Скоростями нагружения

Метод касательного модуля (Маркал и Тёр«ер [23]) позволяет использовать процедуры, созданные ранее для решения задач линейной упругости. Вместо обобщенного закона Гука (8) применяются определяющие уравнения (22) упругопластиче-ской среды; при этом полная история нагружения получается как сумма отдельных линейных (но не упругих) решений. Величины Sij, TO и 7WT, входящие в уравнение (22), вычисляются в начале каждого шага нагружения, а затем считаются постоянными, что приводит к линейному соотношению между переменными EJJ и crt-j — полными скоростями изменения деформаций и напряжений — в каждой точке внутри материала. Таким образом, на каждом шаге приращения нагрузки решение может быть получено сразу, без привлечения итерационных процедур.

Рассмотренные программные испытательные установки с электромеханическим приводом позволяют осуществлять при достаточной точности (±1%) отработки задаваемой программы режимы нагружения с максимальными скоростями изменения программируемого параметра порядка 100% в минуту, что соответствует предельным частотам 1—2 цикла/мин. Повышение частоты

Односторонний нагрев образцов стеклопластика АГ-4С проводили в установке ИМАШ-11 с различными постоянными скоростями изменения температуры. Нагрев прекращали при достижении температуры на нагреваемой поверхности от 300 до 1000° С через каждые 100 град, затем образец быстро охлаждали. В процессе нагрева измеряли температурное поле по толщине образца.

где а — скорость распространения гидравлического импульса; S0 — площадь сечения трубопровода; р0 — плотность жидкости; п — коэффициент пропорциональности между скоростями изменения давлений компрессии на сливе и в магистрали нагнетания. Уравнение момента гидродвигателя

магистрали нагнетания; п — коэффициент пропорциональности между скоростями изменения давлений компрессии на сливе и в магистрали слива (определяется экспериментально); Е — приведенный модуль упругости гидросистемы, Е~1 = Еж1 + d0E~l6~l; Еж — объемный модуль упругости жидкости; Ет — модуль упругости материала трубопровода; б — толщина стенки трубопровода; Тс ^- постоянная времени магистрали слива, учитывающая влияние изменения давления в магистрали слива на динамику гидросистемы,

Во многих случаях уровень термоупругих напряжений в элементах конструкций является решающим для оценки их прочности и ресурса. Эта ситуация характерна для современных энергетических установок с ВВЭР, условия эксплуатации которых определяются длительным пребыванием деталей конструкций при высоких температурах, многократными циклами нагрев—охлаждение, значительными скоростями изменения температуры в переходных режимах и т л.

Использование многослойных рулонированных оболочек для изготовления корпусов теплообменных аппаратов (ТА), работающих в широком диапазоне температур и с большими скоростями изменения температуры теплоносителя, требует особого внимания ввиду того, что величины температурных напряжений в таких оболочках в ряде случаев могут превышать допустимые. Расчет термонапряженного состояния подобных конструкций, прежде всего, определяется точностью расчета нестационарных температурных полей в многослойной

3. Градиенты температур на нестационарных режимах работы установки значительно (примерно в 2,5 раза) превышают эти величины на стационарном режиме. Следовательно, термонапряженное состояние конструкции необходимо рассчитывать для нестационарных режимов с относительно большими значениями 8j и скоростями изменения температуры теплоносителя.

Для стационарных процессов, а также для процессов, протекающих с реальными скоростями изменения температурных полей в системах, нестационарный член (5-44) может.быть опущен благодаря очень большим значениям скоростей распространения излучения. С учетом этого обстоятельства расчетное уравнение (5-44) можно представить в виде

Интерес, проявляемый в настоящее время к вопросам нестационарного конвективного теплообмена в каналах, обусловлен также большой ролью, которую играют нестационарные тепловые процессы в современных энергетических установках, теплообменных аппаратах и технологической аппаратуре, а также повышенными требованиями к точности расчета этих устройств, работающих с высокой энергонапряженностью. Нестационарные тепловые процессы в этих устройствах характеризуются высокими скоростями изменения параметров и являются в ряде случаев определяющими. Расчеты нестационарных тепловых процессов в энергетических установках, теплообменных аппаратах, технологической аппаратуре и магистралях должны опираться на результаты фундаментальных исследований нестационарных процессов конвективного теплообмена. Эти исследования необходимы для создания надежных методов расчета температурных полей и термических напряжений, расчетов процессов разогрева и охлаждения трубопроводов, магистралей, элементов двигательных и энергетических установок и оптимизации этих процессов, для расчета переходных режимов работы различных теплообменных аппаратов, для разработки систем автоматического регулирования.

Исходные характеристики материала (сгь, ij), еост), входящие в критериальные уравнения типа (4.4), не отражают роль неизо-термичности процесса нагружения, влияние перемены знака, длительности деформирования. Эти обстоятельства могут быть учтены при проведении специальных экспериментов при неизотермическом нагружении, свойственном условиям нагружения рассчитываемой детали. Схема такого деформирования (ОАВСДЕГ) с заданными скоростями изменения температур t в интервале Zmax — irnri и деформаций е в интервалах ер — ест — еост приведена на рис. 4.9.

Блок питания нагружающего устройства обеспечивает плавное регулирование оборотов электрического привода 15, что дает возможность испытывать образцы с различными скоростями нагружения.

В уравнении (2.3.21) функция напряжений и функция числа полуциклов для данной температуры определяются для «мгновенных» кривых циклического деформирования, получаемых при непрерывном (без температурных выдержек) циклическом деформировании со скоростями нагружения, позволяющими исключить влияние общей продолжительности деформирования, т. е. Fz(t). В настоящее время, как отмечалось выше, имеются экспериментальные возможности получения кривых мгновенного циклического деформирования путем проведения испытаний при достаточно высоких скоростях нагружения.

На установке можно проводить испытания на кратковременную прочность, если силовозбудитель выполнен в виде электромеханического привода. Плавное регулирование оборотов электродвигателя привода позволяет проводить испытания образцов с различными скоростями нагружения. При проведении испытаний на длительную прочность и ползучесть на нагружающую тягу воздействуют подвеской сменных грузов.

Поверхности, приработанные при малой скорости нагружения, с последующим ее повышением, приобретают своего рода иммунитет к повышению скорости нагружения. Величина предельного давления для таких поверхностей не меняется при увеличении скорости нагружения. С другой стороны, предельное давление, определенное для поверхностей, приработанных при высокой скорости нагружения, в последующих испытаниях с меньшими скоростями нагружения продолжает возрастать, что свидетельствует о продолжении приработки.

К 1-й гр. относятся случаи нагружения с высокой постоянной или переменной скоростями нагружения. Ко 2-й — случаи, в к-рых наряду с высокой скоростью нагружения имеет место высокая скорость деформации материала (как правило, за пределом

В качестве основного конструкционного материала для элементов, составляющих оболочечный корпус (оболочку, фланец), используют жаропрочный сплав ХН60ВТ. На рис. 4.48 и 4.49 приведены диаграммы деформирования этого сплава при температурах, характерных для условий эксплуатации рассчитываемых деталей. Деформирование образцов материала в процессе кратковременного нагружения при высоких температурах выполняли с повышенными скоростями нагружения, когда временные процессы не оказывают заметного влияния на сопротивление деформированию.

Рис. 4.18. Кривые распределения пределов прочности при сжатии пьезокерамического материала с двумя скоростями нагружения: / — оа — 40 МПа/с; 2 — va = 4,1 МПа/с; О — экспериментальные значения

диаметром 10 мм из углеродистой стали в интервале температур 400—500° С со скоростями нагружения 2 мм/мин и 0,2 мм/мин можно получить пределы текучести, отличающиеся на 1,5—2 кГ/мм2. Поэтому испытание на растяжение при высоких температурах производят с определенной скоростью перемещения подвижного захвата. Эта скорость должна находиться в пределах (0,04-т-0,10) /о мм/мин, где /о — начальная расчетная длина образца.

В качестве основного конструкционного материала для элементов, составляющих оболочечный корпус (оболочку, фланец), используют жаропрочный сплав ХН60ВТ. На рис. 4.48 и 4.49 приведены диаграммы деформирования этого сплава при температурах, характерных для условий эксплуатации рассчитываемых деталей. Деформирование образцов материала в процессе кратковременного нагружения при высоких температурах выполняли с повышенными скоростями нагружения, когда временные процессы не оказывают заметного влияния на сопротивление деформированию.

В уравнении (4.2) функции напряжений и числа полуциклов напряжения для заданной температуры определяют по мгновенным кривым циклического деформирования, получаемым при непрерывном (без температурных выдержек) циклическом деформировании со скоростями нагружения, дающими возможность исклю-

нестандартные испытания гладких образцов при медленном активном (10'^<ё <10~2 1/с) или динамическом (10°<ё <104 1/с) нагружении с регистрацией диаграмм деформирования. Наиболее сложными оказываются режимы динамического нагружения с заданными скоростями нагружения (сг =const) или деформирования (ё =const), когда необходимы использование электрогидравлическнх машин с управляющими ЭВМ и анализ волновых процессов в нагружающей системе. Высокие скорости деформирования (ё >103-ь104 1/с) получают при ударных режимах с применением электромагнитных, пороховых или пневматических пушек; при этом указанные выше предельные режимы (a =const или ё =const) обычно не соблюдаются; по реально зарегистрированному процессу деформирования определяют фактические значения сг и ё . Основное значение при этом имеют параметры стт и т^.