилиндра напряжение сдвига велико, а у стенки внешнего цилиндра — мало, результатом чего и являются высокая у стенки внутреннего цилиндра и низкая у стенки внешнего цилиндра скорости сдвига ньютоновской жидкости. Однако, если жидкость имеет неньютоновский характер течения (аномально-вязкая жидкость), то вязкость тоже меняется по сечению зазора: у внутреннего цилиндра она относительно низкая, а у внешнего — относительно высокая. Поэтому чтобы поддерживать требуемое распределение напряжений, скорость сдвига у стенки внутреннего цилиндра нужно увеличивать, а у стенки внешнего цилиндра — уменьшать, вследствие чего ФРД будет расширяться.

Возможно, наиболее серьезным допущением в модели Дарнелла и Мола является предположение об изотропности распределения напряжений. Возвращаясь к разд. 8.9, можно предположить, что распределение напряжений в канале червяка достаточно сложное. Шнейдер впервые попытался учесть неизотропность распределения давлений [17 1. Предполагая существование некоторого определенного соотношения между сжимающими напряжениями во взаимно перпендикулярных направлениях и принимая во внимание геометрию твердой пробки, он получил более реальное распределение напряжений, при котором давление, воздействующее со стороны нерасплавленного полимера на гребни, сердечник червяка и поверхность цилиндра, имело различные значения и было меньше, чем давление вдоль оси винтового канала. Отношение между первым и последним составляло примерно 0,3 — 0,4.

В вязкоупругих моделях сплошных сред, рассмотренных в данном разделе, используются теория высокоэластического состояния и принцип температурно-временнбй суперпозиции. При этом неявно принимается молекулярная природа вязко-упругого поведения материала, но явно не вводятся такие неконтинуальные понятия, как дискретность вещества, неравномерность структуры, упорядочение молекул, анизотропия молекулярных свойств, распределение молекулярных напряжений и накопление энергии деформации. Если отдельные акты молекулярного масштаба и неравномерность распределения напряжения или деформации незаметны или не представляют большого интереса, то вполне допустимо представление твердого тела как сплошной среды.

— уравновешиванию получающихся в результате неодно-родностей распределения напряжения и, таким образом,

В ряде исследований [76, 77] использовался другой метод — анализ Найта распределения напряжения вдоль трещины серебра. Однако совсем недавно Верхойлпен-Хейманс [157] указал, что большей частью неизвестное реологическое поведение материала трещины серебра и области при ее вершине оказывает такое сильное влияние на расчетное поле напряжений, что в настоящее время результаты этого метода нельзя оценить однозначно.

Загрузочное устройство, изображенное на рис. 8.9, имеет размеры: угол конусности 40°, ha = 41,91 см, hz = 45,72 см и радиус цилиндрической секции 15,24 см. Устройство загружено сыпучим материалом со следующими свойствами: рь = 775 кг/м3, б = 50° и РШ= 20°. Проделайте следующее: 1) рассчитайте давление у основания цилиндрической секции; 2) постройте график распределения напряжения по вертикали; 3) рассчитайте давление на уровне ht = 12,7 см; 4) сравните полученные результаты с экспериментальными данными Уолкера [11].

Далее воспользуемся условием равновесия для сил и моментов. Поскольку давление увеличивается по мере удаления от загрузочной воронки, составим уравнение равновесия для дифференциального элемента (рис. 12.11). Силы, действующие на элемент пробки, можно выразить через коэффициенты трения, размеры червяка и дифференциал давления, который уравновешивает все остальные силы и моменты. Для изотропного распределения напряжения справедливы выражения

Работа под вакуумом. При вакуумной перегонке или возгонке применяют только круглодонные колбы, так как плоскодонные могут под вакуумом лопнуть из-за неравномерного распределения напряжения в стекле. Схема простого устройства для создания среднего вакуума (порядка 0,01—1 мм рт. ст.) приведена на рис. 51. Внезапный впуск воздуха в нагреты и прибор может разорвать его. При всех работах под вакуумом следует пользоваться защитны м и очками.

Влияние толщины клеевого слоя на прочность зависит также от характера нагружения и распределения напряжения в соединениях. При чистом сдвиге (сдвиг при кручении) прочность соединений значительно меньше зависит от толщины пленки, чем при других видах напряженного состояния. Так, при увеличении толщины на 1,5—2 порядка прочность соединений при кручении снижается на 15%, а при равномерном отрыве и сдвиге— на 45 и 65°/о соответственно. В общем случае проявление «масштабных» и других эффектов зависит от возможности перераспределения напряжений при нагружении, т. е. от скорости протекания релаксационных процессов в отвержденном клее. Скорость релаксации напряжений определяется химическим составом и топологической структурой сетки, а также физическим состоянием пленки. В стеклообразном состоянии эти факторы оказывают большее влияние на прочность соединений, чем в области Тс и выше.

Наличие «пика» напряжений по кромкам, а также краевых эффектов по ширине обусловливает неравномерный характер распределения напряжения по площади склеивания. Кроме того, силы, действующие на два склеиваемых листа, находятся не на одной прямой — линия их действия смещена относительно друг друга на величину (6[+62)/2 (где 6i и 62 — толщина склеиваемых листов) [106, с. 16]. Поэтому на клеевое соединение дополнительно действует изгибающий момент.

Влияние толщины клеевого слоя на прочность зависит также от характера нагружения и распределения напряжения в соединениях. При чистом сдвиге (сдвиг при кручении) прочность соединений значительно меньше зависит от толщины пленки, чем при других видах напряженного состояния. Так, при увеличении толщины на 1,5—2 порядка прочность соединений при кручении снижается на 15%, а при равномерном отрыве и сдвиге— на 45 и 65°/о соответственно. В общем случае проявление «масштабных» и других эффектов зависит от возможности перераспределения напряжений при нагружении, т. е. от скорости протекания релаксационных процессов в отвержденном клее. Скорость релаксации напряжений определяется химическим составом и топологической структурой сетки, а также физическим состоянием пленки. В стеклообразном состоянии эти факторы оказывают большее влияние на прочность соединений, чем в области Тс и выше.

Наличие «пика» напряжений по кромкам, а также краевых эффектов по ширине обусловливает неравномерный характер распределения напряжения по площади склеивания. Кроме того, силы, действующие на два склеиваемых листа, находятся не на одной прямой — линия их действия смещена относительно друг друга на величину (61+62) /2 (где 6i и 62 — толщина склеиваемых листов) [106, с. 16]. Поэтому на клеевое соединение дополнительно действует изгибающий момент.

где Т — абсолютная температура; R — универсальная газовая постоянная; [/о — энергия активации процесса разрушения в отсутствие напряжения; Y — структурно-чувствительный параметр, характеризующий равномерность распределения напряжения по молекулярным цепям.

Метод рентгенографического определения модулей упругости кристаллической решетки основан на регистрации величины смещения характерного межплоскостного расстояния Ad от исходного положения d0 в зависимости от величины статического напряжения о, действующего на высокоориентированный образец полимера. Значения Е ц и Е± рассчитывают с помощью стандартных соотношений Е ц = = 0y/(Ad/d0) и ?_,_= a^/(&dld0), где Оц и о±—значения растягивающего напряжения, действующего на образец при его нагружении соответственно вдоль и перпендикулярно оси макромолекулы. Относительная погрешность значений Е« и Е ± (табл. 6.4) составляет 3—5 %, а точность абсолютных значений зависит от гомогенности распределения напряжения в образце согласно модели последовательного соединения кристаллических и аморфных участков.




Рассмотрение молекулярных Радиационного инициирования Рассмотреть подробнее Рассмотрим последовательно Рассмотрим структуру Рассредоточения положительного Растягивающего напряжения Растяжении относительное Растяжении вулканизатов

-
Яндекс.Метрика