ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поведение материалов и конструкций при вибрационных нагрузках из "Сопротивление материалов " Периодические движения различных деталей двигателей, станков и других машин и механизмов приводят, независимо от характера внешних сил, к возникновению периодически изменяющихся инерционных усилий, действующих как на сами движущиеся детали машины или механизма, так и на станины, фундаменты или конструкции, связанные с машиной. Эти инерционные усилия рассматриваются как внешние при определении внутренних усилий взаимодействия между частицами тела. Внешние силы, действующие на детали или на конструкцию в целом, также могут изменяться периодически так действует давление горючей смеси на поршень, стенки и дно цилиндра в двигателях внутреннего сгорания, сопротивление штампуемой массы на рабочие органы штамповочных машин и молотов и т. п. Колебания, приводящие к появлению периодически меняющихся напряжений, могут возникнуть вследствие взаимодействия упругого тела с окружающей средой крыло самолета, лопатка турбины, гребной винт судна, движущиеся поступательно относительно жидкой или газообразной среды, приходят при некоторых условиях в колебательное движение вследствие автоматического изменения угла атаки, инициируемого сопротивлением среды при наличии восстанавливающих упругих усилий колеблющегося тела. К такому типу движений, входящих в класс так называемых автоколебаний, относятся и колебания мостов, мачт, градирен, проводов в воздушном потоке. Периодически изменяющиеся напряжения в телах могут возникнуть также при периодическом изменении температурных и лучевых полей. [c.288] Кратном повторении. Простейшее представление о причине этого можно составить, если учесть, что напряжение вводилось как результат осреднения внутренних усилий, распределенных неравномерно и беспорядочно между различными микрообъемами. При построении критериев прочности при статических однократных нагрузках по данным опытов эта микронеоднородность учитывается фактическим поведением материала при испытаниях. Но данные этих опытов и построенные по ним критерии прочности нельзя автоматически переносить на случаи повторяющихся нагрузок. Действительно, даже в случае деформирования тела в пределах упругости, когда повторное воспроизведение нагрузок приводит к повторяющейся картине напряженного и деформированного состояний, как статистически определенных характеристик, в малых областях тела, особенно при наличии дефектов внутри или на граничной поверхности тела (трещины, надрезы, инородные включения и т. п.), могут возникать локальные пластические деформации или микроразрушения, так что в этих областях локальное напряженное и деформированное состояние при повторном воспроизведении нагрузки будет уже другим. Накопление этих видоизменений в малых областях при повторении нагрузок может привести к развитию трещины разрушения. Отсюда ясна возможность так называемой усталости материала при периодических нагрузках. [c.289] Если внешней нагрузкой является повторно изменяющееся температурное поле, то при достаточно широком диапазоне изменения температур возникают эффекты переменных термообработок различных частей тела, сопровождающиеся, вообще говоря, неповторяющимися структурными изменениями, которые при определенных условиях могут привести к нарушению внутренних связей, к нарушению прочности. О явлениях такого рода иногда говорят как о тепловой смерти материала. [c.289] С другой стороны, вибрационные нагрузки вследствие явления резонанса могут привести к значительному увеличению амплитуды колебаний различных частей конструкции, которые нежелательны и опасны как вследствие того, что это может привести к недопустимому возрастанию напряжений, так и потому, что большие перемещения, даже в случаях, когда им соответствуют относительно малые напряжения, сами по себе могут нарушать эксплуатационные качества конструкции. В первом случае (развитие разрушений) говорят иногда о задаче вибропрочности конструкции, машины, сооружения, во втором случае (возникновение недопустимо больших перемещений) — о виброустойчивости. [c.289] Поскольку переменные во времени нагрузки и условия для возникновения колебаний часто встречаются в практике, из сказанного выше ясна необходимость изучения колебаний твердых тел и явлений, их сопровождающих. [c.289] Здесь будут рассмотрены только упругие колебания тел. Теория колебаний при упруго-пластических деформациях в настоящее время еще разрабатывается и пока установлен общий путь анализа колебаний при повторных упруго-пластических деформациях. [c.289] Вернуться к основной статье