Исследовании прочности

При исследовании переходных режимов в электромеханических- системах с асинхронным двигателем, в отличие от систем с двигателями постоянного тока, можно пренебречь электромагнитными переходными процессами и пользоваться всегда статической характеристикой двигателя, которую удобно представить в виде зависимости движущего момента на валу ротора Ма ог величины скольжения s (рис. 84, а). Аналитическое выражение этой характеристики обычно выражается формулой

При исследовании переходных процессов, связанных с набро-сом (сбросом) нагрузки, момент сопротивления задается в виде

Математическая модель при 'Исследовании переходных и нестационарных режимов турбоустановки в основном представляет собой систему дифференциальных уравнений динамики ротора, паровых объемов камер регулирующей ступени, отборов турбины, парового пространства подогревателей, аккумулирующих емкостей металла и т. д. [Л. 83, 84].

При исследовании переходных процессов тепломассообмена, которые протекают в течение нескольких секунд, использование аппаратуры, применявшейся при изучении стационарного процесса перемешивания теплоносителя в условиях неравномерного теплоподвода по радиусу пучка, неприемлемо. Требованиям быстродействия и малой инерционности системы управления и измерения в этом случае может удовлетворить только специальная автоматизированная система. Поэтому для сбора и обработки экспериментальных данных при нестационарном протекании процесса теплообмена и перемешивания была разработана автоматизированная система (рис. 2.5), состоящая из измерительно-вычислительного комплекса ИВК-2, генератора постоянного тока АНГМ-90, преобразователя давления KWS6A-5, регулятора мощности генератора и преобразователя информации. При подаче с преобразователя информации импульса запуска регулятор мощности в установленных пределах с заданной пос-

При исследовании переходных процессов на интервале времени О <г / <г е переменные и/ следует рассматривать как основные, а tif— как резервуарныс.

При исследовании переходных режимов работы агрегата при нагрузках от небольших до 125 мВт не было обнаружено зон со значительным увеличением переменных напряжений в лопасти. Наибольшие вибрации лопасти, а также наибольшие значения переменных составляющих давлений и напряжений наблюдаются при пусках турбины, при разгоне и при нагрузке 20—30 мВт. Кроме того, некоторое увеличение вибрации и знакопеременных деформаций наблюдалось при мощности N =70-^-80 мВт. Переменные составляющие напряжений в лопасти при всех установившихся режимах работы турбины не превышали о = ±80 кгс/см2; при переходных режимах они могут увеличиваться до о = = ±150 кгс/см2, а при частоте вращения до 120 об/мин увеличиваются до ±200 кгс/см2. При мощности 15—30 мВт наиболее ярко выраженные частоты колебаний лопасти растут с 1 до 10 Гц. При больших мощностях и особенно при мощности 75 мВт преобладающими становятся колебания с частотами 20—100 Гц. Наблюдались также колебания с частотами до 1000 Гц и выше.

Точность расчетов динамических характерис нениям (38) зависит от правильности выбора коэ(, на трение и удар. До настоящего времени нет спе позволяющих определять коэффициенты гидрав входящие в уравнение баланса энергии ГДТ на 1 мах. Поэтому при исследовании переходных ре* ется, что гидравлические потери напора не отлич при установившемся режиме. Это допущение пс зультатами специальных экспериментальных ис 8, 12] и широко используется при расчете пере> причем динамические характеристики, рассчитан циентам потерь, полученным для установившихс но хорошо совпадают с экспериментальными [12,1

При исследовании переходных режимов, снятии динамических характеристик и т. д. осциллографируют числа оборотов ведущего и ведомого валов (3), (8), записывая напряжение якоря тахогенераторов, момент на ведущем и ведомом валах (4), (6) при помощи тензодатчиков сопротивления и токосъемных устройств. Кроме того, на осциллограмме записывается время (9) при помощи отметчика времени или записи напряжения сети переменного тока.

При исследовании переходных процессов с изменением знака скорости применяют систему уравнений

.'47. Крашенинников В. В. О допустимости замены уравнения теплопроводности стенки трубы уравнением баланса тепла при исследовании переходных процессов в теплообменниках. — В кн.: Доклады III конференции НТОЭ и ЭП при ВТИ им. Дзержинского. М., ОНТИ ВТИ, 1970.

Однако при исследовании переходных процессов двигателей начальные условия иногда приходится определять. Это можно сделать если известны характеристики и конструкция элементов исследуемой системы, а также величина и характер возмущающего воздействия на систему.

Эффект увеличения прочности кристалла каменной соли, а также экспериментально наблюдаемые многочисленные случаи преждевременного разрушения конструкций и сооружений при напряжениях, меньших условного предела текучести 00,2, явились цунмым показателем недостаточности развитых представлений о прочности как о постоянной материала. Поэтому при исследовании прочности, начиная с работ А. А. Гриффитса, Дж. И. Тейлора, Е. О. Орована, Дж. Р. Ирвина и др., появилось новое направление, в основе которого лежит детальное изучение самого процесса разрушения. Так как разрушение происходит в результате развития содержащихся в теле реальных дефектов, при оценке прочности нужен учет имеющихся в теле трещин и определение их влияния на прочность.

Особое место занимают микромеханические методы испытаний при исследовании прочности тугоплавких материалов, нагретых до высоких температур. Полученные зави-

33 к траверсе машины. Контрольно-измерительные приборы и системы управления собраны в пульте, снабженном необходимой сигнальной и защитной аппаратурой. Таким образом, установка обеспечивает достаточно достоверные и точные результаты при исследовании прочности и дефор-мативности адгезионной связи.

При исследовании прочности композиционных материалов обычно используют два основных типа распределения *: нормальное и Вейбулла; логарифмически нормальное распределение часто используют при описании разброса данных усталостных испытаний (этот вопрос будет рассмотрен ниже). Основные различия между двумя распределениями и зависимости между основными параметрами каждого из них приведены в табл. 2.

Моделирование применяется почти во всех отраслях науки и в практической деятельности человека. С помощью моделирования решаются самые разнообразные задачи. Не имея возможности в отведенных рамках охватить все случаи, остановимся только на тех вопросах, с которыми приходится сталкиваться при исследовании прочности материалов и конструктивных элементов, работающих в экстремальных условиях силового, теплового и химического воздействия, сосредоточив внимание на наиболее характерных и принципиальных вэпросах, поскольку фактически все испытания на прочность проводятся в условиях, моделирующих работу материала при заданных параметрах механического нагружения, теплового состояния и химического воздействия среды. Однако прежде чем перейти к изложению основных идей теории и практики моделирования, напомним об известных приемах моделирования и о задачах науки о моделировании.

В зависимости от поставленных перед данной наукой задач представляются важными лишь некоторые свойства твердого тела, остальные же оказываются несущественными. Например, при исследовании прочности стекла его диэлектрические свойства не имеют практически никакого значения.

При исследовании прочности сварного шва (в указанном конструктивном выполнении) тонкостенных цилиндров разных наружных диаметров получены следующие результаты:

Динамический анализ зубчатых передач производится с учетом указанных выше факторов, причем из рассмотрения исключаются второстепенные явления, как: изменение угла зацепления зубьев вследствие их деформаций; влияние неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий и кромочного зацепления вследствие перекосов зубчатых колес под нагрузкой; проявление различных погрешностей изготовления и монтажа зубчатых колес. Эти факторы, оказывающиеся существенными при исследовании прочности или точности зубчатых передач, влияют и на динамические процессы в приводе. Однако их влияние имеет для привода в целом обычно локальный характер и при исследовании динамических свойств привода может не учитываться.

При исследовании прочности элементов конструкции сложной геометрии для выявления наиболее напряженных зон оказывается необходимым проводить измерения деформаций в большом количестве точек. В этих случаях используют специальные многоканальные системы, обладающие малым временем коммутации каналов и набором сервисных устройств.

В книге изложены современные методы расчета на прочность, жесткость и долговечность деталей газотурбинных двигателей с учетом нестационарности нагружения, пластичности и ползучести материала. Обобщены экспериментальные данные, накопленные при исследовании прочности авиационных двигателей.

Для армирования монослоя применяют различные волокна: стеклянные, борные, углеродные и др. Большинство из этих волокон являются хрупкими, и поэтому их прочность в большой мере зависит от поверхностных дефектов. Влияние этих дефектов проявляется в виде разброса опытных данных при экспериментальном исследовании прочности волокон постоянной длины. Кроме того, влияние дефектов сказывается и на снижении прочности волокон при увеличении их длины. Таким образом, волокна, которыми армирован монослой, не разрушаются одновременно. Когда степень разрушения наименее прочных волокон достигает определенного уровня, начинается лавинное разрушение волокон. Так, например, установлено, что лавинное разрушение волокон стеклопластика начинается при степени разрушения 10-15 %. Учитывая, что в процессе лавинного разрушения волокон напряжения изменяются в очень узком интервале, можно принять, что деформация армированного пластика, т.е. монослоя в процессе лавинного