Локальные параметры

Высокие местные напряжения возникают в сварных соединениях при остывании и усадке расплавленного металла шва. Локальные напряжения образуются также в зоне дефектов шва (непровары, подрезы, рыхлоты, включения окислов, шлаков и т. д.).

При контактном нагружении сила действует на малом участке поверхности, вследствие чего в. поверхностном слое металла возникают высокие локальные напряжения. Этот вид нагружения встречается при соприкосновении сферических и цилиндрических тел с плоскими, сферическими-или цилиндрическими поверхностями.

В 1913 году в своей работе в журнале Transactions of the Institution of Naval Architects С. Инглис показал, что любые геометрические нерегулярности (отверстия, острые углы, трещины и т. п.), которые ранее не принимались во внимание, могут очень резко повышать локальные напряжения в узкой области. Вблизи отверстий и вершин надрезов напряжения могут превышать разрушающее напряжение материала, даже если общий уровень напряжений достаточно мал и конструкция представляется абсолютно безопасной. Почти любые отверстия, трещины и изломы очертаний твердого тела, непрерывного в других отношениях, вызывают локальное повышение напряжений. На рисунке 2.1.1, а показана однородная гладкая пластина при одноосном растяжении. Штриховые силовые линии (траектории напряжения), пересекающие пластину, показывают направления приложенных напряжений.

зи, концентрируются главным образом на границах неоднородностей. Разрывы отдельных связей приводят к образованию микротрещин, длина которых имеет порядок диаметра зерна. Микротрещины обычно локализуются вблизи существующих в материале дефектов или надрезов. Размер зоны разрыва межатомных связей имеет порядок 10"'° м. Разрушение межатомных связей в какой-то одной плоскости приводит к образованию новой плоскости разрушения. Разрыв межатомных связей в плоскости, перпендикулярной направлению действия нагрузки, проявляется в разрушении материала, носящем название нормального отрыва (рисунок 2.1.12). Разрыв межатомных связей в плоскости, параллельной направлению действия нагрузки, приводит к сдвиговому разрушению (рисунок 2.1.13). Во всех случаях разрушение происходит лишь тогда, когда локальные напряжения превышают когезионную прочность материала, соответствующую примерно 0,1 модуля упругости.

Здесь ае, — эффективное решение, определяющее прочность рассматриваемого мпкрообъема, csnd и ап! — локальные напряжения в нем, вызванные соответственно скоплением дислокаций и наличием трещипы, One — теоретическая прочность кристаллической решетки (или поверхности раздела) в микрообъеме (индекс ге указывает, что напряжения направлены нормально к плоскости скола). Как следует из моделей разрушений сколом Стро, Смита и др. [55, 198], обусловленная скоплением дислокаций концентрация напряжений пропорциональна мощности скопления дислокаций в конце полосы скольжения п±:

Процесс нагружения изделия происходит значительно медленнее, чем распространение упругого импульса в объекте. При этом внутренние напряжения в изделии распределяются неравномерно, поскольку по конструкции и внутренней структуре объекты нагружения всегда неоднородны. В некоторой области твердого тела локальные напряжения достигают предельного значения и возникает разрыв внутренних связей. В результате происходит снятие (релаксация) напряжения в этой области. Накопленная здесь энергия быстро выделяется и определенная доля ее излучается в виде упругого импульса — сигнала АЭ. Существует ряд теорий — моделей АЭ, — уточняющих и детализирующих этот процесс.

acr - критические напряжения при чистом изгибе aloc,cr ~ критические локальные напряжения

С целью приближения лабораторных исследований к эксплуатационным условиям, где возможны экстремальные локальные напряжения, испытания в напряженном состоянии проводили при растягивающих

В 1913 году в своей работе в журнале Transactions of the Institution of Naval Architects С. Инглис показал, что любые геометрические нерегулярности (отверстия, острые углы, трещины и т. п.), которые ранее не принимались во внимание, могут очень резко повышать локальные напряжения в узкой области. Вблизи отверстий и вершин надрезов напряжения могут превышать разрушающее напряжение материала, даже если общий уровень напряжений достаточно мал и конструкция представляется абсолютно безопасной. Почти любые отверстия, трещины и изломы очертаний твердого тела, непрерывного в других отношениях, вызывают локальное повышение напряжений. На рисунке 2.1.1, а показана однородная гладкая пластина при одноосном растяжении. Штриховые силовые линии (траектории напряжения), пересекающие пластину, показывают направления приложенных напряжений.

зи, концентрируются главным образом на границах неоднородностей. Разрывы отдельных связей приводят к образованию микротрещин, длина которых имеет порядок диаметра зерна. Микротрещины обычно локализуются вблизи существующих в материале дефектов или надрезов. Размер зоны разрыва межатомных связей имеет порядок 10"'° м. Разрушение межатомных связей в какой-то одной плоскости приводит к образованию новой плоскости разрушения. Разрыв межатомных связей в плоскости, перпендикулярной направлению действия нагрузки, проявляется в разрушении материала, носящем название нормального отрыва (рисунок 2.1.12). Разрыв межатомных связей в плоскости, параллельной направлению действия нагрузки, приводит к сдвиговому разрушению (рисунок 2.1.13). Во всех случаях разрушение происходит яишь тогда, когда локальные напряжения превышают когезионную прочность материала, соответствующую примерно 0,1 модуля упругости.

Для установления соотношения между неоднородным распределением дислокаций и связанными с ними напряжениями автор [296] использовал гипотетическую модель двух кристаллов с различной дислокационной плотностью р] и р2 и поперечным сечением Рг и F2 соответственно (рис. 3.13). Локальные напряжения течения при этом пропорциональны

В предшествующем примере тип и очертание конструкции (свободно опертая прямолинейная балка) были заданы и проектировщик должен был выбрать лишь некоторые локальные параметры (значения жесткости). Значительно больше проблем выбора возникает в случае, когда тип и (или) очертание конструкции также должны быть выбраны оптимально.

Описанная выше схематическая модель оплавления может быть распространена и на двумерную задачу, например, на случай растекания расплава по боковой поверхности затупленного тела. При этом приходится учитывать не только локальные параметры теплообмена и аэродинамического воздействия, но и принимать во внимание всю предысторию образования пленки расплава.

Установив средние параметры сред, определяем локальные параметры в том же сечении, зная локальные параметры в начале участка (/м, tw, dM, /ж, tx, dx, t, d) . Удельную энтальпию /м. я газа в ядра потока в конце участка Ал:,- найдем по уравнению баланса полной энтальпии в этом сечении:

Результаты расчета средних температур жидкости и газа, представленные на рис. 4-7, качественно и количественно близки данным, полученным, например, по методу, изложенному в работе [26]. Был выполнен также вариант расчета с квадратическим распределением параметров после смыкания слоев, который показал, что, во-первых, предложенный метод обеспечивает соответствие средних параметров и количества переданной теплоты независимо от профиля (линейного или квадратического) и, во-вторых, что локальные параметры газа по оси потока, которые зависят от профиля распределения температур и концентраций сред, имеют отклонения от реальных, т. е. квадратический профиль так же, как и линейный, является приближенным. Это приближение основано на аппроксимации профиля полиномом второй степени и соблюдении граничных условий только в двух точках (у = О, z/ = 6M). Точный профиль может быть определен путем решения дифференциальных уравнений пограничного слоя, составленных без упрощений и допущений с учетом всех факторов, влияющих на взаимосвязанные процессы тепло- и массообмена [34].

2. В начальном сечении канала локальные параметры равны средним, т. е. t = ti, d = d\, tm = ^IM, rfM = diM, Ai = Л, Ям = Яш, tx = tx. „. Температуре *ж однозначно соответствуют параметры насыщенного газа dx, 1Ж, Рж, определяемые по указанным в п. 1 формулам. Другие величины: R •= 0,5/г; периметр

8. По формулам п. 1 (для /м. я, Р) определяем локальные параметры на границе насыщения в конце участка ДА:/: tH. я, dM. я, /V я. По формулам п. 6, зная локальные параметры ^м, tu. я> /ж, ^ж. к, du, d*. я, /м. Я) определяем оставшиеся локальные параметры газа в ядре d,,, t,.

В книге предложены способы обобщения опытных данных по нестационарному тепломассообмену в пучках витых труб при различных типах нестационарности: резком и плавном изменении тепловой нагрузки при запуске и остановке аппарата и переходе с одного режима работы на другой режим, а также при изменении расхода теплоносителя. При этом использовались теории подобия и размерностей, на основании которых предложены критерии подобия и способы учета особенностей нестационарного процесса тепломассообмена в пучках витых труо. Определены критериальные зависимости для расчета эффективных коэффициентов диффузии и коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления для стационарных и нестационарных условий работы, которые рекомендуется использовать при теплогидравлических расчетах теплооб-менных аппаратов. Рассмотрены методы расчета теплообмен-ных аппаратов с витыми трубами с учетом межканального перемешивания, что позволяет наряду с усредненными определять и локальные параметры в рамках гомогенизированной постановки задачи. В книге анализируются и обобщаются теоретические и экспериментальные работы, выполненные как авторами, так и другими исследователями.

Локальные значения коэффициента трения можно выразить через локальные параметры потока по формуле

•Существует большое число работ по изучению гидравлического сопротивления в двухфазном потоке, однако в настоящее время надежные рекомендации имеются только для изотермических течений. При кипении воды в трубах, в силу того что режимы кипения, структура, а следовательно, и локальные параметры изменяются вдоль трубы, закономерности гидродинамических потерь остаются исследованными недостаточно полно.

В выражение для ац входят функции быстрой переменной , параметр а, а также константы d, d\ и р, величина которых зависит от вида неоднородности в ячейке периодичности. Поэтому их можно назвать локальными параметрами неоднородности. Используя зависимость (4.17), можно выразить локальные параметры неоднородности d, dl и р через глобальные параметры неоднородности