Интенсивность поглощения

ных свойств материала. Распределение напряжений и смещений в этой области отличается от упругого распределения. В схеме квазихрупкого разрушения принимается, что область нелинейных эффектов мала сравнительно с длиной трещины. Это позволяет считать, что размер этой области и интенсивность пластических деформаций в ней целиком контролируются коэффициентом интенсивности К и пределом текучести ао,2. Эта область мала настолько, что поле напряжений вокруг нее все еще описывается асимптотическими формулами.

В действительности для большинства реальных материалов в малой области конца разреза из-за больших напряжений возникает зона проявления нелинейных свойств материала, в которой распределения напряжений и смещений отличаются от упругого. В схеме квазихрупкого разрушения (Орован, Ирвин) принимается, что зона нелинейных эффектов мала по сравнению с длиной трещины. Это позволяет считать, что и размер данной зоны, и интенсивность пластических деформаций в ней целиком контролируются коэффициентом интенсивности напряжений, пределом текучести и коэффициентом упрочнения, а поле напряжений вокруг пластической области описывается асимптотическими формулами.

Перед концом трещины для большинства реальных материалов возникает более или менее развитая пластическая зона, причем даже если протяженность этой области будет доходить до 20% длины трещины, то поле напряжений вокруг пластической зоны все еще определяется асимптотическими формулами. Поэтому и размер пластической области, и интенсивность пластических деформаций в ней целиком контролируются коэффициентом интенсивности напряжений К и свойствами материала. Надо только оговорить, что для справедливости положений линейной механики развития трещин при вычислении коэффициента К следует искусственно (фиктивно) увеличить длину (или полудлину) трещины на половину длины пластической зоны. Эта процедура носит название пластической поправки Ирвина [1241.

Рис. 47.5. Ситуация в окрестности вершины трещины к моменту локального разрушения; а) нормальное напряжение, интенсивность пластических деформаций сдвига и эффективное критическое локальное растягивающее напряжение разрушения; б) критическая локальная концентрация Сст и действительная концентрация водорода С.

Более подробно следует остановиться на значениях прочностных характеристик, которые в дальнейшем будут фигурировать в зависимостях для расчета статической прочности механически неоднородных соединений. Ранее, в работе /9/, для бездефектных соединений с мягкими прослойками нами была принята на основе многочисленных экспериментальных данных идеально-жестко-пластическая диаграмма мягкого металла М. При этом, в расчетных формулах данную диаграмму в условиях общей текучести аппроксимировали на уровне значений временного сопротивления металла М (а^). Для соединений с плоскостными дефектами такой подход применим не всегда. Последнее связано с ростом вблизи вершины дефекта показателя напряженного состояния П = о~0/Т (здесь о0 — гидростатическое давление, Т—- интенсивность касательных напряжений, которая равна пределу текучести мягкого ^ или Jc,. твердого металлов при чистом сдвиге). Предельную (предшествующую разрушению) интенсивность пластических деформаций е"р можно определить из диаграмм пластичности, отражающих связь предельной степени деформации сдвига Л с показателем напряженного состояния П для конкретных материалов сварных соединений /9, 24/ . Для этого необходимо знать показатель напряженного состояния П, величина которого зависит только от геометрических характеристик сварного соединения, степени его механической неоднородности и размеров дефекта П = vy (ae, t / В, Kg) и определяется из теоретического анализа. Определив значение предельной интенсивности пластических деформаций Е"!' , по реальной диаграмме деформирования рассматриваемого металла О,-=/(бг) находим величину интенсивности напряжений в пластической области а(. Интервалы изменения С j следующие: ат < 0; < ств. Для плоской деформации та -кая подстановка с^ в получаемые формулы означает замену временного сопротивления ав на данную величину.

Более подробно следует остановиться на значениях прочностных характеристик, которые в дальнейшем будут фигурировать в зависимостях для расчета статической прочности механически неоднородных соединений. Ранее, в работе /9/, для бездефектных соединений с мягкими прослойками нами была принята на основе многочисленных экспериментальных данных идеально-жестко-пластическая диаграмма мягкого металла М. При этом, в расчетных формулах данную диаграмму в условиях общей текучести аппроксимировали на уровне значений временного сопротивления металла М (ojf). Для соединений с плоскостными дефектами такой подход применим не всегда. Последнее связано с ростом вблизи вершины дефекта показателя напряженного состояния П = а0/Т (здесь ст0 — гидростатическое давление, Т— интенсивность касательных напряжений, которая равна пределу текучести мягкого k^ или k^ твердого металлов при чистом сдвиге). Предельную (предшествующую разрушению) интенсивность пластических деформаций е"р можно определить из диаграмм пластичности, отражающих связь предельной степени деформации сдвига Л с показателем напряженного состояния П для конкретных материалов сварных соединений /9,24/ . Для этого необходимо знать показатель напряженного состояния П, величина которого зависит только отгеометрическиххарак-теристик сварного соединения, степени его механической неоднородности и размеров дефекта П = у (ж, I /В, К^) и определяется из теоретического анализа. Определив значение предельной интенсивности пластических деформаций s"p, по реальной диаграмме деформирования рассматриваемого металла СТ( =/(Б;) находим величину интенсивности напряжений в пластической области <5{. Интервалы изменения (Т,- следующие:^ < <7; < (Тв. Для плоской деформации такая подстановка а( в получаемые формулы означает замену временного сопротивления СТВ на данную величину.

Здесь: Эр — интенсивность пластических деформаций, отсчет которых ведется от наклепанного, а не от естественного первоначального изотропного состояния тела; Л—физическая константа материала, А — $Э\; Эт — предельное значение ЭР при разрушении путем чистого сдвига; Р — коэффициент внутреннего трения, сг = = (1/3) (
которое является следствием инвариантности функций а (е?), R (ef) и at (ер, где е? — интенсивность пластических деформаций, определяемая из выражения

Интенсивность пластических деформаций может быть определена из известной функции а; (еР), определяемой из диаграммы а (ер) одноосного растяжения. Действительно, полагая (2)

где е;р — интенсивность пластических деформаций, соответствующая интенсивности напряжений;

где epi — интенсивность пластических деформаций; о = 0Х + + 02 -+- 03/3 — среднее нормальное напряжение; t — температура; т — показатель степени уравнения кривой малоцикловой усталости; 2 — область интегрирования, соответствующая пол-

Проходя через металл отливки, рентгеновские лучи частично поглощаются им, частично пронизывают металл, частично отражаются многочисленными поверхностями металлических кристаллов, давая рассеянное вторичное рентгеновское излучение. Интенсивность поглощения рентгеновских лучей металлом зависит от плотности элемента и от его места в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева, от атомного номера. Чем больше атомный номер просвечиваемого элемента, тем больше он поглощает рентгеновских лучей. Поглощенная энергия рентгеновских лучей вызывает появление "скрытого изображения" за счет изменений бромистого серебра, находящегося в эмульсии, и превращения его в металлическое состояние на экране установки или фиксирования изображения на фотопленке.

В результате ТМО резко повышается интенсивность поглощения энергии каждым элементарным объемом и одновременно увеличивается число таких объемов. Это является следствием суммарного эффекта создания большого числа несовершенств (дислокаций), характеризующихся упорядоченным расположением и приводящих к относительно равномерному искажению кристаллической решетки. Возвращаясь к уравнению (10), можно сказать, что ТМО стали прежде всего резко увеличивает среднюю энергию искажения (характеризуемую параметром п) вследствие увеличения плотности дислокаций. При этом также повышается величина суммарного рабочего объема Vs в результате создания разветвленной субструктуры, унаследованной от структуры аустенита. Рост параметров п и Vs увеличивает энергопоглощение при последующем механическом нагружении стали, что и вызывает эффект упрочнения при ТМО.

Предмет, помещенный под лучи солнца, будет одновременно и поглощать, и излучать теплоту. Интенсивность ее поглощения зависит от солнечной постоянной, площади поверхности, перпендикулярной потоку солнечных лучей (так называемой нормальной площади), типа материала и поглощательной способности его поверхности. Интенсивность излучения зависит от излучательной способности (или, что то же самое, от поглощательной) и оттем: пературы поверхности. В конце концов достигается равновесная температура, при которой интенсивность поглощения равна интенсивности излучения.

18. Рассчитайте интенсивность поглощения теплоты солнечной панелью в местности, где вы живете, в середине зимы, если устройство снабжено двумя прозрачными покрытиями с коэффициентом теплопередачи U = = 0,008 Дж/(с-м-°С). Размеры панели выберите такими, чтобы она ежесуточно давала энергию в количестве 10 МДж.

Первоначальная температура тела была равна 500 °С, затем его поместили в печь с температурой 4000°С. Требуется определить интенсивность поглощения и излучения тепловой энергии.

Под действием солнечного излучения в тропосфере происходят реакции, играющие очень важную роль, особенно реакции, связанные с образованием фотохимического смога 2; однако эти реакции не влияют в сколько-нибудь значительной степени на интенсивность поглощения солнечной энергии. Из рис. 5.6 видно, что в солнечном спектре, наблюдаемом у поверхности Земли, отсутствуют обширные полосы поглощения с центрами, соответствующими 1,4 и 1,9 мкм. Причина состоит в том, что двуокись углерода и водяной пар особенно чувствительны к инфракрасной области солнечного спектра и поглощение происходит на всем указанном участке, кроме нескольких «окон прозрачности». Поглощение инфракрасных лучей не зависит от того, с какой стороны они попадают в атмосферу — снизу или сверху.

Пример 13.1. Сравните интенсивность поглощения теплоты за счет испарения в городах и сельской местности. Примем, что в городе сток дождевой воды составляет 95 %, а в сельской местности почва впитывает60 % дождевой воды.

где S- поверхность излома; Ф- плотность функции Лагранжа, причем <3>dS = FdS - kdS; F - интенсивность снабжения трещин энергией; k -интенсивность поглощения, диссипация энергии.

тор отделяет оставшуюся часть влаги. Подобное устройство было применено в ЦКТИ для измерения влажности пара за последней ступенью турбины. Этим методом измеряется расходная влажность, так как сепарационное устройство является интегратором расходов жидкой фазы и насыщенного пара. Сравнение измеренной влажности, рассчитанной по балансу конденсатора, позволяет оценить точность измерения ±2,5 %. Следует, однако, подчеркнуть, что все приборы, основанные на методе проб, измеряют влажность на срезе приемника, а не в потоке. В этом их принципиальный недостаток. ' Простота сепарационного устройства очевидна, однако любой сепаратор при малых скоростях потока обладает значительными > габаритами. Сепаратор, кроме того, не позволяет вести непрерывное измерение; время измерения в одной точке достигает 10 мин. Возможны погрешности, связанные с необратимыми явлениями, происходящими в магистрали при отсосе неравновесного влажного пара в сепаратор. Прибор малопригоден для осуществления траверсирования потока влажного пара, так как практически сложно осуществить заборное устройство небольших размеров. Радиоактивный метод '. Он заключается в просвечивании потока влажного пара пучком р-частиц. Первоначально измеряется интенсивность поглощения излучения перегретым паром известной плотности, затем интенсивность поглощения влажным паром. Для перегретого пара /п=Л>ехр( — (inf), где /0 — интенсивность радиоактивного излучателя; [ia — коэффициент поглощения в перегретом паре данной плотности; f — ширина сечения канала. Для влажного пара /= =У0ехр( — [if), где р. — коэффициент поглощения во влажном паре. Из аддитивности поглощения водой и сухим паром имеем

где GM — масса поступивших извне однородных материалов, транспортных средств, кг/с; см — удельная теплоемкость материалов, кДж/(кг-К); В — коэффициент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты (табл. 5.12); tB — расчетная темпера-Таблица 5.12. Значения коэффициента В в формуле (5.8)

смеси или долю сечения, занимаемую одной из фаз) путем просвечивания потока влажного пара пучком \- и (3-частиц, а также интенсивность поглощения их паром. Он позволяет производить эти измерения без нарушения структуры потока. Радиоизотопные методы исследования изложены в [99, 102].