Градиентов напряжений

Формула (5.1) описывает объемное температурное поле. Оно может быть также плоским Т = Т (х, у, t) или линейным Т = = Т (х, t). Для наглядности температурные поля часто представляют графически в виде изотерм (рис. 5.2, а). Изотермической поверхностью или изотермической линией называется геометрическое место точек тела, имеющих одинаковую температуру. От точки к точке температура тела может изменяться. Изменение температуры в направлении SS на длине бесконечно малого отрезка dS называется градиентом температуры в рассматриваемой

В жидкостях теплота передается конвекцией и теплопроводностью; в газах — в основном конвекцией и радиацией; в вакууме — только радиацией. Закон теплопроводности устанавливает количественную связь между теплопроводностью металла, градиентом температуры и тепловым потоком в твердом теле.

Закон теплопроводности, доказанный в п. 5.1, устанавливает связь между теплопроводностью металла, градиентом температуры и тепловым потоком. Для вычисления температуры точек тела необходимо не только установить тепловой поток, проходящий через рассматриваемое сечение, но и определить количество теплоты, которое поступает в некоторый элементарный объем тела, а также уходит из этого объема. Если количество теплоты в этом

градиентом температуры, убывающим с поверхности в глубину. С конвективными движениями расплава связано образование периодических поверхностных структур (ППС), величина периода которых порядка размера вихря. Выражение для длины волны поверхностных структур

Дробь в (5-Г) представляет собой изменение температуры на единицу пути потока, называется градиентом температуры.

изотермами ^ и tz, взятому по нормали, когда разность Д? и, следовательно, расстояние А/г уменьшаются, стремясь к нулю. Этот предел является производной температуры по нормали к изотерме и называется градиентом температуры (в °С/м):

Рис. 3. Внешний вид хромового конденсата с нитевидными кристаллами на молибденовой подложке с градиентом температуры.

Экспериментально исследованы условия конденсации паров хрома на молибденовой подложке с градиентом температуры для случая реального испарителя на базе цилиндрического тигля. Показана возможность оценки пересыщений паровой фазы над таким испарителем по температуре начала конденсации хрома, представляющей некоторую аналогию «точки росы». При давлениях пересыщенного пара ~2.10~3 торр в температурной зоне конденсатора 1000-^1180° С и пересыщениях в интервале от 0=5 до а=6 • 102 наблюдался рост нитевидных кристаллов хрома. Библ. — 6 назв., рис. — 3, табл. — 1.

Метеорологи называют эту величину адиабатическим градиентом температуры. Для сухого воздуха 7 — 1,14 и М=28,96; тогда — (d7"/dz)—9,9-10-3°С/см, или сухоадиабатиче-ский градиент приблизительно равен 1 °С/ /100 м. Это — интенсивность, с которой температура сухого воздуха будет уменьшаться в зависимости от высоты вплоть до самой границы тропопаузы, а далее, как уже говорилось в гл. 12, температура начнет возрастать. В случае влажного воздуха дело обстоит сложнее, поскольку изменения температуры приводят к изменениям относительной влажности, что сопровождается выделением или поглощением теплоты вследствие фазовых переходов. Из-за того что эти явления зависят от начальных значений температуры и относительной влажности, не представляется возможным вывести единое численное значение влажно-адиабатического градиента температуры. Достаточно сказать, что он может существенно отличаться от значения ГС/100 м, полученного для сухого воздуха.

потока д час.мг I в какой-либо точке и градиентом температуры yi в той же точке тела:

Температурные напряжения, вызванные градиентом температуры по толщине стенки трубы из пластичной стали, не приводят к разрушению. Только при явно циклическом характере изменения температурных напряжений с числом циклов, намного превышающим обычное число пусков и остановов котла за весь срок службы, может происходить разрушение труб котла от усталости. Поэтому температурные напряжения не учитываются при расчете труб котла на прочность. Там, где по условиям работы неизбежны циклические изменения температурных напряжений (в частности, в трубах НРЧ), ограничивают толщину стенки труб и тем самым ограничивают тепловые напряжения.

вблизи вершины трещины показали,, что в плоскости трещины у — О достигаются весьма высокие растягивающие напряжения о„ и гидростатические напряжения о (рис. 47.3)i [392,393]. При этом существенным для описания диффузии водорода в металле является то, что максимальные значения напряжений достигаются не на границе пластической зоны при х = гу •—- jfTYof, как считалось ранее, а гораздо ближе к вершине трещины — на расстоянии ж™, примерно равном удвоенной величине раскрытия трещины в ее вершине б ~ К2/(Еаг). Это обуславливает наличие высоких градиентов напряжений вблизи вершины трещины, оказывающих влияние на диффузию водорода, что описывается уравнением

Итак, после воздействия на поверхность детали искровым разрядом в материале создаются участки с измененной и неизменной структурой на разной глубине от поврежденной поверхности. Это может сопровождаться растрескиваниями материала на глубину до 0,5 мм из-за возникновения в поверхностном слое растягивающих напряжений в результате неоднородного нагрева материала при нанесении повреждения, возникновения высоких градиентов напряжений, что приводит к появлению растрескиваний. В исследованных сечениях зон с поврежденной поверхностью после наработки дисков в эксплуатации до 4066 ч после нанесения повреждений в ремонте развития усталостного разрушения не обнаружено. Этот вывод подтвержден в результате выполненных усталостных испытаний образцов с дефектами после различной наработки дисков в эксплуатации.

окне коэффициенты концентрации в образце и хвостовике лопатки. LIB = 26; Lo<=2nRo, где Ь—размер хвостовика в направлении, перпендикулярном чертежу; Ка ~- радиус, до которого углубляется надрез на образце. . . , Был произведен расчет безразмерных градиентов напряжений и a
Кроме описанных выше двух основных разновидностей анализа при помощи простых моделей, подробно обсуждаемых в последующих разделах, имеются другие подходы к проблеме предсказания механических свойств композита по свойствам его компонентов. Это в основном полуэмпирические методы. Для обработки известных экспериментальных результатов с целью получения эмпирических зависимостей применялись различные функциональные зависимости с неопределенными параметрами, в частности степенные законы. Подобные формулы обычно выражают связь между напряжениями и деформациями через физические параметры, такие, как объемная доля включений и характеристики компонентов композита. Сами напряжения и деформации могут быть локальными, но чаще они берутся средними по объему композита. В обоих случаях такой анализ не является истинно микромеханическим, потому что он не дает локальных градиентов напряжений и деформаций внутри композита. Преимущество такого подхода состоит прежде всего в том, что он позволяет получить простые инженерные оценки зависимости напряжений от деформаций в композите— информацию, являющуюся исходной для большинства макромеханических исследований или анализа структур как слоистых.

оси х и реже по направлению оси у. Двести семьдесят два треугольных элемента были выбраны различными по величине— достаточно малыми в областях ожидаемых высоких градиентов напряжений и деформаций и большими вне этих областей.

Одной из наиболее удобных конфигураций образца для исследования свойств анизотропного композита является тонкостенная трубка постоянной толщины. Определить напряженное состояние такого образца достаточно просто, условие однородности распределения напряжений выполняется с очень высокой точностью, усилия в захватах самоуравновешены и подчиняются принципу Сен-Венана; свободные края, вызывающие возникновение высоких градиентов напряжений, отсутствуют; путем приложения осевой растягивающей нагрузки, крутящего момента и внешнего или внутреннего давления в таком образце можно создать любой вид плоского напряженного состояния. Методика

(1/2) (аао-_1Т) практически постоянным для различных градиентов напряжений.

Выбор образца и динамометра для квазистатических испытаний с высокой скоростью деформации диктуется требованием достоверной регистрации напряжений и деформаций для одного и того же объема материала. Для измерения напряжений в образце обычно используется последовательно соединенный с ним или выполненный вместе с образцом упругий динамометр, упругая деформация которого при испытании позволяет определить величину нагрузки. Напряжения в динамометре определяются усилием в области стыка образца и динамометра, и появление градиентов напряжений в них нарушает соответствие регистрируемой нагрузки и деформации на расчетной длине образца. Для устранения этого несоответствия необходимо обеспечить однородное распределение деформации по длине образца и неискаженную регистрацию усилия в нем.

В общем случае при наличии градиентов Напряжений все точки, в которых при данной величине нагрузки относительные разности хода (и, соответственно наибольшие касательные напряжения) одинаковы, представляются одновременно темными и образуют темную полосу интерференции. Эти полосы, являющиеся геометрическим местом точек одинаковых наибольших касательных напряжений, называются изохромами (или просто полосами). Свойства изо-хром рассмотрены в [1] 1)'. В случае использования белого света изохромы представляют собой полосы одинакового цвета. При монохроматическом свете изохромы представляют собой темные полосы, так что при повышении нагрузки небольшими ступенями чйсло'полос постепенно увеличивается, как это показано на фиг. 3.4. Новые полосы возникают в точках, имеющих

Более важные результаты при исследовании влияния вязко-упругости на двойное лучепреломление дает испытание образцов не при одноосном, а при плоском напряженном состоянии и при наличии градиентов напряжений. Для этой цели годится круглый диск, сжатый вдоль диаметра [7].

4. Бабенкова Э. В., Булгаков Э. Б., Френкель И. Н. Определение коэффициента формы зуба и градиентов напряжений при плоском напряженном состоянии зубчатых передач. — Вестник машиностроения, 1972, № 1: с. 23—26.