Интенсивностей напряжений

Наиболее полные математические модели процессов теплообмена,, протекающих в различных технических устройствах, учитывают наличие неравномерных пространственно-временных полей у искомых величин — температур твердых тел и жидкостей, тепловых потоков, интенсивностей излучения и т. д. Такие модели представляют собой системы дифференциальных уравнений в частных производных, интегральных и интегродифференциальных уравнений. Однако при решении реальных технических задач, как правило, не ограничиваются использованием только таких моделей, что объясняется несколькими причинами.

Скорость реакции (1.47) Левитт [69] исследовал методом ударных волн в области температур 1800 — 2200 °К-Опыты выполнены для смеси NO.2 с аргоном (Р^ог/РАт = = 1/9) при измерении интенсивностей излучения на дли-

Ь- Ионизационные камеры по сравнению с описанными приемниками излучения обладают рядом существенных преимуществ. Они имеют неограниченный срок службы, высокую стабильность и широкий диапазон измеряемых интенсивностей излучения, но серийно не выпускаются и разрабатываются применительно к конкретным условиям использования. Ионизационная камера требует более сложного электронного преобразователя, чем при использовании счетчиков.

Если считать, что амплитудное пропускание голограммы пропорционально сумме интенсивностей излучения, действовавшего в каждой из экспозиций, то

В промышленности применяются также цветовые пирометры. В них определяется отношение интенсивностей излучения данного тела в лучах двух заранее выбранных длин волн. Это отношение для каждой температуры будет различным и вполне однозначным. Следовательно, оно может служить критерием абсолютной температуры тела. Цветовые пирометры применяются, как правило, с фотоэлементом, т. е. являются фотоэлектрическими пирометрами. Преимущества их перед радиационными: уменьшение погрешности, связанной с неполнотой излучения; независимость показаний от расстояния до излучающей поверхности и размеров последней.

•При измерении температуры цветными пирометр а-м и сравнивается отношение интенсивностей излучения двух различных длин волн. Фотоэлектрическая модель этого прибора допускает точность ±10°, если источник излучения представляет собой «серое» тело, у которого постоянная излучения1 одинакова для всех длин волн или практически одинакова для двух сравниваемых длин волн. Однако эти условия удовлетворить нисколько не легче, чем получить истинные условия абсолютно черного тела.

•При измерении температуры цветными пирометр а-м и сравнивается отношение интенсивностей излучения двух различных длин волн. Фотоэлектрическая модель этого прибора допускает точность ±10°, если источник излучения представляет собой «серое» тело, у которого постоянная излучения1 одинакова для всех длин волн или практически одинакова для двух сравниваемых длин волн. Однако эти условия удовлетворить нисколько не легче, чем получить истинные условия абсолютно черного тела.

Импульсные рентгеновские трубки служат для изучения динамических процессов и получения больших интенсивностей излучения в течение короткого времени. Вследствие малой длительности импульса удается получить большие анодные токи, например при напряжении 300 кВ и длительности импульса около 20 не анодный ток достигает 105 А. Применение импульсных трубок позволяет иметь излучение большой ин-

В качестве преобразователя излучения в дефектоскопе РД-ЮР использован сцинтиллирующий кристалла Nal(Tl) с фотоэлектронным умножителем. Дефектоскоп РД-ЮР предназначен для неразрушающего контроля объектов различной конфигурации при перепаде толщин от 0,1 до 1 м, в связи с чем в нем предусмотрено несколько режимов работы блоков обработки сигналов и их регистрации, что позволяет оптимизировать условия контроля. В частности, режим работы ФЭУ регулируется в зависимости от средней интенсивности воздействующего на кристалл излучения путем изменения напряжения питания. Это существенно расширяет диапазон регистрируемых интенсивностей излучения до 104 раз. Блок преобразователей излучения и комплекс регистрирующей аппаратуры соединяются кабелями длиной 200 м, обеспечивая безопасную работу персонала. Сочетание мощного источника излучения на основе изотопа 60Со с высокой чувствительностью радиометрических преобразователей позволяет вести контроль полуфабрикатов и изделий с плотностью материала 1,8 г/см3 и толщине до 1 м. Помимо пяти основных приемников излучения в дефектоскопе РД-ЮР имеется еще три дополнительных приемника для определения глубины залегания дефекта. Блок управления позволяет дистанционно управлять приемниками излучения при изменении фокусного расстояния и выбирать оптимальный режим контроля конкретных полуфабрикатов и изделий.

В этой связи рядом авторов исследовался вопрос о влиянии эффекта рассеяния на перенос энергии излучения. Решение задачи обычно выполнялось на основе дифференциально-разностного приближения Шустера — Шварцшильда. Путем представления поля излучения, например для плоского слоя поглощающей и рассеивающей среды, в виде прямого и обратного потоков излучения было получено приближенное решение интегродифференциального уравнения переноса излучения. Сущность метода, таким образом, состоит в определении интенсивностей излучения /я (2я)+ и 1К (2п)~, осредненных по положительной и отрицательной полусферам. При этом задача сводится к решению системы двух обыкновенных дифференциальных уравнений для интенсивностей излучения /х (2я)+ и 4 (2я)-.

С другой стороны, левую часть (15) можно вычислить аналитически и для различных случаев получить соответствующие значения коэффициентов интенсивностей напряжений. Каталог большого числа таких задач о трещинах можно найти в работах [25, 58]. Заметим, что левую часть (15) можно или вычислить аналитически, или определить экспериментально по податливости; любое согласование между полученными значениями следует интерпретировать лишь как подтверждение анализа напряженного состояния, но нельзя рассматривать как подтверждение теории разрушения.

При сложном напряженном состоянии материала связь напряжений и деформаций в теории пластичности определяется связью эквивалентных напряжений и деформаций — их интен-сивностей. Такой подход используется и при высокоскоростной деформации. Действие интенсивных упруго-пластических и ударных волн характеризуется включением дополнительного параметра — высокого уровня среднего напряжения, которое может оказать влияние на кривую связи интенсивностей напряжений и деформаций. В связи с этим экспериментальное определение влияния величины гидростатического давления на кривую деформирования является необходимым для построения уравнения состояния материала, описывающего его упруго-пластическое деформирование при импульсных нагрузках типа удара и взрыва.

Для оценки характера процесса деформирования выполнено сопоставление интенсивностей напряжений а, возникающих при разных тепловых состояниях с пределом текучести ат конструкционного материала (штриховая линия на рис. 4.16). В нулевом полуцикле термоциклического нагружения в режимах Аг, А2 и А3 деформирование материала в зоне краевого эффекта корпуса (сечения // и ///) происходит за пределом упругости. Учитывая разные знаки меридиональных и окружных напряжений в режимах с наибольшими перепадами температур в меридиональном направлении оболочечного корпуса, при чередовании характерных тепловых состояний А0 — А3 следует ожидать возникновения циклического упругопластического деформирования как на внешней, так и на внутренней поверхностях оболочечного цилиндрического корпуса (см. рис. 4.14).

Процессы циклического упругопластического деформирования начинают развиваться с появлением вторичных пластических деформаций (рис. 4.23). Размах интенсивностей напряжений (кривые 1 и 2) в опасной точке внутренней поверхности превышает удвоенный предел текучести (штрихпунктирная линия) при температуре режима В3, т. е. Да>2ат .

Рис. 4.23. Кривые распределения вдоль меридиана на внутренней поверхности сферического корпуса размахов интенсивностей нормальных напряжений, полученные суммированием интенсивностей напряжений в характерных режимах Bj и Вз (кривая 1) и методом приведения (кривая 2)

Аналогичные зависимости интенсивностей напряжений отражают все отмеченные основные особенности НДС (рис. 4.28). Однако эффект концентрации напряжений здесь выражен слабее.

Рис. 4.33. Кривые распределения интенсивностей напряжений о и деформаций е для внутренней (а, б) и внешней (в, г) поверхностей переходной зоны цилиндрического корпуса типа I в момент достижения теплового состояния режима AJ

Сравнение кривых распределения интенсивностей напряжений а и деформаций е на внешней (см. рис. 4.34, а, б) и внутренней (см. рис. 4.34, в, г) поверхностях сферического корпуса показывает, что на внутренней поверхности уровень напряжений и деформаций ниже, чем на внешней, но зона действия высоких напряжений существенно протяженнее.

Сравнение значений интенсивностей напряжений S и упругопласти-ческих деформаций е, полученных при режимах температурного натру -жения I и II, показывает их удовлетворительное соответствие.

Рис. 4.55. Кривые распределения вдоль меридиана интенсивностей напряжений

Рис. 4ЛЗ. Зависимость от числа циклов интенсивностей напряжений для характерных режимов термоциклического нагружеяия в опасной точке цилиндрических корпусов типов I (сплошные линии) и II (штриховые линии)