Глубоководных аппаратов

Одно из следствий научно-технической революции заключается в резком повышении требований к точности расчетов, что, в свою очередь, требует более полного учета всех физических особенностей рассматриваемых задач. Как правило, прикладные задачи, связанные с исследованием колебаний стержней, требуют знания статического напряженно-деформированного состояния. Это существенно осложняет решение уравнений движения, так как требует решения уравнений равновесия — определения вектора состояния в статике, компоненты которого входят в качестве коэффициентов в уравнения малых колебаний. В консервативных задачах статическое напряженно-деформированное состояние влияет в основном только на спектр частот, изменяя их числовые значения. В неконсервативных задачах, например в задачах взаимодействия стержней с потоком воздуха или жидкости, статическое напряженно-деформированное состояние влияет не только на спектр частот (на мнимые части комллексных собственных значений), но и на критические состояния стержня (на действительные значения комплексных собственных значений), что, конечно, необходимо учитывать при расчетах. Во второй части книги, так же как и в первой, основные теоретические положения и методы решения иллюстрируются конкретными примерами, способствующими более глубокому пониманию излагаемого материала.

Хотя изложение материала ориентируется в основном на металлы е* ОЦК-решеткой, представляет интерес сравнение механических свойств^ металлов с различными типами решеток. Такое сравнение раскрывает многообразие факторов, определяющих свойства металлов, выделяет наиболее важные из них, способствует более глубокому пониманию отдельных деталей механизмов упрочнения и т. д. Так, при сравнительном анализе напряжений начала течения, параметров упрочнения и разрушения металлов и сплавов с наиболее распространенными ОЦК-, ГЦК- и ГПУ-решетками необходимо учитывать следующие факторы:

Вероятностные критерии, используемые для расчета традиционных материалов и конструкций, обычно применимы и к композитам. Возникающие различия носят больше количественный характер. Это особенно заметно в современный период ускоренного развития композиционных материалов, когда еще не достигнута полная стандартизация их изготовления, переработки и способов испытания. Трудности появляются из-за некоторых характерных свойств композитов, в особенности из-за различного, в общем случае, характера разрушения материала в каждом из главных направлений его симметрии и отсутствия текучести, встречающегося и у некоторых металлических материалов. Последний факт и является в значительной степени причиной, порождающей необходимость рассмотрения несущей способности конструкции с вероятностных позиций. Нельзя сказать, что к этому вынуждают какие-то присущие лишь композитам свойства; использование однородных изотропных материалов, обладающих хрупкостью, приводит в конце концов к аналогичной ситуации. Помимо этого, вероятностный подход, независимо от природы рассматриваемых материалов, является наиболее рациональным и универсальным методом, пригодным в любых случаях. Как отмечено Хагеном [16], статистические методы расчетов приводят к более глубокому пониманию физической картины рассматриваемых явлений, где бы они не применялись.

«Основы теории проектирования станков-автоматов» стали первой в литературе по автоматизации книгой, не просто систематизирующей описания различных конструкций или прикладные методы расчета и конструирования механизмов, а освещающей общие проблемы построения и развития автоматов. Шаумян попытался раскрыть в ней сущность автоматостроения на основе количественного математического анализа. По существу, он впервые поставил задачу не просто дать конструктору количественную информацию или рецепты решения прикладных задач, а научить его более глубокому пониманию сущности процессов автоматостроения. Не удивительно, что данная работа вызвала большой интерес читателей —

Усложнение расчетов в связи с развитием машин потребовало включения в них сведений, выходящих за рамки курсов по теоретической механике! Это побудило автора сконцентрировать общие сведения механики в настоящем труде, методически отделив его от специальных курсов по машинам. По мнению автора, это, с одной стороны, может послужить более глубокому пониманию общих начал механики в расчетной технике машин и, с другой стороны, лучше понять трудности разработки проектных расчетов машин, которые должны приближаться к реальным условиям, что считается, по существу, конечной целью расчетов машин. С этой целью в настоящем труде уделено большое внимание определениям основополагающих понятий механики, их физической сущности, терминологии, моделям звеньев машин и рабочих процессов.

Приведенные формулы получены для воды и распространяются только на диапазоны исследованных геометрических и режимных параметров. Для получения соотношения, справедливого для расчета интенсивности теплоотдачи в широком спектре режимов двухфазных течений на испарительном участке ЗПГК, сначала проанализируем закономерности гидродинамики и теплообмена на аналогичном участке прямотрубного парогенерирующего канала. В предыдущем параграфе было показано, что в змеевиках реализуются те же режимы двухфазного течения, что и в прямых трубах. Так как закономерности гидродинамики и теплоотдачи в прямых трубах изучены гораздо полнее, чем в змеевиках, то их предварительный анализ способствует более глубокому пониманию механизма теплоотдачи при аналогичных условиях в змеевиках.

Книга имеет целью способствовать более глубокому пониманию и лучшему выполнению работ по центрированию турбин и вращающихся механизмов на тепловой электрической станции. Особенностями книги является то, что в ней наряду с изложением операций по проверке и исправлению центровки даются разъяснения и теоретические обоснования основных принятых в практике приемов работы, приводятся аналитический и графический методы расчета и таблицы для упрощения и ускорения работы по расчетам отдельных операций и центрирования агрегата в целом. В ответах (примерах) на поставленные в книге вопросы, как выполнить разнообразные работы по центрированию, использован имеющийся большой опыт ремонтных и монтажных организаций, а также заводов-изготовителей оборудования.

В историческом аспекте человек сначала научился хозяйственному применению некоторых природных материалов, таких как камень, дерево, глина, растительные волокна и животные ткани. На следующей, более высокой стадии своего развития он научился плавить металлы и делать стекло. Однако только в последнее время, благодаря более глубокому пониманию физических, химических и биологических свойств различных веществ, а также достижениям в технологии появилась возможность получать материалы и изделия с заданными свойствами, т. е. удовлетворяющие конкретным требованиям. Такими свойствами обладают композиты, новые материалы, конструируемые гением человеческой мысли.

В последнее время вышло несколько специальных книг, посвященных аморфным металлам {10—15]. Наряду с ними предлагаемая книга будет способствовать более глубокому пониманию проблем, связанных .с этой отраслью науки и техники.

2) рассмотрение причин значительных отклонений приводит к более глубокому пониманию процесса диффузии, а также к появлению новых представлений о механизме диффузии.

Указанные выше синергетические модели не только позволяют формально описать процесс образования дислокационных структур, но и способствуют более глубокому пониманию физической природы деформационного упрочнения [190]. Переход от ранней стадии деформационного упрочнения к установившейся стационарной стадии, на которой практически отсутствует эффект упорядочения, можно объяснить стремлением системы (деформируемого твердого тела) к минимуму своей внутренней энергии.

Прогресс в теории неупругого деформирования, отмечаемый в последние два-три десятилетия, в существенной мере связан с актуальностью проблемы малоциклового разрушения для многих тепло-напряженных и высоконагруженных конструкций современной техники. Необходимость расчета полей напряжений и деформаций при изменяющихся нагрузках и температурах потребовала переоценки простейших классических теорий пластичности и ползучести с точки зрения возможности отражения ими множества деформационных эффектов, которые при однократном нагружении не проявляются или признаются малосущественными. Оказалось, что разработка теории неупругого деформирования, удовлетворяющей новым требованиям, связана с немалыми принципиальными трудностями; значительные затруднения возникали также при реализации поцикловых расчетов кинетики деформирования в связи с исключительно большой их трудоемкостью. На определенном этапе это предопределило преимущества приближенного подхода к оценке несущей способности конструкций, опирающегося на представления и методы предельного упругопластического анализа. Развитие, которое получил этот подход за последние десятилетия [16, 20], обеспечило ему довольно высокую эффективность при решении прикладных задач. С другой стороны, полученные в рамках теории приспособляемости (и ее дальнейшего обобщения — теории стационарных циклических состояний) четкие представления о различных типах поведения конструкции способствовали более глубокому пониманию многих характерных особенностей повторно-переменного деформирования.

Проекты новых космических кораблей, самолетов, ракет, глубоководных аппаратов, сосудов давления, новых видов вод-

К оболочковым негабаритным сооружениям также можно отнести кожухи доменных печей, корпуса цементный печей, гидрокамеры для испытаний глубоководных аппаратов, корпуса атомных реакторов и другие сварные конструкции.

Композиционные материалы также могут быть подразделены на несколько групп в зависимости от вида применяемой арматуры и связующего. В качестве арматуры для изготовления пространственно-армированных материалов широко применяют обычные и высокомодульные стекловолокна. Для этих же целей используют высокомодульные углеродные волокна, причем преимущественно для изготовления материалов 2—4-й групп, применяемых для создания несущих нагрузку тепловых экранов летательных, космических и глубоководных аппаратов [90, 110, 122]. Для создания указанных групп пространственно-армированных композиционных материалов могут быть использованы и другие виды высокомодульных волокон, что обусловливается назначением и условиями их работы [15, 97, 116, 124, 125].

Существует ряд специальных схем плетения с поперечным усилением: схемы интегрально тканых сотовых конструкций с прямоугольными (рис. 1.5, а) и треугольными (рис. 1.5, б) ячейками. Подобные схемы армирования используют при создании материалов для глубоководных аппаратов и сопл ракет [95, 107], высокопрочных при всестороннем сжатии оболочек [16] и других конструкций. Материалы с более сложными схемами армирования применяют для несущих нагрузку тепловых экранов летательных аппаратов [91].

К оболочковым негабаритным сооружениям также можно отнести кожухи доменных печей, корпуса цементный печей, гидрокамеры для испытаний глубоководных аппаратов, корпуса атомных реакторов и другие сварные конструкции.

Общее описание конструкций с легким заполнителем, представленное в разделе VII гл. 4, справедливо и для трехслойных оболочек, диапазон применения которых простирается от панелей фюзеляжа самолета, комовой пологой сферической переборки космического корабля Аполлон и элементов конструкций глубоководных аппаратов до строительных перекрытий и куполов. - Поскольку традиционные (симметричные относительно срединной поверхности и имеющие изотропные несущие слои) трехслойные оболочки подробно описаны в книге Плантема [224] и в руководстве [76], основное внимание здесь уделено следующим вопросам, недостаточно полно отраженным в этих работах: 1) большим прогибам; 2) многослойным конструкциям; 3) конструкциям с обшивками из композиционных материалов.

щийся, главным образом, в качестве плавучего материала для глубоководных аппаратов, подверженных действию высокого гидростатического давления. Синтактический пенопласт состоит из матрицы на полиэфирной смоле и небольших полых сфер из стекла или фенола, предназначенных для оказания противодействия высоким разрушающим давлениям. Несколько коммерческих судостроительных фирм применяют смесь на синтактном пенопласте в качестве заполнителя панелей со слоистой структурой, так как она легко наносится на поверхности .сложной формы. Иногда для снижения массы добавляется легкий наполнитель, например вермикулит.

можно изготовлять детали крыла и обшивки самолетов, лонжероны, опоры и лопасти вертолетных винтов. Использование углеалю-миния в деталях оболочек корпусов и для лопаток компрессоров авиационных газотурбинных двигателей позволит реализовать высокую жаропрочность этого материала. Дальнейшее снижение стоимости углеалюминия, несомненно, приведет к использованию его в деталях транспортных машин, глубоководных аппаратов и вращающихся деталях генераторов электрического тока.

Применение композиционных материалов в судостроительной промышленности весьма целесообразно для деталей корпусов облегченных судов, судовых турбин, оболочек глубоководных аппаратов и др. Применение таких композиций увеличивает грузоподъемность и срок службы.

Композиционные материалы также могут быть подразделены на несколько групп в зависимости от вида применяемой арматуры и связующего. В качестве арматуры для изготовления пространственно-армированных материалов широко применяют обычные и высокомодульные стекловолокна. Для этих же целей используют высокомодульные углеродные волокна, причем преимущественно для изготовления материалов 2—4-й групп, применяемых для создания несущих нагрузку тепловых экранов летательных, космических и глубоководных аппаратов [90, 110, 122]. Для создания указанных групп пространственно-армированных композиционных материалов могут быть использованы и другие виды высокомодульных волокон, что обусловливается назначением и условиями их работы [15, 97, 116, 124, 125].

Существует ряд специальных схем плетения с поперечным усилением: схемы интегрально тканых сотовых конструкций с прямоугольными (рис. 1.5, а) и треугольными (рис. 1.5, б) ячейками. Подобные схемы армирования используют при создании материалов для глубоководных аппаратов и сопл ракет [95, 107], высокопрочных при всестороннем сжатии оболочек [16] и других конструкций. Материалы с более сложными схемами армирования применяют для несущих нагрузку тепловых экранов летательных аппаратов [91].