Приходится рассматривать

1_Часто приходится рассчитывать теплообмен между жидкостью и поверхно-

Довольно часто приходится рассчитывать теплообмен естественной конвекцией в узких глухих каналах. Типичный пример — перенос теплоты между оконными стеклами. Среднюю плотность теплового потока q между поверхностями, разделенными прослойкой газа или жидкости толщиной б, можно рассчитывать, как в случае переноса теплоты теплопроводностью через плоскую стенку:

Часто приходится рассчитывать стационарный процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку (рис. 12.1). Такой процесс называется теплопередачей. Он объединяет все рассмотренные нами ранее элементарные процессы. Вначале теплота передается от горячего теплоносителя /Ж к одной из поверхностей стенки путем конвективного теплообмена, который, как это показано в § 12.1, может сопровождаться излучением. Интенсивность процесса теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи оц.

На практике обычно приходится рассчитывать режим автоматической сварки по шву, указанному на чертеже той или иной конструкции. Изменение размеров швов сварных конструкций нежелательно, так как их уменьшение снижает прочность конструкции, а увеличение вызывает дополнительный расход флюса, проволоки, электроэнергии, повышается основное время на изготовление изделия.

Математическое описание задачи основано на приведенных зависимостях (2.30)—(2.32) и (2.оЗ), которые позволяют решить задачу метрического синтеза. Обычно при этом приходится рассчитывать ряд возможных вариантов изменения относительных метрических параметров.

В теплообменных устройствах приходится рассчитывать теплоотдачу пучка труб, характер обтекания которых еще более сложен и зависит от компоновки, пучка. Существенное значение здесь имеет также относительный поперечный (Si/d) и продольный (S2/d) шаги труб. Различают коридорное и шахматное

Часто приходится рассчитывать конвективный теплообмен между жидкостью и поверхностью твердого тела. Этот процесс получил специальное название — конвективная теплоотдача (теплота отдается от жидкости к поверхности или наоборот).

Поскольку скорость разрушения магниевых протекторов в эмалированных резервуарах с водой в отличие от других случаев их применения в гораздо меньшей степени определяется токоотдачей и зависит в основном от собственной коррозии, долговечность даже при известной величине требуемого защитного тока /s (мА) и массы протекторов т нельзя непосредственно рассчитать по формулам (2.3), (2.4), (2.6), (7.1) и (7.9). Значения коэффициента а2 в формуле (7.6) иногда получаются очень малыми и поэтому показатели токоотдачи Qpr не могут быть использованы. Напротив, значения Qpr приходится рассчитывать по выражениям (7.6), (7.7) ,и (7.8, а), для чего необходимо знать катодный ток IK, который может быть рассчитан по экспериментально определяемой скорости собственной коррозии WK (ммХ Хгод-1) согласно формуле (2.5). В итоге для срока службы протектора цилиндрической формы может быть получено следующее уравнение:

Конечно, в период экономической перестройки резко уменьшилось госбюджетное финансирование на предприятиях, а иностранных инвестиций не предвидится, т.к. инвесторы рассчитывают на быстрый возврат средств с процентами, предприятиям приходится рассчитывать исключительно на свои силы. Тем не менее, если не исправить положение, то поправить его возможно.

Формула эта широко известна. Она вошла в руководства, справочники и учебники по сопротивлению материалов. Но для большинства практических задач, при решении которых сжатое радиальной нагрузкой круговое кольцо приходится рассчитывать на устойчивость, эта формула не верна.

В практике производства часто приходится рассчитывать производственную мощность, количество оборудования, численность и состав рабочей силы и другие исходные данные, необходимые для выполнения производственной программы.

Тела сложной конфигурации. В этом случае приходится рассматривать изменение температуры по двум или трем координатам, интегрирование уравнения теплопроводности сильно усложняется. Получить аналитическое решение часто не удается, тогда используют численные методы решения (§ 14.3).

1) Рассмотренные случаи, когда жесткость связи, через которую действует внешняя сила, либо гораздо меньше, либо гораздо больше жесткости стержня, позволяют считать заданными соответственно либо внешнюю силу, либо движение конца стержня. Если же жесткость связи и жесткость стержня сравнимы между собой и задачу нельзя отнести ни к тому, ни к другому из рассмотренных предельных случаев, то не могут быть заданы ни сила, действующая на стержень, ни движение конца стержня. В этом случае приходится рассматривать взаимодействие стержня и приводящего его в колебание механизма, вследствие чего задача очень усложняется. Для того чтобы осуществить случай заданного движения конца жесткого сплошного стержня, потребовался бы очень жесткий механизм, приводящий в движение конец стержня. Но о помощью камертона на струне случай заданного движения легко может быть реализован (рис. 442).

Применяя принцип Гюйгенса — Френеля, нужно учитывать интерференцию волн, создаваемых всеми элементарными источниками. Эта сложная задача весьма упрощается в тех случаях, когда падающая волна ничем не ограничена, т. е. когда не приходится рассматривать

принципа Гюйгенса — Френеля явления дифракции представляют собой результат влияния «краев» волн, которые мы до сих пор не принимали во внимание. При конечных размерах препятствий и неоднородностей вместо бесконечных волновых поверхностей приходится рассматривать «куски» волновых поверхностей; применение принципа Гюйгенса — Френеля к этому случаю легко прзволяет качественно объяснить дифракционные явления.

В инженерной практике нередко нельзя ограничиться нахождением решений задач в статической или квазистатической постановке и, следовательно, приходится рассматривать динамические задачи в собственном смысле этого слова. Настоящая книга представляет собой третью часть учебного пособия «Прочность пространственных элементов конструкций»* и посвящена рассмотрению такого рода задач.

В процессах теплообмена, протекающих в условиях естественной конвекции в замкнутых полостях, толщина пограничного слоя становится соизмеримой с размерами пространства, в котором протекает процесс, поэтому упрощающие предположения, принятые при выводе уравнений пограничного слоя, становятся неприемлемыми. При анализе процессов переноса теплоты через прослойки и щели различной формы приходится рассматривать полную систему уравнений (2.52)-(2.55), которая для этих условий

При турбулентном движении происходит постоянное перемешивание жидкости; струи хаотически возникают и премешиваются одна с другой, вследствие чего увидеть отдельные струи нельзя. Скорость жидкости в каждой точке переменна и подвергается частым пульсациям, изменяясь по величине и направлению. В случае турбулентного движения для каждой точки приходится рассматривать усредненные значения скоростей. Вектор действительной скорости Wi некоторой ассоциации молекул можно разложить на две составляющих: осредненную во времени скорость, соответствующую упорядоченному перемещению жидкости в направлении движения Wt, и пульсационную скорость w't . Пульсаци-онная скорость все время изменяется по величине и направлению, но, если осреднить ее за довольно длительный отрезок времени, то она обра-

Особенности определения модуля зацепления косозубых цилиндрических колес. При изучении конструкции и расчета косозубых колес приходится рассматривать геометрию зацепления в торцевой и нормальной плоскостях (рис. 16.5, б). Угол, составленный этими плоскостями, равен 90°—р. Величина шага зубьев в плоскости торца связана с величиной шага в нормальном сечении зависимостью pt = pn/cos p. Аналогичная зависимость су-ЩбСТВубТ И МбЖДу значениями модуля в торцевом mt и нормальном тп сечениях: mt = mn/cos p.

212. Движения под действием силы, зависящей только от скорости. Вертикальное движение снаряда в сопротивляющейся среде. До сих пор мы рассматривали примеры, в которых сила зависела только от положения точки. Перейдем теперь к кругу вопросов, в которых приходится рассматривать материальную точку, находящуюся под действием силы, зависящей только от скорости. Вообразим тяжелое тело, движущееся в такой сопротивляющейся среде, как воздух. Среда оказывает на каждый элемент поверхности тела некоторое действие и все эти действия складываются в одну силу и одну пару, приложенные к телу. В частном случае, когда снаряд является телом вращения и совершает поступательное движение, параллельное оси вращения, из соображений симметрии очевидно, что пара равна нулю и что равнодействующая всех действий среды на элементы поверхности тела является силой, направленной вдоль оси в сторону, противоположную движению. Такое явление можно наблюдать; например, когда шар или снаряд цилиндрическо-конической формы падает в неподвижном воздухе по вертикали.

ходу, материал считается состоящим из отдельных связанных между собой слоев. Каждый слой предполагается однородным (что следует из феноменологического анализа) и ортотропным. Распределение деформаций по толщине пакета принимается линейным. ' Критерий разрушения записывается последовательно для каждого слоя в отдельности и предельная нагрузка для материала определяется в предположении допустимости нарушения его сплошности в процессе деформирования. Согласно второму подходу, слоистый • материал рассматривается как однородный; анизотропный критерий разрушения записывается сразу для всего пакета слоев. Первая процедура предполагает известными прочностные характеристики отдельного слоя (см. раздел II). Далее на основании этих данных поверхности разрушения слоистых материалов с произвольной структурой формируют теоретически. Такой подход получил наибольшее распространение при оценке прочности современных композиционных материалов, так как в процессе проектирования конструкции приходится рассматривать множество возможных структур материала. Вторая процедура предполагает известными прочностные характеристики рассматриваемого слоистого материала. Она эффективна для материалов, армированных тканями и образованных из одинаковых слоев. Далее рассмотрены критерии, основанные на послойной оценке прочности материала.

Аналогичная проблема возникает при проектировании конструкционных волокнистых материалов, для которых границы эффективных упругих констант также выведены Миллером [32]. Это более трудная задача, так как приходится рассматривать несколько эффективных констант. Сравнительно недавно был предложен статистический подход к задаче термоупругости (Альварец-Вара [2]), однако для получения практических рекомендаций требуются дальнейшие исследования.