Продольных градиентов

Для определения продольных деформаций и напряжений при наплавке валика на кромку полосы и при сварке узких пластин встык используется графорасчетный метод, разработанный Г. А. Николаевым.

Графорасчетные методы просты и наглядны, хорошо иллюстрируют механизм образования продольных деформаций и напряжений при сварке. Кроме этого, они имеют и практическое значе-

ления продольных деформаций и напряжений при наплавке валика на кромку полосы и при сварке пластин встык. На рис. 11.17 в качестве примера представлено распределение продольных напряжений GX и упругопластических деформаций гх в продольном сечении на расстоянии у= 2 см от оси шва при сварке пластин

где а2 = Е/р — скорость распространения волны напряжений вдоль стержня. Следует отметить, что уравнение (3.1.4) приближенное и применимо к тонким стержням любой формы поперечного сечения. Приближенность уравнения состоит в предположении, что плоские поперечные сечения стержня остаются плоскими при прохождении волны напряжений, а напряжение равномерно распределено по каждому поперечному сечению. Продольные перемещения сопровождаются поперечными, при этом отношение соответствующих поперечных и продольных деформаций равно коэффициенту Пуассона v; это приводит к неравномерному распределению напряжений по поперечному сечению стержня, так что плоские поперечные сечения искажаются. Общее решение уравнения (3.1.4) можно представить в виде

Усилия в раскосах от продольных деформаций ветвей колонны, загруженной нормальной силой N и изгибающим моментом М, зависят от схемы соединительной решетки. По этому признаку схемы решеток можно разделить на три типа [7]: не воспринимающие N и М, воспринимающие только N и воспринимающие N и М.

Первая группа программ - программные системы проектирования, органически объединяющие процессы конструирования и анализа в едином комплексе, о них уже шла речь выше. К числу программных систем проектирования относятся системы CATIA5, EUCLID3, UNIGRAPHICS и др. При их использовании не возникают трудности с созданием сложной и математически точной модели изделия, так как только эти системы обладают самыми мощными средствами геометрического моделирования. Организация обмена между подсистемами конструирования и анализа также незаметна для пользователя - обе подсистемы оперируют с одной базой данных или имеют внутренние форматы данных. Состав различных видов анализа ограничен по сравнению с составом универсальных программ и в основном предназначен для решения таких задач, как структурный анализ, линейный статический анализ, модальный анализ, анализ (продольных) деформаций, тепловой анализ, анализ устойчивого состояния (электропроводность, линейная конвекция) и др.

Минимально необходимое оборудование для одноосных испытаний на растяжение включает датчик нагрузки (обычно используется силоизмеритель самой испытательной машины) и датчик продольных деформаций (экстензометр или тензодатчик сопротивления). Из их показаний, снимаемых вплоть до разрушения, можно легко получить зависимости между напряжениями и деформациями в направлении нагружения, которое может быть различным по отношению к ориентации волокон (рис. 5). На рис. 6 показаны типичные кривые деформирования однона-правленно армированных пластмасс при нагружении вдоль

Ротман и Малтер [160] измерили модуль при изгибе и изгибную прочность графитоэпоксидных композитов, используя четырехточечную схему нагружения. Они установили, что гораздо более устойчивые значения жесткости при изгибе получаются, если использовать для расчета этой величины не значения прогиба, а показания датчика продольных деформаций. В работе [87 ] обсуждены преимущества четырехточечной схемы нагружения.

Рис. 55. Сравнение экспериментально определенных деформаций на поверхности соединения в одностороннюю нахлестку с расчетными. При расчетах использовался изгибный коэффициент типа BF/JT, равный 0,010. Образец LSA-20-1; односторонняя нахлестка; разрушающая нагрузка: Р = 2000 кгс; О — расчетные значения продольных деформаций; • — экспериментально определенные продольные деформации; Д — экспериментально определенные поперечные деф ормации

BF/JT, равный 0,020. Образец LSA-62-1, двусторонняя нахлестка, разрушающая нагрузка Р = 1150 кгс; О — расчетные значения продольных деформаций; • — экспериментально определенные продольные деформации; Д — экспериментально определенные поперечные деформации

На рис. 55 приведено сопоставление расчетных и экспериментальных значений деформаций поверхности соединения в образце LSA-20-1 в районе нахлестки. Такие же данные для соединения в образце LSA-62-1 приведены на рис. 56. Как видно, совпадение теоретических и экспериментальных результатов по определению продольных деформаций удовлетворительное и на поверхности композита и на поверхности титана. На этих рисунках показаны также поперечные деформации на поверхности композита, теоретические значения которых должны быть равны нулю из-за принятия гипотезы о плоской деформации. Вычисленные распределения сдвиговых и нормальных напряжений, соответствующие расчетным разрушающим нагрузкам, показаны на рис. 57 для соединений в одностороннюю нахлестку (LSA-20) и на рис. 58 для соединений в двустороннюю нахлестку LSA-62). Поскольку предельные нагрузки и деформации на поверхности совпадают с экспериментально определенными, то и распределения напряжений, очевидно, достаточно хорошо соответствуют действительности. Следует отметить, что касательные напряжения у края соединения фактически достигают максимума примерно^та расстоянии толщины склейки от каждого края, а не на самом краю, поскольку там они должны обращаться в ноль. Так как уравнения были

Довольно равномерное температурное поле характерно для индукционного нагрева, когда подбором формы и размеров индуктора достигается снижение продольных градиентов до величин того же порядка, что и при печном нагреве [22, 304].

Законы движения высокоскоростных потоков парожйд-костных сред (системы жидкость—пар) длительное время привлекают внимание специалистов различных направлений. Интерес к указанной проблеме объясняется, в первую очередь, назревшими потребностями современной энергетики, энергетического машиностроения и других отраслей техники. Из литературы известны многочисленные теоретические и экспериментальные исследования процесса течения двухфазной среды в условиях больших продольных градиентов давления. Однако результаты этих разработок опубликованы лишь в виде отдельных журнальных статей.

Кинетика фазовых переходов, так же как и кинетика любых иных явлений, выходит за рамки собственно квазистационарной термодинамики. В вопросах изменения агрегатных состояний термодинамика ограничивается рассмотрением равновесных систем, которые включают в себя уже сформировавшуюся новую фазу. Сам же ход формирования как микро-, так и макроскопических частиц вновь образующейся фазы, их роста и накопления остается за пределами анализа. В границах термодинамических представлений, как указывает Я- И. Френкель [Л. 50], под температурой агрегатного перехода (при заданном давлении) понимается не та температура, при которой фактически начинаются фазовые превращения, а та, при которой микроструктурные изменения, приводящие к возникновению новой фазы, прекращаются и система приходит в стабильное состояние. Очевидно, что и в стабильной системе изменение количественного соотношения между газообразной и конденсированной фазами возможно лишь при некотором нарушении взаимного равновесия элементов системы. Квазистационарная термодинамика допускает такие отклонения, однако каждое из них должно быть исче-зающе мало. Это означает, что изменения макроскопического масштаба могут происходить лишь на протяжении бесконечно больших отрезков времени, во всяком случае по сравнению со временем восстановления нарушенного равновесия. В действительности же, как это отмечалось ранее, в быстротекущих процессах (например, при движении в условиях больших продольных градиентов давления) скорость изменения состояний среды, вызываемая внешними воздействиями, оказывается вполне сопоставимой со скоростью развития внутренних процессов, ведущих к восстановлению равновесия системы. Следует отметить, что особенно значительные нарушения равновесного .состояния происходят в период зарождения новой фазы и начала ее развития. Мы здесь рассмотрим некоторые элементы процесса формирования конденсированной фазы, во-первых, ввиду его большого практического значения, во-вторых, для того, чтобы несколько осветить физическую картину явлений, приводящих в конечном счете к термодинамически устойчивому двухфазному состоянию.

Из содержания предшествующих параграфов этой главы, и в особенности из описания результатов опытов, посвященных определению кризисных состояний, следует, что в условиях значительных продольных градиентов давления изменение состояния ускоряющейся жидкости, движущейся по адиабатному каналу, существенным образом отклоняется от термодинамически равновесного изоэнтро-пийного процесса, отвечающего плоской поверхности раздела фаз. Отклонение системы от термодинамического равновесия приводит к уменьшению (по сравнению с равновесным процессом) количества образующегося пара и сохранению конденсированной составляющей потока в перегретом состоянии.

Опыты подтверждают, что и другие критерии подобия оказывают соответствующее влияние на структуру ' двухфазного пограничного слоя. С увеличением числа Маха возрастают продольные градиенты давления и соответственно изменяются толщины вытеснения и потери импульса. Особенно велико влияние дисперсности жидкой фазы и продольных градиентов давления на характеристики пограничного слоя и положение точки отрыва.

для перегретого пара, а при z/0=0,16 MiT~0,5 (ea = pjpo=0,91; pa— давление среды за диффузором) и MiT = 0,61 (ea = 0,87). Снижение М]т на входе в диффузор приводит к резкому уменьшению продольных градиентов давления во входном участке диффузора, что и отражают графики на рис. 7.2.

Существует ряд методов расчета динамического и теплового пограничного слоев при наличии продольных градиентов давления и температуры. При этом, как уже указывалось в гл. IX, решение будет наиболее простым, если известны зависимости типа (9.46), т. е. для теплового пограничного слоя

Очевидным первым приближением является такая функция /1 (Re*r), которая не зависит от продольных градиентов скорости и температуры. Такая функция, по определению, совпадает с законом теплоотдачи при безградиентном обтекании пластины.

8. Расчет плоского турбулентного пограничного слоя при наличии продольных градиентов скорости и температуры

8. Расчет плоского турбулентного пограничного слоя при наличии продольных градиентов скорости и температуры..... 260

Турбулентный пограничный слой в несжимаемой жидкости при наличии продольных градиентов давления рассчитывается по формуле