Поверхностным натяжением

Покажем возможность применения К-подхода к оценке прочности цилиндров с поверхностными трещинами. Значение КИН для пластины с полуэллиптической трещиной равно :

Проведены (совместно с ИПТЭР) испытания труб большого диаметра (D = 1220 х 10) из стали типа 17ГС (табл.4.6) с предельными поверхностными трещинами на статическое давление до разрушения. Результаты испытаний показали, что расчетные и экспериментальные данные удовлетворительно согласуются между собой. Максимальное расхождение между акр и сг^ не превышает

Проведены ( совместно с ВНИИСПТнефть ) испытания груб большого диаметра ( D =1220 х 10 ) из стали типа 17 ГС .( табл. 1 ) с предельными поверхностными трещинами на статическое давление до разрушения. Результаты испытаний показали, что

Приведем результаты расчета и эксперимента на трубах с несквозными поверхностными трещинами (рис. 31.10). Расчет проведен но уравнениям (29.19) и (29.21) с учетом (29.26), а эксперимент — иа стальных трубах радиуса R = 380 мм и толщиной стенки h = 9,5 мм. Механические свойства стали, из которой

Задачей визуального входного контроля основного металла, полуфабрикатов и заготовок является выявление участков с поверхностными трещинами, расслоениями, закатами, вмятинами, раковинами и другими несплошно-стями, вызванными технологией изготовления или транспортировкой, а также подтверждение правильности маркировки. Последующий измерительный контроль является подтверждением их геометрических размеров и выявляет размеры поверхностных дефектов. Если полуфабрикат имеет сварные швы (например, прямошовные и спиральношов-ные трубы), то контролю подлежит не менее 10% длины шва.

Однако ряд важных факторов авторы работы [6] не учитывали: а) прочность определяли на кристаллах с поверхностными трещинами;

Задачей визуального входного контроля основного металла, полуфабрикатов и заготовок является выявление участков с поверхностными трещинами, расслоениями, закатами, вмятинами, раковинами и другими несплошно-стями. вызванными технологией изготовления или транспортировкой, а также подтверждение правильности маркировки. Последующий измерительный контроль является подтверждением их геометрических размеров и выявляет размеры поверхностныхдефектов. Если полуфабрикат имеет сварные швы (например, прямошовные и спиралъношов-ные трубы), то контролю подлежит не менее 10% длины шва.

Исследованию подвергались крестообразные модели трех типов со сквозными и поверхностными трещинами на специальных устройствах (рис. 6.17). Модели из сплава АК4-1Т1 с пределом текучести 320 МПа имели толщину 1,2 и 2 мм с центральным отверстием, от которого производилось выращивание сквозной трещины при постоянной асимметрии цикла R = 0,5 в диапазоне соотношения главных напряжений -0,1 < А,а < 0,1 при Q = (0,3-0,4) [86]. Модель была оптимизирована методом конечных элементов таким образом, что при ее загрузке по двум осям в центральной зоне поле равномерного двухосного напряженного состояния располагалось в пределах диаметра 20 мм. В указанных моделях выращивали сквозные усталостные трещины от центрального отверстия диаметром 2 мм.

Рис. 6.25. Сферические частицы в изломе крестообразных образцов из алюминиевого сплава АК6 с поверхностными трещинами, испытанных при двухосном растяжении-сжатии Хд = -0,5

Циклические испытания образцов с поверхностными трещинами были выполнены на образцах, изготовленных из дисковых сплавов ВТЗ-1 и ВТ8. Образцы вырезали из дисков, материал которых не проявил чувствительности к его выдержке под нагрузкой. Отсутствие чувствительности было установлено предварительными испытаниями образцов со сквозными трещинами на трехточечный изгиб по методике [72].

Для поверхностных трещин единую кинетическую кривую описывают с коэффициентом, характеризующим степень стеснения пластической деформации ka = 16 (см. главу 5). Для кинетических кривых (рис. 7.24) величина ka = 12. Это отражает масштабный эффект применительно к использованным образцам, толщина которых была 6 и 8 мм, а ширина около 20 мм. Размеры образцов были малы. Поэтому стеснение пластической деформации в них не было столь существенным, как это наблюдается в толстых образцах с поверхностными трещинами.

Капиллярность — свойство жидкости, обусловленное поверхностным натяжением, занимать в капиллярах уровень, отличающийся на величину Л (мм) от уровня той же жидкости в большом резервуаре, с которым капилляр сообщается:

Жидкость, не обладающая вязкостью, поверхностным натяжением и не изменяющая объема при изменении температуры и давления, называется идеальной. К идеальной жидкости близок по свойствам жидкий гелий.

ного притяжения» очень мал, то энергия на единицу площади является константой материала, а именно - поверхностным натяжением. Молекулярное притяжение берегов трещины мало, за исключением малой области у вершины трещины. Поэтому А.А. Гриффите сделал вывод, что применение математической теории упругости возможно для всех точек трещины, кроме этой малой области. Для достаточно больших трещин такое приближение вполне приемлемо, так как ошибка при расчете энергии деформации мала.

Если поверхность жидкости искривлена, то силы поверхностного натяжения могут сказаться на поведении всего объема жидкости (а не только ее поверхностной пленки). Например, в случае смачивающей жидкости в тонкой трубке силы поверхностного натяжения вследствие искривления поверхности дают значительную вертикальную составляющую; поверхностное натяжение как бы втягивает жидкость в трубку. Поэтому в капиллярных трубках смачивающие жидкости поднимаются выше того уровня, который они занимают в широких трубках. Вес столба жидкости отчасти уравновешивается составляющей поверхностного натяжения. Наоборот, несмачивающие жидкости (ртуть) в тонких трубках стоят на более низком уровне, чем в широких. Силы, обусловленные поверхностным натяжением, растут пропорционально периметру трубки (длине границы пленки), а вес столба жидкости растет пропорционально сечению трубки, т. е. быстрее. Поэтому в толстых трубках поверхностное натяжение не изменяет заметно высоту столба жидкости. Чтобы исключить влияние поверхностного натяжения на высоту столба жидкости при измерении давлений, следует брать трубки достаточно большого диаметра.

явления вызываются добавочным, т. н. к а п и л-лярным давлением ра, создаваемым поверхностным натяжением на искривлённой поверхности (мениске) жидкости в капилляре. По закону Лапласа р„ = 2з/г, где г — средний радиус кривизны поверхности жидкости. В круглом капилляре радиуса г„ высота h подъёма жидкости, смачивающей стенки (см. Смачивание), и высота опускания не смачивающей (см. рис.) определяются ф-лой Жюрена: /i = 2acos9/rl)g(p1 — pz), где g — ускорение свободного падения, р, и р2 — плотности жидкости и её пара, 6 — краевой угол. К. я. определяют условия образования зародышевой конденсации, кипения, кристаллизации и играют важную роль в технике (напр., в процессах сушки). Понижение давления пара над вогнутой поверхностью жидкости обусловливает конденсацию пара в порах смачиваемых пористых тел (капиллярная конденсация), чем, напр., объясняется гигроскопичность.

ласкивать летучей жидкостью с малым поверхностным натяжением, например ацетоном, а затем длительно прогревать до возможных температур.

Здесь сила FAp создается разностью давлений Ар, Fg — столбом жидкости, a Fa—: поверхностным натяжением жидкости, FAP равна силе гидравлического сопротивления при проходе пара через отверстия листа и слой воды и определяется выражением

Правая часть отражает прирост энергии пластинки вследствие создания новой поверхности, обладающей поверхностным натяжением WH.

Капиллярность — свойство жидкости, обусловленное поверхностным натяжением, занимать в капиллярах уровень, отличающийся на величину h (мм) от уровня той же жидкости в большом резервуаре, с которым капилляр, сообщается:

Жидкость, не обладающая вязкостью, поверхностным натяжением и не изменяющая объема при изменении температуры и давления, называется идеальной. К идеальной жидкости близок по свойствам жидкий гелий.

Ламинарное течение жидкой пленки может сопровождаться волновым движением — рис. 12-4. Частицы жидкости, находящиеся на поверхности- пленки, под действием случайных возмущений могут получить смещение, приводящее к деформации поверхности и отклонению ее от равновесного состояния. При этом возникают силы, стремящиеся вернуть жидкость к равновесию. При стекании пленок большое значение имеет сила, обусловленная поверхностным натяжением жидкости. Под действием восстанавливающих сил жидкие частицы стремятся вернуться к положению равновесия. Однако по инерции они будут проходить положение равновесия, вновь испытывать действие восстановительных сил и т. д. На это движение накладывается действие сил тяжести [Л. 133]. В результате на поверхности пленки, подвергшейся случайному возмущению, будут возникать волны. Волновые движения, возникающие разновременно в различных местах от случайных возмущений, налагаясь друг на друга, привфшт к сложной трехмерной картине процесса. Ламинарно текущая пленка обладает неустойчивостью относительно возмущений с достаточной длиной волны (>б). При малых числах Рейнольдса возникающие в слое возмущения сносятся вниз по течению. Если же число Рейнольдса пленки больше некоторого предельного КеВОлн, то образуется устойчивый волновой режим.