Возникновения концентрации

Недостатки: недопустимость перегрузок, приводящих к трению без смазочного материала и повреждениям; опасность возникновения колебаний; необходимость высокой точности изготовления.

Конечно, на практике мы обычно имеем дело не с мгновенно возникающими, а лишь с постепенно изменяющимися силами. Но если они изменяются достаточно быстро, то все же колебания возникают. (Условия возникновения колебаний будут рассмотрены в гл. XVII—XIX.) При всяких быстрых изменениях силы всегда некоторая часть работы силы превращается в энергию упругих колебаний, подобных тем, которые мы сейчас рассматривали. Эти колебания в конце концов затухают вследствие наличия силы трения в системе.

жутся к центру тяжести; наибольшая скорость, с которой начинают двигаться шары гантели в момент возникновения колебаний, — это и есть амплитуда скорости колеблющихся шаров гантели. Следовательно, амплитуда скорости

Из всего сказанного ясно, что физическая природа колебаний, которые происходят в системах, рассматриваемых как дискретные, принципиально ничем не отличается от природы колебаний в системах, рассматриваемых как сплошные. Поэтому и механизм возникновения колебаний в сплошных и дискретных системах должен быть один и тот же. Сопоставляя картину возникновения собственных колебаний в сплошном стержне и в колебательной системе с одной степенью свободы, можно проследить, как один и тот же механизм возникновения собственных колебаний видоизменяется при переходе от сплошного стержня к системе с одной степенью свободы.

При трении фрикционных накладок по металлическому диску происходит вибрация диска в плоскости, перпендикулярной к плоскости диска. Чтобы уменьшить вибрации тормозов и сопровождающий их «писк», фирма Girling применила составные тормозные диски. Для этого вне поверхности трения на цилиндрической поверхности внешнего диаметра диска делается канавка, в которую плотно вставляется стальной бандаж. Вследствие того, что в процессе торможения диск и бандаж имеют колебания различной частоты, в плоскости стыка этих элементов возникает трение, влияющее на колебания как по частоте, так и по амплитуде. Другим способом демпфирования вибраций является смещение центра давления на колодку (а значит и центра возникновения колебаний) в сторону вращения; это достигается прокладыванием стальной фольги толщиной до 0,25 мм между колодками: фрикционной и металлической, к которой крепится фрикционный материал. При этом в фольге делается вырез, что и приводит к смещению центра давления. По данным фирмы Girling, давление между асбо-фрикционной накладкой и диском при нормальной эксплуатации тормоза принимается до 35 кГ/см2.

Основная часть холоднодеформированных труб, прутков и профилей производится с использованием процесса волочения. Увеличение скоростей волочения и режима обжатий приводит при определенных условиях к значительному росту динамических нагрузок в линии привода таких машин и увеличивает кинематическую неравномерность хода тягового органа, а в некоторых случаях исключает нормальную работу стана вследствие возникновения колебаний недопустимой интенсивности. В этих условиях необходимо исследовать динамику упругой системы машин с целью рационального выбора ее параметров.

Метод силовозбуждения от постоянного усилия предопределяет устойчивую работу машин в весьма широком диапазоне частот и нагрузок. Однако при этом не исключена возможность возникновения колебаний соответствующих упругих систем. Такие колебания искажают заданный режим напряженности образца вследствие действия переменных инерционных нагрузок и могут возникать при программировании напряжений по дискретной схеме в результате срабатывания исполнительных механизмов и неизбежного биения всей вращающейся системы. Исследование происходящих при этом динамических процессов, проведенное на серийной машине МИП-8М, позволило выяснить их характер, оценить их влияние, произвести рациональный выбор параметров, а также наметить ряд конструктивных мероприятий, которые необходимо учитывать при создании машин для программных испытаний вращающихся образцов. Исследуемые величины экспериментально определялись по напряженности деталей нагружаемой системы. Поэтому в качестве метода измерений было выбрано электротензометрирова-ние, позволяющее с необходимой точностью регистрировать быстро изменяющиеся динамические напряжения.

Основным недостатком грузовых тормозов является, кроме указанного возникновения колебаний, нерегулируемость создаваемого тормозного момента, который во всех случаях определяется весом тормозного груза и имеет постоянную величину. Это обстоятельство заставляет применять грузовые тормоза в ответственных случаях только со специальными дополнительными устройствами для регулирования замыкающей силы или же комбинировать грузовые тормоза с пневматическими.

Границы возникновения колебаний определяются конструкцией, характером тепловыделения и четырьмя параметрами: Q, p, poi, /вых. Для постоянного общего тепловыделения и давления можно построить диаграмму ?вх = / (рш), на которой обозначить границы неустойчивых режимов (рис. 2.7).

Изложенные здесь причины и механизм возникновения фрикционных автоколебаний не являются единственными. В силу большой сложности процесса трения данная схема не позволяет дать полного объяснения некоторым особенностям рассмотренного явления. Все это привело к появлению ряда теорий, по-разному объясняющих основные причины возникновения колебаний при

Одним из основных тормозов, мешающих получению минимального порога чувствительности следящих систем, точности работы всего устройства, а также причиной возникновения колебаний системы является мертвый ход зубчатой передачи.

напряжение 1 (рис. 170). Ниже приведена упрощенная схема возникновения концентрации напряжений, основанная на явлении искажения силового потока в зоне ослаблений. Не отражая всей сложности явлений, схема наглядно и достаточно верно представляет картину концентрации напряжений и позволяет сделать определенные практические выводы.

визуально цельных трехмерно изогнутых линий оконных стоек. Выполнение этих требований предоставляет благоприятные возможности для реализации новых инженерных идей и одновременного решения следующих задач конструирования: возможности получения изделий сложной формы при умеренных затратах на изготовление и контроль качества; обеспечения требуемых значений жесткости и прочности на сжатие и сдвиг; обеспечения безопасности пассажиров при столкновениях вследствие жесткости каркаса; возможности объединения в одно целое боковых панелей с панелями крыши, а также возможности армирования в местах возникновения концентрации напряжений (в углах окон) при малых затратах, максимального сокращения массы и стоимости; обеспечения высокой надежности и простоты ремонта, нечувствительности к вандализму (надрезы, вызывающие концентрацию напряжений); огнестойкости или наличия огнеупорных слоев в слоистых композициях; стойкости против возможных воздействий окружающей среды, против моющих жидкостей и водяной струи высокого давления; легкости замены, ремонта и неповреждаемости при транспортировке от места изготовления к месту монтажа или ремонта.

Общие требования к конфигурации деталей. 1. Форма детали должна предусматривать устранение возможности возникновения концентрации напряжений и чрезмерных деформаций. При термической обработке особенно концентрация

напряжение 1 (рис. 170)! Ниже приведена упрощенная схема возникновения концентрации напряжений, основанная на явлении искажения силового потока в зоне ослаблений. Не отражая всей сложности явлений, схема наглядно и достаточно в"ерно представляет картину концентрации напряжений и позволяет сделать определенные практические выводы.

Следует, по возможности, усиливать сечения и толщины стенок в напряженных местах, устранять острые углы, сглаживать резкие переходы в сечениях, избегать конфигураций, опасных для возникновения концентрации напряжений.

жениями правильной формы изделия. К числу их можно отнести непровары, подрезы, прожоги, трещины, шлаковые включения и поры, а также искажение правильной геометрической формы сопряжения шва с основным металлом. Наличие указанных дефектов создает условия для нарушения силового потока и для возникновения концентрации напряжений, что приводит к опасности появления преждевременных хрупких разрушений. При этом имеющиеся в конструкции остаточные напряжения, ввиду хрупкого состояния материала в зоне трещины, могут складываться с рабочими и снижать работоспособность изделия. Как показывает эксплуатационный опыт, большинство разрушений сварных конструкций связано с развитием имеющихся дефектов и, прежде всего, трещин, непроваров и пр. Наиболее резко дефекты

П р и м е ч а и и е. В отдельных случаях, при наличии динамических и вибрационных нагрузок, действующих на сосуд, и условий возникновения концентрации напряжений — температуру (минусовую) окружающего воздуха необходимо учитывать.

Передача усилий в заклепочном соединении. Представим себе заклепочное соединение профиля с листом (рис. 3.17), в котором силы от листа передаются на профиль и направлены вдоль его оси. Передача сил происходит через заклепку, при этом и в листе, и в профиле напряжения а в сечении, проведенном через ось заклепки, возрастают как из-за ослабления сечения заклепочным отверстием, так и из-за возникновения концентрации напряжений у края отверстия. Это приводит к понижению величины среднего напряжения и, как следствие, к увеличению толщин и площадей сечений по сравнению с конструкцией, не ослабленной отверстием под заклепку.

причинами: 1) очень большой упругой анизотропией; 2) большими размерами зерен; 3) сильной зависимостью деформации превращения от ориентировки; 4) зернограничной сегрегацией. В материалах с большой упругой анизотропией, аналогичных сплавам Си — Al — Ni (A = 2С44/ (Сц — С12) = 13, Сц, С!2, С44 — константы упругости) [67], на границах зерен возникает концентрация напряжений, обеспечивающая непрерывность пластической деформации. При больших размерах зерен смещение на границах зерен увеличивается. Деформация, сопровождающая превращение, также может быть различной в зависимости от кристаллографической ориентировки, поэтому указанная деформация становится причиной [28, 61, 68, 69] возникновения концентрации напряжений на границах зерен. Таким образом, три первые причины вызывают интеркристаллитное разрушение из-за возникновения концентрации напряжений на границах зерен, а четвертая - в результате понижения прочности границы, обусловленного ее охрупчиванием. Чтобы понять, какая именно из указанных причин вызывает интеркристаллитное разрушение, прежде всего исследуется [43] деформационное поведение поликристаллических образцов из сплава Си — Al — Ni. Кроме того, для проведения более строгого анализа рассматриваются результаты [69, 70], полученные на бикристаллах.

Сопоставление с другими сплавами, обладающими эффектом памяти формы. По результатам исследования деформационного поведения сплавов Си — Al — Ni на прликристаллических и бикристаллических образцах установлено, что интеркристаллитное разрушение происходит только в случае возникновения концентрации напряжений на границах зерен в упругой области или после превращения, У бикристаллов, в которых не возникает концентрации напряжений в процессе деформации, наблюдается такое же деформационное поведение, как и у монокристаллов. Их разрушение происходит как транскристаллитное. Следовательно, чтобы повысить пластичность сплавов с эффектом памяти формы, предотвратив при этом интеркристаллитное разрушение, необходимо предотвратить возникновение концентрации напряжений на границах зерен или обеспечить действие такого механизма деформации, при котором легко происходит релаксация напряжений на границах зерен.

Сплавы Си — AI — Ni и Си — Zn — AI имеют размеры кристаллитов порядка миллиметра, фактор упругой анизотропии этих сплавов очень высок (13—15) — все это создает условия легкого возникновения концентрации напряжений на границах зерен. Несмотря на это, сплавы Си — Zn — AI характеризуются сравнительно высокой пластичностью, в них часто наблюдается транскристаллитное разрушение. Причина такого поведения заключается в различии кристаллических структур сплавов Си -AI — N> и Си — Zn - AI. Сплавы Си — AI — Ni, как указано в таблице, имеют кристаллическую структуру DO3, в то время как сплавы Си — Zn — AI — структуру В2. Элементарная ячейка структуры ООз имеет постоянные решетки в два раза больше, чем элементарная ячейка структуры В2. Поэтому величина вектора Бюргерса сверхструктурной дислокации, движущейся в кристаллах типа ООз в Два раза больше соответствующей величины в кристаллах В2. В связи с этим движение дислокаций в кристаллах со структурой типа DO3 затруднено. Например, в сплавах Си — AI — Ni скольжение дислокаций происходит при напряжении растяжения 600 МПа, в то время как в сплавах Си — Zn - AI — 200 МПа. Таким образом, можно считать, что в сплавах Си — Zn — AI, в которых дислокации движутся легко, высокая пластичность обусловлена легкостью релаксации напряжений на границах зерен.