Константы упругости

Глава XIII. Универсальный метод определения константы термической инерции термометров и пирометров

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТАНТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОМЕТРОВ И ПИРОМЕТРОВ

212 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИИ [гЛ. xlll

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ИГЕРЦИИ

216 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИИ [ГЛ. XIII

для некоторых типов термоприемников, что их термическая инерция станет в пределе при ос = оо равной нулю? На это приходится ответить отрицательно: если предельное значение константы термической инерции, соответствующее бесконечному а, обозначим вт, то это число никогда не будет равно нулю; к такому заключению приводят установленные нами основные законы регуляризации теплового режима (см. гл. V, § 1).

§ 3. Метод определения константы термической инерции

Экспериментальное определение константы термической инерции по общепринятой схеме § 1 возможно только на изготовленном и уже выверенном термометре или пирометре, ибо в расчетной формуле (13.4) фигурирует температура 6 той части термоприемника, которая непосредственно воздействует на передаточный механизм. Такой метод обладает двумя недостатками: 1) в нем не отделена термическая инерция от механической и 2) он сложен в экспериментальном отношении, если приходится иметь дело со сколько-нибудь сложным прибором. Так, например, если требуется исследовать отставание платинового термометра сопротивления, то необходимо его предварительно проградуировать, а эксперимент вести с помощью громоздкой в обращении электроизмерительной аппаратуры; другой пример: исследованию термической инерции термопары должка предшествовать ее градуировка и т. д.

§ 3] МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТАНТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИИ 219

Примером такой предварительной оценки могут служить сделанные нами расчеты численного значения константы термической инерции для ртутно-стеклянных термометров с шаровым резервуаром. О них сообщается в одной из наших работ [33].

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИИ

Расчет упругих характеристик. Константы упругости на линейном участке деформирования четырехна-правленного углерод-углеродного материала 4D можно рассчитать по модели, аддитивно объединяющей компоненты матрицы жесткости ее сетчатой и изотропной составляющих [21]. Задаваясь упругими характеристиками волокна и связующего, получим следующие формулы для трех независимых технических констант материала 4D в главных осях упругой симметрии

Определив экспериментально коэффициент Пуассона и модуль Юнга, можно рассчитать две остальные константы упругости покрытия: модуль сдвига и модуль объемной упругости. Интересна попытка применения метода акустической эмиссии для исследования кинетики разрушения покрытий [90]. Появляется возможность при использовании соответствующей аппаратуры провести пространственно-временную локацию и идентификацию нарушения сплошности покрытия. Основными информативными параметрами при этом являются амплитуда сигнала — величина, связанная с увеличением линейного размера дефекта, и интенсивность сигнала, т. е. число элементарных актов перераспределения полей напряжений в единицу времени [91, 92].

99. Драбл Дж. Р. Константы упругости твердых тел при высоких давлениях.— В кн.: Механические свойства материалов под высоким давлением. М.: Мир, 1973, ч. 1, с. 213—253.

Расчет упругих характеристик. Константы упругости на линейном участке деформирования четырехна-правленного углерод-углеродного материала 4D можно рассчитать по модели, аддитивно объединяющей компоненты матрицы жесткости ее сетчатой и изотропной составляющих [21]. Задаваясь упругими характеристиками волокна и связующего, получим следующие формулы для трех независимых технических констант материала 4D в главных осях упругой симметрии

В главе 2 описаны основные механические свойства конструкционных пластмасс при различных видах деформирования, приведены константы упругости, рассмотрены ползучесть, релаксационные свойства, усталостная прочность и прочность при динамической нагрузке. Приведенные в главе показатели механических характеристик пластмасс основаны на обобщенных результатах многочисленных экспериментальных данных. Разумеется, что при использовании опытных данных для формулировки физических закономерностей механики полимеров необходимо критически подходить к объектам и результатам экспериментов. Выпускаемые в СССР синтетические смолы и пластмассы могут существенно отличаться по составу и свойствам от применяемых в ЧССР.

то уравнения (55) представляют собой основу для расчета модулей упругости при растяжении ?1; ?2, модуля упругости при сдвиге G12 и коэффициентов Пуассона Ц12 и ц21 для любого угла а. Для этого достаточно знать основные константы упругости Ех, Еу, \ixy и Gxy. Поскольку модуль упругости Gxy трудно измерять, то достаточно вместо него определить величину модуля упругости при растяжении, например в направлении, образующем с базой угол а = 45°. Подставив эту величину в уравнения (55), можно вычислить значение Gxy.

Пример 5. Определить значение модуля упругости при растяжении простого слоистого пластика в направлении Оъ образующем с направлением основы ар-мирующейтканиугола = 30°. Константы упругости пластика: Ех - 2-Ю5 кГ/слг*, Еу ----- 1,8-10s кГ/см?, Gxy = 50-Ю3 кГ/см*, [>ху --= 0,15.

определенных моментов времени, при этом время т входит как параметр в уравнения, определяющие приведенные константы упругости материала G.(r, т) и X. (г, т).

тодами (см., например, [22]). Учет влияния давления производился введением поправки по формуле (71). Константы упругости материала принимались равными

Рис. 1.6. Константы упругости графита [9] и влияние степени ориентации атомных слоев на модуль упругости углеродных волокон: а —- графитовые волокна (па осноие мезофазного пека); б — углеродные волокна (на основе мезофазното пека); в — высокотемпературные ПАН-углеродные волокна; t — низкотемпературные ПАН-углерод-ные волокна

причинами: 1) очень большой упругой анизотропией; 2) большими размерами зерен; 3) сильной зависимостью деформации превращения от ориентировки; 4) зернограничной сегрегацией. В материалах с большой упругой анизотропией, аналогичных сплавам Си — Al — Ni (A = 2С44/ (Сц — С12) = 13, Сц, С!2, С44 — константы упругости) [67], на границах зерен возникает концентрация напряжений, обеспечивающая непрерывность пластической деформации. При больших размерах зерен смещение на границах зерен увеличивается. Деформация, сопровождающая превращение, также может быть различной в зависимости от кристаллографической ориентировки, поэтому указанная деформация становится причиной [28, 61, 68, 69] возникновения концентрации напряжений на границах зерен. Таким образом, три первые причины вызывают интеркристаллитное разрушение из-за возникновения концентрации напряжений на границах зерен, а четвертая - в результате понижения прочности границы, обусловленного ее охрупчиванием. Чтобы понять, какая именно из указанных причин вызывает интеркристаллитное разрушение, прежде всего исследуется [43] деформационное поведение поликристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni. Кроме того, для проведения более строгого анализа рассматриваются результаты [69, 70], полученные на бикристаллах.