Обобщении результатов

Большинство результатов исследований, посвященных изучению особенностей наступления предельного состояния материалов оболочковых конструкций в условиях их двухосного нагружения, сводится к построению критериев их разрушения в условных напряжениях на основании полученных данных о максимальных нагрузках и наи-болы51их равномерных деформациях. Последние, как правило, определяют в результате испытания трубчатых образцов при одновременном действии внутреннего давления и осевой силы, обеспечивающем различные ва-рианты двухосности напряженного состояния в стенке моделирующих трубчатых образцов /46, 53, 61, 82/. Обобщение результатов данных исследований позволило установить наиболее важные закономерности, лежащие в основе построения критерия потери устойчивости пластического деформирования сварных оболочковых конструкций В частности, авторами данных исследований отмечается, что наступление предельного состояния оболочковых конструкций проявляется либо в виде местного сужения, либо в виде выпучивания. В первом случае процесс обусловлен локализацией пластических деформаций, во втором — наступлением общего неустойчивого состояния конструкции. Отметим,

для существующих аналитических методов, однако, обобщение результатов численных расчетов с целью установления закономерностей механического поведения рассматриваемых конструкций в зависимости от значимых факторов требует проведения весьма большого числа расчетов. В связи с этим они, как правило, используются в сочетании с аналитическими методами для получения исходной информации либо проверки полученных решений (численный эксперимент). Наиболее эффективным применительно к расчету метшитоконструкций является метод конечных элементов (МКЭ). Идея данного метода заключается в аппроксимации сплошной среды с бесконечным числом степеней свободы совокупностью простых элементов, имеющих конечное число степеней свободы и связанных между собой в узловых точках. МКЭ предусматривает следующие этапы расчета: разбиение конструкции на конечные элементы, аппроксимацию зависимых переменных кусочно-полиномиальными функциями с неизвестными параметрами для каждого конечного элемента; подстановку данных аппроксимирующих функций в определяющие уравнения и их решение, дающее значение параметров, определяющие искомые функции внутри элементов через их значения в узловых точках. Точность метода зависит от степени разбивки области деформирования на конечные элементы.

Обобщение результатов эксперимента и моделирование. Математическое описание процесса теплообмена в общем случае складывается из системы дифференциальных уравнений (10.3). . .(10.5) и условий однозначности (геометрических, физических, начальных, граничных). При аналитическом решении задачи искомая величина (коэффициент теплоотдачи — а, температура Т и т. п.) выражается в функции аргументов — независимых переменных (время т, координаты — х, у, г) и параметров системы (ц, v, А,, р, ...). Аналитиче-

Содержание работы. Определение коэффициентов теплоотдачи на поверхности горизонтальной трубы в условиях естественной конвекции и обобщение результатов опыта.

Содержание работы. Определение локальных коэффициентов теплоотдачи на поверхность вертикальной трубы в условиях естественной конвекции. Обобщение результатов опытов и представление их в виде критериальной зависимости.

Содержание работы. Определение локальных значений коэффициентов теплоотдачи по длине пластины, обтекаемой потоком воздуха, при ламинарном и турбулентном режимах течения в пограничном слое. Обобщение результатов опыта в критериальном виде и сравнение полученных зависимостей с имеющимися в литературе экспериментальными данными. Определение профилей скорости и температуры в пограничном слое.

Трибофизика - это направление современной физики, изучающее процессы и явления, происходящие в реальных системах тел (трибосистемах), где тела контактируют друг с другом в условиях взаимного перемещения [6]. Трибофизика включает такие разделы, как термодинамика, статистическая физика, электродинамика, кинетика и др., и ее задачи выходят за пределы механики и материаловедения. Современный этап развития трибофизики характеризуется комплексным подходом к изучению и познанию явлений и процессов, протекающих на поверхностях и в поверхностных слоях взаимодействующих тел, применением высокоэффективных физических, химических и математических методов исследований и вычислительной техники. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований позволил достигнуть существенного прогресса в понимании природы трения и изнашивания различных материалов при разнообразных внешних условиях и различных состояниях взаимодействующих поверхностей. Этому способствовали результаты исследования адгезионного взаимодействия металлов и полимеров при трении, структурно-фазовых превращений и реологии поверхностных слоев при различных температурах и уровнях внешнего энергетического воздействия, анализ и обобщение результатов на основе термодинамического подхода, позволившие сделать вывод о стремлении всей поверхностной материальной системы найти и перейти в наиболее выгодное структурно-энергетическое состояние при минимальном производстве избыточной энтропии и интенсивности изнашивания [6—8].

Изучение физических закономерностей изменения структурно-фазового и напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя деталей при трении, накопление и обобщение результатов экспериментальных исследований и опыта эксплуатации трибосистем различного вида и назначения позволили определить физические основы структурной модификации материалов трибосистем. В главе 6 показано, что в качестве физической основы структурной модификации выступают закономерности фазовых переходов, определяемые уровнем потенциала Гиббса или свободной энергией системы. А переход из одного фазового состояния в другое сопровождается существенным изменением внутреннего строения и физических свойств системы. Фазы выступают в качестве элементов структуры любого материала (сплава,

Большинство результатов исследований, посвященных изучению особенностей наступления предельного состояния материалов оболочковых конструкций в условиях их двухосного нагружения, сводится к построению критериев их разрушения в условных напряжениях на основании полученных данных о максимальных нагрузках и наибольших равномерных деформациях. Последние, как правило, определяют в результате испытания трубчатых образцов при одновременном действии внутреннего давления и осевой силы, обеспечивающем различные ва-рианты двухосности напряженного состояния в стенке моделирующих трубчатых образцов /46, 53, 61, 82/. Обобщение результатов данных исследований позволило установить наиболее важные закономерности, лежащие в основе построения критерия потери устойчивости пластического деформирования сварных оболочковых конструкций. В частности, авторами данных исследований отмечается, что наступление предельного состояния оболочковых конструкций проявляется либо в виде местного сужения, либо в виде выпучивания. В первом случае процесс обусловлен локализацией пластических деформаций, во втором — наступлением общего неустойчивого состояния конструкции. Отметим,

для существующих аналитических методов, однако, обобщение результатов численных расчетов с целью установления закономерностей механического поведения рассматриваемых конструкций в зависимости от значимых факторов требует проведения весьма большого числа расчетов. В связи с этим они, как правило, используются в сочетании с аналитическими методами для получения исходной информации либо проверки полученных решений (численный эксперимент). Наиболее эффективным применительно к расчету металлоконструкций является метод конечных элементов (МКЭ). Идея данного метода заключается в аппроксимации сплошной среды с бесконечным числом степеней свободы совокупностью простых элементов, имеющих конечное число степеней свободы и связанных между собой в узловых точках. МКЭ предусматривает следующие этапы расчета: разбиение конструкции на конечные элементы, аппроксимацию зависимых переменных кусочно-полиномиальными функциями с неизвестными параметрами для каждого конечного элемента; подстановку данных аппроксимирующих функций в определяющие уравнения и их решение, дающее значение параметров, определяющие искомые функции внутри элементов через их значения в узловых точках. Точность метода зависит от степени разбивки области деформирования на конечные элементы.

Длину XH, на которой происходит вырождение закрученного течения, можно определить из анализа зависимости коэффициента гидравлического сопротивления на единицу длины трубы, касательного напряжения трения или универсального профиля суммарной скорости потока по длине трубы. Опытное определение величины JCjj для лопаточных завихрителей (см. табл. 1.1) показало, что вышеуказанные способы определения х^ дают близкие результаты (в пределах 20%) . Обобщение результатов этих опытов при Red = (0,5...1,5) « 10s для всех завихрителей позволило найти

В теории надежности отмечается два основных подхода формирования моделей - полуэмпирический (феноменологический) и структурный. Феноменологический подход основан на обобщении результатов наблюдений и экспериментов, выявлении основных статистических закономерностей и прогнозировании функционирования технических систем. Среди этого класса моделей приведены многостадийная модель накопления повреждений, теория замедленного разрушения, статистическая модель разрушения и др. Структурный подход предусматривает прежде всего исследование структурных особенностей рассматриваемого объекта (например, при анализе прочностных свойств металлических деталей необходимо учитывать структуру металла и связанных с ней дефектов - микротрещин, дислокаций, конфигурации и положения границ зерен и т.д.). Ко второму классу можно отнести модели хрупкого разрушения, пластического разрушения, так называемую объединенную структурную мо-дель, причем автором особо подчеркивается перспективность дальнейшего развития структурного моделирования.

В теории надежности отмечается два основных подхода формирования моделей - полуэмпирический (феноменологический) и структурный. Феноменологический подход основан на обобщении результатов наблюдений и экспериментов, выявлении основных статистических закономерностей и прогнозировании функционирования технических систем. Среди этого класса моделей приведены многостадийная модель накопления повреждений, теория замедленного разрушения, статистическая модель разрушения и др. Структурный подход предусматривает прежде всего исследование структурных особенностей рассматриваемого объекта (например, при анализе прочностных свойств металлических деталей необходимо учитывать структуру металла и связанных с ней дефектов - микротрещин, дислокаций, конфигурации и положения границ зерен и т.д.). Ко второму классу можно отнести модели хрупкого разрушения, пластического разрушения, так называемую объединенную структурную модель, причем автором особо подчеркивается перспективность дальнейшего развития структурного моделирования.

В теории теплообмена тела рассматриваются как сплошные среды, наделенные макроскопическими теплофизическими свойствами. К ним относятся теплопооводность Я, температуропроводность а и удельная теплоемкость с. Теплофизические характеристики, входящие в условия однозначности, должны быть заранее известны как при аналитическом решении задач теплообмена, так и при обобщении результатов экспериментальных исследований.

Данная книга может служить научным и практическим руководством как при постановке эксперимента, так и при проведении необходимых измерений, обработке и обобщении результатов опыта.

При обобщении результатов эксперимента использованы числа подобия, включающие коэффициент теплоотдачи

Коэффициенты массоотдачи удобны в практических расчетах, НО' массовые потоки, которые они определяют (gw), включают в себя молекулярную и конвективную (стефанов поток) составляющие, что вызывает дополнительные трудности при обобщении результатов эксперимента. Молекулярную составляющую массового потока g™ можно выделить из общего потока вещества с помощью простой формулы

Массоотдача в закрученном потоке исследовалась экспериментальным путем. При обобщении результатов эксперимента использовались диффузионные числа Стантона и Нуссельта

В работах [328, 330, 332, 339, 355] было показано, что описание-кривой нагружения ОЦК-поликристаллов уравнением параболического типа (3.57) значительно расширяет возможности экспериментального изучения процесса деформационного упрочнения. Обобщением; результатов этих работ, а также ряда литературных данных [9, 289,, 290] является общая схема деформационного упрочнения поликристаллических ОЦК-металлов и сплавов [47, 48] (рис. 3.33), которая отражает сложный многостадийный характер процесса, обусловленный5 поэтапной перестройкой дислокационной структуры при деформации. Считается, что перестройка структуры (от относительно однородного распределения дислокаций через сплетения и клубки к дислокационной ячеистой структуре) вызывает соответствующее изменение внутренних напряжений [296], следовательно, и параметров процесса деформационного упрочнения. Данная схема основывается на анализе и обобщении результатов механических испытаний и структурных исследований, проведенных на десяти сплавах ОЦК-металлов [47, 48], которые различались по величине модуля упругости, энергии дефекта* упаковки, наличию дисперсных упрочняющих фаз, уровню примесных элементов и размеру зерна (в пределах одного сплава). В частности, были исследованы при испытаниях на растяжение в интервале температур 0,08—0,5ГПЛ однофазные и дисперсноупрочненные сплавы< на основе железа (армко, сталь 45, Fe + 3,2 % Si), хрома, молибдена (МЧВП с размером зерна 100 и 40 мкм, Мо + 4,5 % (об.) TiN, ЦМ-10 и ванадия (технически чистый ванадий), а также сплавы ванадия-и ниобия с нитридами соответственно титана и циркония [95].

Результаты исследования деформационных и энергетических критериев усталостного разрушения металлов, рассматриваемые ниже, основываются на обобщении результатов исследования закономерностей усталостного разрушения и неупругого деформирования широкого круга металлов различных классов. Это углеродистые, легированные, аустенитные стали, сплавы на основе меди, алюминия, никеля и чугуна — всего около 60 материалов отечественного и зарубежного производства.

Таким образом, на основе дислокационной модели пластического деформирования металлов общая зависимость кривой деформирования от режима нагружения может быть представлена в виде поверхности трехмерного пространства F(a, еэ, еи) = = 0, где величина эквивалентной деформации определяет структурное состояние материала в момент измерения, сформированное в результате предшествующего нагружения. Существенное влияние истории нагружения на процесс высокоскоростного деформирования требует его учета при обобщении результатов испытания с различными режимами нагружения.

формации о механическом поведении материала. Это приводит к серьезным затруднениям при анализе и обобщении результатов испытаний [301].