Деформации контролируется

Перемещающаяся часть конструкции может быть и не деформированной (участок ВС на рис. 7). Следовательно, перемещения еще не дают полного представления о деформации конструкции.

В результате деформации конструкции отдельные ее точки получают перемещения. Так, например, двухопорная балка, нагруженная силой Р, приложенной посередине пролета (рис. 211), изогнется, как показано штриховой линией. Наибольший прогиб (наибольшее перемещение) / в рассматриваемом случае возникнет в месте приложения силы. Для обеспечения нормальной работы конструкции наибольший прогиб не должен превышать некоторой допускаемой величины, зависящей от назначения конструкции. Расчет, в основу которого положено требование ограничения наибольших упругих перемещений, называют расчетом на жесткость.

Курс сопротивления материалов построен на ряде допущений, которые вводят для того, чтобы несколько упростить изучение явлений, происходящих при деформации конструкции, и получить достаточно удобныедля практики приемы 4 кр

В результате деформации конструкции отдельные ее точки получают перемещения. Так, например, двухопорная балка, нагруженная силой Р, приложенной посередине пролета (рис. 2.1), изогнется, как показано штриховой линией. Наибольший прогиб (наибольшее перемещение) / в рассматриваемом случае возникает в месте приложения силы. Для обеспечения нормальной работы конструкции наибольший прогиб не должен превышать некоторой допускаемой величины, зависящей от назначении конструкции. Расчет, в основу которого положено требование ограничения наибольших упругих перемещений, называют расчетом на жесткость.

Курс сопротивления материалов построен на ряде допущений, которые вводят для того, чтобы несколько упростить изучение явлений, происходящих при деформации конструкции, и получить достаточно удобные для практики приемы и методы расчета элементов конструкций. Получаемые на основе этих допущений результаты расчетов достаточно хорошо согласуются с результатами экспериментальных исследований.

Для этой цели применяются специальные машины, в которых образцы испытуемого материала подвергаются различным деформациям. При этом обычно изучается связь величин деформаций с силами, которые приложены к испытуемому образцу, или, что то же самое (пока деформации происходят медленно), с силами, возникающими в самом образце. Так как для большинства применяемых на практике материалов даже большие силы вызывают сравнительно малые деформации, то машины, применяемые для испытания материалов, должны, с одной стороны, развивать большие силы, а с другой — позволять измерять малые деформации (конструкции этих машин сложны, и мы не будем их здесь описывать). Принцип же их действия ясен из самой цели, для которой они служат. Результаты испытания материалов даются обычно в виде графиков, изображающих связь между деформациями образца и силами, в нем возникающими.

Расчеты на прочность и жесткость, проведенные в предыдущих главах, делались в предположении, что при деформации конструкции между внешними нагрузками и вызываемыми ими внутренними силами упругости имела место устойчивая форма равновесия, т. е. такая, при которой малым возмущающим воздействиям соответствуют малые отклонения статически нагруженной конструкции от первоначальной формы. Нагрузки, при которых происходит потеря устойчивости, называют критически м и, а соответствующие состояния — критическими состояниями. Опасность потери устойчивости особенно велика для легких, тонкостенных конструкций типа гибких стержней, пластинок и оболочек. Явления потери устойчивости весьма разнообразны. Наиболее важны следующие случаи проявления неустойчивости; 1) появление качественно новых форм равновесия; 2) исчезновение устойчивых форм равновесия.

щих в разл. участках спектра элек-тромагн. волн. А. осуществляется, в частности, методами фотографии (см. Аэрофотосъёмка}. АЭРОТЁНК, аэротанк (от аэро... и англ, tank - резервуар, бак),- сооружение для биологической очистки сточных вод с помощью аэробных бактерий. А. оснащён аэраторами, через к-рые подаётся воздух для снабжения кислородом искусственно вносимого активного ила и его перемешивания со сточными водами, в результате чего происходит окисление содержащихся в жидкой смеси органич. загрязнений микроорганизмами активного ила. АЭРОУПРУГОСТЬ - раздел прикладной механики, в к-ром рассматривается взаимодействие ЛА как упругой системы с возд. средой. Возникающие в полёте аэродинамич. силы и моменты вызывают упругие деформации конструкции ЛА, к-рые, в свою очередь, приводят к изменению аэродинамич. сил и моментов. АЭРОФИЛЬТР (от аэро... и фильтр} -сооружение для биологической очистки сточных вод. Устройство А. аналогично устройству биофильтра, от к-рого он отличается большей высотой фильтрующего слоя (до 4 м) и наличием устройства для принудит, вентиляции, что обеспечивает высо-

Принцип самоустановки широко применяется в специальных конструкциях подшипников скольжения и в других сопряжениях машин. Например, сочленение поршня с шатуном в двигателях внутреннего сгорания осуществляется обычно при помощи плавающего поршневого пальца, который обеспечивает свободу поворота поршня относительно шатуна. В двигателях воздушного охлаждения применяют самоустанавливающееся (плавающее) седло клапана, что позволяет обеспечить правильность прилегания пары седло—клапан независимо от деформации конструкции при ее нагреве.

Перемещающаяся часть конструкции может быть и не деформированной (участок ВС на рис. 7). Следовательно, перемещения еще не дают полного представления о деформации конструкции.

Таким образом, для расчета сильфонного компенсатора на малоцикловую усталость необходимо, с одной стороны, располагать кривой разрушающих деформаций при жестком нагружении, полученной на образцах из конструкционного материала, и, с другой стороны, зависимостью (расчетной или экспериментальной) деформации в наиболее напряженной точке гофра от перемещения его концов. При этом для заданных из условий работы конструкции перемещений определяются упругопластические деформации конструкции, и по кривой усталости материала находится разрушающее число циклов нагружения компенсатора в соответствии со схемой, представленной на рис. 4.1.5, в.

происходит неравновесный фазовый переход. В упругой области сохранение постоянства объема при деформации контролируется коэффициентом Пуассона. Значение коэффициента Пуассона для металлов и неметаллов с высокой твердостью, как известно, лежит в достаточно широком интервале (0,17 - 0,22). Согласно [19], максимальное значение v для металлов (лантонидов и некоторых актинидов) близко к жидкости в пределе нулевой вязкости (v=0,5). Таким образом, изменение типа межатомной связи приводит к изменению v в твердом теле в пределах 0,17 - 0,475.

Использование комплекса физических методов исследования показало, что при определенном химическом составе стали происходит образование ячеистой структуры в виде объемных ячеек из карбидов VC. Мультифракталь-ный анализ позволил установить, что этот переход контролируется достижением предельного значения показателя скрытого упорядочения структуры, определяемого 8 If" =0,21. Так что при 8S <0,21 сопротивление пластической деформации контролируется размером зерен, а при 8s >0,21 - размером субзерен.

В [16] экспериментально показано, что зависимость удельной энергии разрушения твердых тел от размеров разрушаемого тела инвариантна к масштабу и типу разрушаемого хрупкого материала (стекло, кварц, мрамор и др.) и ввиду нагружения (бурение, взрыв, дробление, удар, землетрясение). Диапазон изменения масштаба разрушенных тел охватывал 15 пространственных порядков (10"10 -105). Нетрудно показать, что установленные в [15] значения 1/Вх равные 1/2,1; 1/2,6 и 1/3,1 являются корнями обобщенной золотой пропорции, а именно: 1/2,1=0,476=Др2; 1/2,6=0,38=Лр3; 1/3,1=0,323=^. Следовательно при разрушении твердых тел устойчивость микрокластеров с предельно плотностью энергии деформации контролируется законом золотой пропорции, который в данном случае можно представить в виде:

типу I в условиях плоской деформации контролируется критическим значением Kj = Kfc. Если реализуется предельное состояние, связанное с разрушением по типу II, то критерием разрушения является КИо, а по типу III - КШс. Эти критерии отвечают вполне определенным механизмам движения берегов трещины (рисунок 4.26). В условиях плоского напряженного состояния критерием разрушения при отрыве является Кс.

Макроуровень. Неустойчивость разрушения на этом уровне при отрыве в условиях плоской деформации контролируется максимальным размером зоны пластической деформации, являющимся инвариантом к внешним условиям и зависящим только от предела текучести материала (ат) [23]

При переходе в пластическую область в реальных кристаллических телах возникают локальные пластические деформации, поэтому при анализе состояния вещества используют эффективный коэффициент Пуассона УЙТ, который изменяется вследствие как пластической деформации, так и накопления повреждений. Эффект поперечных деформаций отражает основное внутреннее свойство материала - самовоспроизвольно восстанавливать форму в результате ее изменения при внешнем взаимодействии, т.е. сохранять объем при деформации неизменным [19]. При исчерпании этой возможности в локальном объеме происходит неравновесный фазовый переход. В упругой области сохранение постоянства объема при деформации контролируется коэффициентом Пуассона. Значение коэффициента Пуассона для металлов и неметаллов с высокой твер-

Использование комплекса физических методов исследования показало, что при определенном химическом составе стали происходит образование ячеистой структуры в виде объемных ячеек из карбидов VC. Мультифракталъный анализ позволил установить, что этот переход контролируется достижением предельного значения показателя скрытого упорядочения структуры, определяемого o's'^O^l. Так что при 6s <0,21 сопротивление пластической деформации контролируется размером зерен, а при 8SSO,21 -размером субзерен.

При заданном структурном состоянии сопротивление материала деформации связано с условиями мгновенного нагружения (набором постоянных е%\ /г>0), если физические процессы микропластической деформации приобретают стабильную скорость, соответствующую действующему уровню нагрузки, за время, сравнимое с временем изучения интересующих нас явлений. Для металлов, в которых процесс деформации контролируется динамикой дислокаций, влиянием старших производных 8^)(п>1), характеризующих процесс нестабильного движения дислокаций, можно пренебречь при изучении процессов, длительность которых значительно превышает время установления скорости движения дислокаций A/f«5- 1(H° с. Приращение деформации за такое время определяет максимальное различие кривых деформирования в процессах с нулевым и конечным временем установления скорости дислокаций. Кривые совпадают с заданной погрешностью Ае при скорости деформации

Терентьевым [220] было обращено внимание на то, что образованию площадки текучести предшествует образование пластически деформированного приповерхностного слоя размером порядка одного—трех размеров зерна. Распространение автоволн пластической деформации возможно при совместном развитии процессов неустойчивости, вызывающих резкую активизацию пластического течения и упрочнения, способствующего демпфированию течения и возврату [218]. При этом деформируемый материал следует рассматривать как активную среду [180]. В простейшем случае [218] скорость пластической деформации контролируется, с одной стороны, изменением плотности подвижных дислокаций р вследствие размножения аннигиляции, а с другой — обратными напряжениями СУ, (функция а, конкретизируется той или иной моделью упрочнения). Тогда система управляющих уравнений имеет следующий вид [218]:

Кц (поперечный сдвиг), или Кт (антиплоская деформация). Когда напряжения и деформации на фронте трещины достигают критической величины, возникает нестабильность разрушения'. Это критическое состояние при разрушении по типу I в условиях плоской деформации контролируется критическим значением Kl = Kic. Если реализуется предельное состояние, связанное с разрушением по типу II, то критерием разрушения является Кцс, а по типу III — Кщс- Эти критерии отвечают вполне определенным механизмам движения берегов трещины (рис. 91). В условиях плоского напряженного состояния критерием разрушения при отрыве является Кс.

Предельная энергия деформации. Эффекты пластической деформации твердого тела при нагружении проявляются в изменении его объема и формы, а внутренние — в возникновении линейных и сдвиговых деформаций. Жильмо [283] развил идею о том, что поглощенная энергия при деформации контролируется прочностью межатомной связи. Это означает, что данная энергия является фундаментальной характеристикой сопротивления материала разрушению. Приняв, что поглощенная пластической деформацией металла удельная энергия равна поглощенной удельной энергии разрушения совершенного кристалла, Жильмо получил следующее соотношение между теоретической прочностью на отрыв и энергией W: