Неупругого сопротивления

Бета-частицы (быстрые электроны) теряют свою энергию в процессе неупругого рассеяния на орбитальных электронах и при столкновении с ядрами атомов. Рассеяние р-частиц приводит к возбуждению или ионизации атомов вещества.

В результате неупругого рассеяния нейтронов на ядрах может возникать гамма-излучение. Доля энергии этих процессов может составлять до 20 % всей передаваемой энергии. Тепловые нейтроны в отличие от быстрых не могут образовывать вторичные заряженные частицы с высокими значениями LA. Энергия тепловых нейтронов часто не превышает энергии связи атомов в молекулах водородсодер-жащих соединений. Однако эти нейтроны могут вызывать возбуждение атома, а также возбуждать колебательные переходы в молекулах, что приводит к разогреву вещества. Кроме того, тепловые нейтроны могут поглощаться некоторыми ядрами с образованием радиоактивных продуктов. Однако ядра атомов, которые в основном составляют живую ткань, имеют небольшие сечения поглощения нейтронов.

При упругом рассеянии на ядрах фотоны только меняют направление своего движения. Их энергия меняется только в той мере, в какой это обусловлено законом сохранения энергии. При неупругом рассеянии энергия фотона передается ядру. Поглотив избыточную энергию, ядро, как правило, излучает ее в виде вторичного фотона, направление движения которого скорее всего не совпадает с направлением движения первичного фотона. Если исключить ту небольшую долю актов неупругого рассеяния, которые сопровождаются излучением электронов с атомных оболочек, можно сказать, что рассеяние фотонного пучка на ядрах приводит к ослаблению его интенсивности при незначительном выделении энергии в веществе.

энергиях нейтронов сечение изменяется по закону \/v или ?~'/г. В области от 0,1 до 1000 эв изменение сечений носит резонансный характер, когда в узких энергетических интервалах величина сечений достигает больших значений. Например, сечение 113Cd имеет резонансный пик более 2-Ю4 барн при энергии нейтронов 0,17 эв. По мере возрастания энергии нейтронов сечения убывают, по порядку величины приближаясь к площади поперечного сечения ядра. Расчет скорости ядерных реакций в реакторе требует одновременного решения задачи по пространственной и энергетической переменным с точным учетом изменения сечений взаимодействия (захвата, деления, упругого и неупругого рассеяния) для всех реакторных материалов. Корректное решение этой задачи стало возможным лишь благодаря использованию быстродействующих вычислительных машин с обширной памятью, оснащенных библиотеками ядерных сечений.

По мнению некоторых исследователей, это свидетельствует с наличии неупругого рассеяния в жидких металлах, поскольку упругое рассеяние характеризуется одинаковым временем релаксации для тепло- и электропроводности и, следовательно,, свидетельствует о строгом выполнении закона Видемана — Франца.

В приложениях теории замедления нейтронов к задачам, связанным с изучением состава вещества (например, в ядерной геофизике), сохраняется актуальность аналитического решения уравнения переноса нейтронов в однородной безграничной среде. К методике решения предъявляются жесткие требования: много-компонентность среды и широкий диапазон изменения водородо-содержания, корректный учет неупругого рассеяния при высокой энергии нейтронов (до 14 МэВ), резонансной структуры сечений, угловой анизотропии, поглощения нейтронов в реакциях с вылетом заряженных частиц.

В средах второй группы основной механизм замедления — неупругое рассеяние. Спектр нейтронов с расстоянием смягчается, тонкая структура спектра выражена слабо, импульс замедленных нейтронов симметричен, обладает большой дисперсией. Обобщенное возрастное приближение (с учетом поглощения и неупругого рассеяния) имеет широкую область применимости.

Сечения процессов, не приводящих к изменению структуры ядра, объединяют в сечение рассеяния. Оно включает в себя сечения потенциального рассеяния, резонансного рассеяния и неупругого рассеяния,

Мерой взаимодействия с ядрами является микроскопическое сечение а. В зависимости от вида взаимодействия вводятся сечения деления а/, радиационного захвата чс, неупругого рассеяния агп, потенциального рассеяния ар, резонансного рассеяния ог. Эти сечения называются парциальными. Сечения деления и радиационного захвата объединяют в сечение поглощения аа.

\Еп — энергия нейтрона, Е!УР — энергия первого возбужденного энергетического уровня ядра). Вероятность неупругого рассеяния увеличивается с ростом энергии нейтрона и увеличением массового числа. Для тяжелых ядер порог реакции равен примерно 0,05 МэВ, для легких — около 5 МэВ.

лического Si и порошка его методом неупругого рассеяния мед-

упругих систем происходит рассеяние энергии в окружающую среду, а также в материале упругих элементов и в узлах сочленения деталей конструкции. Эти потери вызываются силами неупругого сопротивления — диссипативными силами, на преодоление которых непрерывно и необратимо расходуется энергия колебательной системы или возбудителей колебаний. Для описания диссипативных сил используются характеристики, представляющие зависимость диссипативных сил от скорости движения масс колебательной системы или от скорости деформации упругого элемента. Вид характеристики определяется природой сил сопротивления. Наиболее распространенные характеристики диссипативных сил представлены на рис. 10.8.

В реальных механизмах относительное движение звеньев всегда сопровождается действием сил сопротивления движению: сил трения в кинематических парах, электромагнитного сопротивления в электромашинах, гидродинамического сопротивления в гидромашинах и т. п. Поэтому колебательные движения звеньев сопровождаются действием сил неупругого сопротивления. Эти силы демпфируют колебания, т. е. способствуют гашению вибраций механизмов. Обычно силы демпфирования (гашения) в первом приближении принимают пропорциональными скорости движения. Тогда для схемы на рис. 24.3 вместо уравнения (24.2) будем иметь

упругих систем происходит рассеяние энергии в окружающую среду, а также в материале упругих элементов и в узлах сочленения деталей конструкции. Эти потери вызываются силами неупругого сопротивления — диссипативными силами, на преодоление которых непрерывно и необратимо расходуется энергия колебательной системы или возбудителей колебаний. Для описания диссипативных сил используются характеристики, представляющие зависимость диссипативных сил от скорости движения масс колебательной системы или от скорости деформации упругого элемента. Вид характеристики определяется природой сил сопротивления. Наиболее распространенные характеристики диссипативных сил представлены на рис. 10.8.

В некоторых случаях деформации звеньев механизма сопровождаются заметной диссипацией (рассеянием) энергии, связанной с учетом сил неупругого сопротивления. Тогда график

F(x) имеет две ветви, причем верхняя ветвь соответствует нагрузке, а нижняя — разгрузке (рис. 55, г). Контур, образованный, этими ветвями, называется петлей гистерезиса. Площадь, расположенная внутри петли гистерезиса, пропорциональна работе, затраченной за один цикл на преодоление сил неупругого сопротивления. Отношение этой работы к работе, затраченной на деформацию, называется коэффициентом рассеяния.

Опыт показывает, что силы внутреннего неупругого сопротивления в определенном диапазоне скоростей от скорости деформации (частоты колебаний) не зависят1).

Как известно, колебания реальных механических систем сопровождаются рассеянием энергии вследствие внешнего и внутреннего неупругого сопротивления. Поэтому установившийся колебательный режим возможен только в том случае, если потери энергии, связанные с преодолением указанных сопротивлений, компенсируются от внешнего источника.

Если известно найденное экспериментальным путем для подобных машинных агрегатов или расчетом дифференциальным методом (см., например, [98]), значение коэффициента поглощения -ф, то можно определить значение коэффициента неупругого сопротивления § по формуле

коэффициент неупругого сопротивления; т})^ ^+1 — коэффициент поглощения рассматриваемого соединения. Остановимся на одном важном в практическом применении способе кусочно-линейной аппроксимации гистерезисной спирали. Заменим функцию />+i (YA+I) непрерывного аргумента yk+1 кусочно-линейной функцией /^+1 (Y?+I), имеющей базовые точки с шагом аргумента Av.

В результате усреднения экспериментальных данных принимаем коэффициент поглощения механической системы if>12 = 0,69. Тогда коэффициент неупругого сопротивления для гистерезисной петли с прямолинейным очертанием, аппроксимирующей действительную петлю, согласно (29.35) имеет значение оа — = 96,686 кГ'м.

Момент, действующий в передаточном механизме Д/п, складывается из упругого момента и момента неупругого сопротивления: