Различной жесткости

Рассмотрим распространение упругих волн в телах, состоящих из чередующихся слоев с различной жесткостью и плотностью. Такая модель использовалась многими авторами для анализа дисперсии в композиционных материалах [134, 1б6]. Исследуемая проблема представляет большой интерес для сейсмологии и рассматривалась применительно к ней [148]. С точки зрения основного подхода такая система аналогична системе дискретных связанных звеньев, описанной в работе Бриллоуина [37].

Используемый в испытаниях способ программирования упру-гопластических или необратимых деформаций имеет некоторые особенности. Характерным для процесса в случае нагружения за пределами упругости является снижение нагрузки в процессе регулирования в соответствии с законом разгрузки по близкой к линейной траектории в координатах нагрузка — абсолютное удлинение образца (диаграмма деформирования) с наклоном, соответствующим упругому участку нагружения. В результате объект регулирования (испытываемый образец) характеризуется существенно различной жесткостью на этапах нагрузки и разгрузки. При этом в случае управления по пластической, или необратимой деформации разгрузка в координатах нагрузка — остаточное удлинение происходит без изменения величины максимальной деформации.

Таким образом, вал ведет себя так, как будто он обладает в направлении осей х и у различной жесткостью. Критические состояния наступают при

Наряду с механическими усилиями (внутреннее давление р, затяг, вес, опорные реакции) в расчет вводились тепловые нагрузки от перепадов температур (по толщине стенки, по окружности и по образующей), а также от разности температур между сопрягаемыми элементами. Температурные напряжения от тепловых нагрузок устанавливались на основе решения задач термоупругости для цилиндрических и сферических оболочек, пластин и стержней с различной жесткостью закрепления.

Все полимерные материалы обладают малой теплопроводностью и низким модулем упругости, что снижает эксплуатационные возможности этих материалов. Однако применительно к узлам трения низкий модуль упругости имеет и положительное значение, так как способствует увеличению площади фактического контакта в паре сталь — пластмасса и снижению действительных контактных напряжений. Трение двух поверхностей с различной жесткостью создает оптимальные условия для их взаимодействия [8]. Приработка полимерных материалов (в особенности термопластичных) при трении по стали осуществляется в основном за счет пластических деформаций их рабочих поверхностей. Низкий модуль упругости термопластов предопределяет малую чувствительность подшипников из этих материалов к перекосам вала [24, 50]. Металлические и, в частности, бронзовые подшипники чувствительны к неточностям сборки, которые приводят к резкому увеличению фактических контактных нагрузок. Взаимодействием разнотипных материалов и сохранением смазки между трущимися поверхностями (вследствие сравнительно небольших давлений на площадках фактического контакта пластмассы с металлом) можно объяснить высокую задиростой-кость этих пар трения в случае прекращения подачи смазки [8].

Испытания конструкционных материалов на термомеханическую усталость проводятся путем термоциклирования цилиндрических образцов с различной жесткостью заделок по торцам. При значительной податливости заделок условия термического нагружения принято называть «мягкими», а при малой податливости — «жесткими». В зависимости от податливости заделок, размаха тер-

Действительные значения контактных напряжений, возникающих на опорной площадке полимерного подшипника, меньше, чем при контактировании двух металлических поверхностей. Это объясняется тем, что в нагруженных узлах при сочетании материалов, обладающих различной жесткостью, площадь их фактического контакта близка к ее номинальному значению. Однако при малой жесткости одного из материалов возникает опасность чрезмерного увеличения угла контакта.

4. В оценке работоспособности конструкций следует учитывать дополнительные напряжения самокомпенсации, возникающие в результате неодинакового разогрева элементов с различной жесткостью.

Анализ результатов, представленных в табл. 7, показывает, что демпфирующая способность пакетов была весьма различной. Декременты колебаний отличались друг от друга в 1,5—1,9 раза. Такое отличие может объясняться различной жесткостью крепления пакетов.

Математическое выражение жесткости представлено выражениями ?7ИЗ и G/к, где G и Е — модули сдвига и упругости, IK и /из — моменты инерции сечения, т. е. жесткость определяется природой металла (структурой и плотностью) и конструкцией отливки (расположением геометрических элементов). Из известных геометрических элементов (фигур) минимальное значение момента инерции имеют плиты и пластины. В зависимости от типа и расположения геометрических элементов орнамента плита может характеризоваться различной жесткостью в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Рис. 5.15. Экспериментально полученные внешние характеристики электромагнитных нейтральных управляющих элементов с различной жесткостью пружин подвески

2. Технологические пробы различной жесткости. В этом случае величине деформации шва в т. и. х. задается типом опытной свариваемой конструкции, ее размерами, последовательностью выполнения швов и т. д.

Сопротивляемость сварочных материалов образованию трещин очень часто оценивают, сваривая специально подобранные технологические пробы или конструкции, имитирующие сварные соединения различной жесткости. При этом предполагается, что проба должна обеспечивать кристаллизационные и деформационные условия в сварном соединении такие же или более жесткие, чем при сварке реальной сварной конструкции.

На основе анализа технической документации при максимально неблагоприятном соотношении эксплуатационных воздействий (температура, давление, среда) и местной концентрации напряжений (места врезки штуцеров, нижняя часть вертикальных аппаратов, соединения оболочек различной жесткости, участки между опорами горизонтальных аппаратов и др.) определяются потенциально опасные узлы (ПОУ) (см. рис 4.1, 4.2).

вание этого метода связано с положительным изменением внутренних максимальных радиальных напряжений °rmax W и прочности на отрыв а"р (/) при охлаждении. Такой же положительный эффект при изготовлении намоточных изделий достигается комбинацией слоев различной жесткости и послойного их отверждения.

и некоторым видоизменением схем армирования, представленных на рис. 1.2, е. Применение подобных схем для изготовления композиционных материалов открывает возможность в широких пределах варьировать их механические свойства. Изменение характеристик может осуществляться за счет изменения соотношения и объемов прямолинейных и искривленных волокон, уложенных соответственно в направлениям осей х(\) и{/(2), атакжепри-менения волокон различной жесткости. При укладке в направлении оси х (1) прямолинейных волокон объемом 0,5цг и волокон, искривленных под углом 40° к оси 1 (см. рис. 1.2,е) объемом O.Sfij, композиционные материалы обладают значительно большими значениями модулей упругости ?\ и Е3, чем материалы, у которых все волокна направления 1 объемом щ искривлены на угол 40°. Модуль сдвига G13 последних несущественно выше, чем у композиционных материалов, армированных, по схеме рис. 1.2, а. Такие модифицированные схемы армирования весьма эффективны при одновременном использовании волокон различной жесткости и прочности (схемы плетения тканей показаны на рис. 4.3).

нию значений всех упругих характеристик трехмерноармярованных материалов. Это следует из табл. 5.4, в которой приведены расчетные значения упругих констант материалов, армированных волокнами различной жесткости, при [ij = Щ = Цз — 0,20. Модули сдвига и модуль упругости ?3 оказываются более чувствительными к варьируемым параметрам, чем коэффициенты Пуассона и модули упругости в направлениях, вдоль которых происходит изменение плотности укладки волокон. При увеличении

Одним из основных преимуществ данной конструкции наряду с обеспечением соосности при растяжении образца и максимально возможным устранением потерь на трение при перемещении подвижного захвата является возможность измерения усилий, прилагаемых к образцу, внутри вакуумной рабочей камеры. Для этой цели подвижный захват заканчивается динамометром со сменной динамометрической балочкой 16. Динамометр работает в цепи нагру-жения образца как балка на двух опорах, нагруженная посредине сосредоточенной силой. Зная тарировочную зависимость динамометрической балочки, можно определять усилия, приложенные к образцу, с минимальными потерями. Набор балочек различной жесткости с наклеенными на них тензо-

а—зависимость температурных деформаций во входной кромке от длительности нагружения при различной жесткости нагружения; б—расчетная по уравнению (6.7) и экспериментальная [55] кривые

ролики 17 с сепаратором из латуни, которые обеспечивают возможность относительного перемещения скобы активного захвата и каретки при работе машины, благодаря чему осевые нагрузки на образец сведены к минимуму, определяемому трением качения роликов. Зазор между роликами и сопряженными плоскостями составляет 0,003 мм, что совместно с большой длиной каретки и большим количеством роликов (по 8 штук сверху и снизу каретки) обеспечивает плавность нагружения. Измерение действующих на образец переменных нагрузок производится с помощью упругого динамометра и отсчетного микроскопа [2] или с помощью тензодатчиков сопротивления, наклеиваемых на рабочую часть динамометра. Для различных уровней нагрузки предусмотрена установка сменных динамометров различной жесткости.

деформации. Для сохранения закона деформирования e = const необходимо использовать динамометры различной жесткости для низких и высоких скоростей ударного нагружения. Неправильный выбор жесткости динамометра может привести к испытанию с постоянной величиной нагрузки вместо постоянной скорости деформирования. Так, при ударном нагружении со скоростью 2 м/с образца с отношением поперечных сечений рабочей части и динамометра ЛД/ЛР=10 повышение напряже-

4. Оболочка, подкрепленная упругими шпангоутами. Если оболочка^подкреплена произвольно расположенными шпангоутами различной жесткости EJk и нагружена переменным по длине внешним давлением р (х) = p°ty (x), то при выполнении ограничений, перечисленных в предыдущем параграфе, для определения критического давления тоже можно воспользоваться изложенным решением