Направление теплового

3. В последнее время в механике сплошной среды появилось новое научное направление, связанное с теорией оптимального управления, идеи и методы которого используются при решении задач строительной механики. Это задачи, когда рассчитываемые элементы конструкции должны удовлетворять критериям оптимальности. В качестве критерия оптимальности, например, при расчете статически нагруженного элемента конструкции рассматривается условие минимальности веса элемента. Методы оптимизации упругих элементов используются и в задачах динамики, например когда требуется «управлять» спектром частот стержня путем изменения формы его поперечного сечения.

но-техн. направление, связанное с разработкой принципов (методов) и построением систем (в т.ч. на базе ЭВМ), предназнач. для определения принадлежности нек-рого объекта (предмета, процесса, явления, ситуации, сигнала) к одному из заранее выделенных классов объектов (образу). Процесс P.O. основан на сопоставлении признаков, хар-к исследуемого объекта с признаками, хар-ка-ми известных объектов, в результате чего делается вывод о наиболее правдоподобном их соответствии. Методы P.O. используют в техн. и мед. диагностике, для анализа экон. и социальных процессов, в криминалистике, геологии, химии, ядерной физике и т.д.

КИБЕРНЕТИКА ТЕХНИЧЕСКАЯ — науч. направление, связанное с применением единых для кибернетики идей и методов при изучении технич. систем управления. К. т. включает: теорию авто-матич. управления, теорию оптим. систем, теорию адаптивных и обучаемых систем, теорию надёжности. Гл. задача К. т.— синтез технич. систем управления, обеспечивающий достижение требуемых или наивыгоднейших значений определённых показателей, характеризующих их функционирование. Решение задач К. т. доводится до определения структуры и параметров управляющих устройств и не включает вопросы выбора, расчёта и проектирования конкретных конструктивных элементов, реализующих требуемые преобразования сигналов, к-рые рассматриваются в таких прикладных дисциплинах, как автоматика, пром. электроника, вычислительная техника, измерительная техника и т. п. Осн. математич. аппарат, используемый в К. т.: теория дифференц. ур-ний, функциональный анализ, вариац. исчисление, матем. программирование, теория графов, матем. логика, теория вероятностей.

РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ — научное направление, связанное с разработкой принципов и построением систем, предназначенных для определения принадлежности данного объекта к одному из заранее выделенных классов объектов. Под объектами в Р. о. понимают различные предметы, явления, процессы, ситуации, сигналы. Осн. задача Р. о.— установить принадлежность объекта к одному из образов (классу). Методы Р. о. используются в процессе машинной диагностики различных заболеваний, для анализа экономич. и социальных процессов, в криминалистике, психологии, лингвистике, геологии, океанологии, химии, ядерной и космич. физике, в автоматизир. системах управления и т. д.

Другое направление, связанное с компенсацией растягивающей нагрузки, подразумевает использование различных по геометрии элементов, сближающих берега трещины. Наиболее простой СУКУТ связан с выполнением отверстий по обе

В настоящее время пластометрические исследования рассматриваются уже не как вспомогательные испытания, необходимые для получения расчетных данных по сопротивлению деформации и пластичности металлов и сплавов, а как новое научное направление, связанное с изучением сложных реологических свойств деформируемых материалов в условиях различных процессов ОМД.

Важной социальной проблемой являются изучение влияния вибраций на организм человека и разработка средств его вибрационной защиты. Перспективно направление, связанное с использованием источников вибрации с малыми амплитудами и большими частотами для различных приборов, медицинского оборудования, для создания движителей с вращательным и поступательным движением и т. д.

Заслуживает большого внимания развивающееся в настоящее время научное направление, связанное с исследованием напряженно-деформированного состояния элементов конструкций с применением электронно-вычислительных машин. Значительным результатом в этом направлении явились исследования осесимметричных задач теории упругости, решенных А. Л. Квиткой применительно к элементам турбомашин.

Второе направление, связанное с оптимизацией условий термической и термомеханической обработки мартенситно-стареющих сталей, учитывает и использует особенности развития фазовых и структурных превращений в сталях этого класса. Разработаны рекомендации но совершенствованию проведения основных операций упрочняющей термической обработки — закалки и старения, по использованию различных вариантов пластической деформации в общем цикле обработки.

2. -Экспериментальное направление, связанное с исследованиями реальных узлов в натурных условиях эксплуатации. В результате исследования рекомендуются запасы, обеспечивающие безопасность эксплуатации по условиям прочности.

3. Направление, связанное с изучением и анализом узлов-аналогов, отработавших проектный ресурс.

На рис. 244, а приведен случай тонкостенной трубы, несущей горячую рабочую жидкость или газ под высоким давлением и охлаждаемой снаружи (направление теплового потока показано сплошными стрелками, а давление — светлыми). Распределение термических напряжений поперек стенки показано на виде II, а рабочих — та виде III. Сложение термических at и рабочих сгр напряжений создает пик растягивающих напряжений с на наружной поверхности (вид IV).

Если вдали от жидкости газ не насыщен паром, то возникает поток вещества, всегда направленный от поверхности испарения. Поток тепла при этом может быть направлен как от жидкости к газу, так и от газа к жидкости. Направление теплового потока будет зависеть от того,, больше или меньше температура поверхности испарения ^Пов температуры парогазовой смеси /Пг-

В практике часто встречаются случаи, когда объектом расчета является сложное сочетание различных тел, например бетонное перекрытие с замурованными железными балками, изолированные трубопроводы с открытыми фланцами, барабаны паровых котлов и др. Расчет теплопроводности таких сложных объектов обычно производят раздельно по элементам, мысленно разрезая их плоскостями параллельно и перпендикулярно направлению теплового потока. Однако вследствие различия термических сопротивлений отдельных элементов, а также вследствие различия их формы в местах соединения элементов распределение температур может иметь очень сложный характер, и направление теплового потока может оказаться неожиданным. Поэтому указанный способ расчета объ-! ектов имеет лишь приближенный характер. Более точно расчеты сложных объектов можно провести лишь в том случае, если известно распределение изотерм и линий тока, которое можно определить опытным путем при помощи методов гидро- или электроаналогии. В ряде случаев достаточно точный расчет можно получить путем последовательного интегрирования дифференциального уравнения теплопроводности (см: § 2-2 и 7-1) для различных элементов сложной конструкции. Однако1 для таких расчетов необходимо привлекать современную вычислительную технику и машинный счет. Наиболее надежные данные по теплопроводности сложных объектов можно получить только путем непосредственного опыта, который проводится или на самом объекте или на его уменьшенной модели.

Процесс теплообмена будет происходить, когда температура стенки tc не равна равновесной температуруе tp. Если tc > tp, то тепло передается от стенки в поток (кривая 2). Обратное направление теплового потока имеет место, когда tc < tp (кривые 3' и 3"). Следует обратить внимание на то, что отвод тепла .через поверхность возможен не только в том случае, когда температура поверхности t^ ниже температуры набегающего потока tm (кривая 3"), но также и тогда, когда tc выше tm (линия 3'). В последнем случае через поверхность отводится в основном тепло, выделяющееся в пограничном слое вследствие диссипации энергии.

Пусть имеется ребро трапециевидного сечения. Условия работы те же, что и в предыдущем случае; размеры и обозначения приведены на рис. 10-11. За начало координат целесообразно принять вершину треугольника. В этом случае направление теплового потока противоположно направлению оси абсцисс.

очень сложный характер, и направление теплового потока может оказаться неожиданным. Поэтому указанный способ расчета объектов имеет лишь приближенный характер. Более точно расчеты сложных объектов можно провести лишь в том случае, если известно распределение изотерм и линий тока, которое можно определить опытным путем при помощи методов гидро- или элект^оана-логии. В ряде случаев достаточно точный расчет можно получить путем последовательного интегрирования дифференциального уравнения теплопроводности (см. § 2-2 и 7-1) для различных элементов сложной конструкции. Однако для таких расчетов необходимо использовать современную вычислительную технику. Наиболее надежные данные по теплопроводности сложных объектов можно получить только путем непосредственного эксперимента, который проводится или на самом объекте или на его уменьшенной модели. При выводе расчетных формул принималось, что температуры поверхностей тела постоянны. В практических расчетах это условие не всегда удовлетворяется. В таких случаях поступают следующим образом. Если в отдельных точках поверхности температуры отличаются незначительно, то производят осреднение температур по поверхности, и с этой средней температурой расчет производится, как с постоянной. Осреднение температуры по поверхност^осу-ществляется либо по формуле

При нагревании капельной жидкости (прямое направление теплового потока) Ргж/Ргс>1, при охлаждении (обратное направление теплового потока) Ргж/Ргс<1.

Процесс теплообмена будет происходить, когда температура стенки tc не равна адиабатной температуре /„. Если tc>tp, то теплота передается от стенки в поток (кривая 2). Обратное направление теплового потока имеет место, когда tc< tp (кривые 3' и 3"). Следует обратить внимание на то, что отвод теплоты через поверхность возможен не только в том случае, когда температура поверхности tc ниже температуры набегающего потока tx (кривая 3"), но также и тогда, когда tc выше tx (линия 3'). В последнем случае через поверхность отводится в основном теплота, выделяющаяся в пограничном слое вследствие диссипации*энергии.

Если температура поверхности стенки tc выше температуры торможения t0, то теплота будет передаваться от стенки к газу. При tc<.t0 направление теплового потока будет обратным. Таким образом, в этом случае направление и интенсивность передачи теплоты определяются знаком и абсолютной величиной разности температур /с — 10.

Пусть имеется ребро трапециевидного сечения. Условия работы те же, что и в предыдущем случае; размеры и обозначения приведены на рис. 10-11. За начало координат целесообразно принять вершину треугольника. В этом случае направление теплового потока противоположно направлению оси абсцисс.

На рис. 244, и приведен случай тойкостенной трубы, несущей горячую рабочую жидкость или газ под высоким давлением и охлаждаемой с яар ужи (направление теплового потока показано сплошными стрелками, а давление— светлыми). Распределение термических напряжений поперек стенки показано на виде Я, а рабочих - на виде Ш. Сложение термических fft и рабочих ср напряжений создает пик растягивающих напряжений о на наружной поверхности (вид IV).