Моделирование температурных напряжений

Известны попытки применения моделей из электропроводной бумаги для моделирования температурных напряжений (гл. XV). [c.21]

Здесь покажем лишь некоторые возможности метода комбинированных схем, так как речь идет о решении нелинейных задач стационарной теплопроводности, решение которых возможно и другими рассмотренными выше методами. Более эффективно использование этого метода при решении нелинейных задач нестационарной теплопроводности, задачи лучеиспускания, контактного теплообмена, обратной задачи, при моделировании температурных напряжений и гидравлических потоков, о которых речь будет идти в последующих главах. [c.122]

Очень полезным при моделировании температурных напряжений оказывается применение коммутационного поля и вакуумного стола, о котором речь шла в параграфе 4 гл. X. Использование указанных приспособлений позволяет автоматизировать съем данных с модели и упростить проведение промежуточных расчетов по определению параметров, входящих в выражение (XV.4). [c.204]

Температурные напряжения в соединении, получаемые из-за изменения осевой силы или изгибающего момента, вызванного создаваемыми перепадами температур в конструкции, где находится рассматриваемое соединение, определяются как от силовой нагрузки. При неравномерном изменении температуры в самом резьбовом соединении и в случае, когда шпилька и гайка выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения, следует для экспериментального определения температурных напряжений применить метод механического моделирования температурных напряжений. Применение этого метода для определения температурных напряжений в патрубке сосуда показано в статье Исследование напряжений в патрубках корпусов и сосудов (см. наст. сб.). [c.142]

Из определения критерия ле, в дополнение к условиям статического подобия, можно получить важное правило моделирования температурных напряжений [c.303]

Использование критерия хрупкого разрушения в виде (2.1) во многих случаях позволяет прогнозировать несущую способность различных конструкционных элементов в частности, результаты расчета по условию (2.1) весьма удовлетворительно соответствуют экспериментальным данным при испытании образцов с концентраторами [101] в случае реализации довольно больших пластических деформаций по достижении условия oi = = S (ef), где ef — интенсивность пластической деформации. Однако применение критерия хрупкого разрушения в виде (2.1) для прогнозирования условий разрушения образцов с острыми концентраторами или трещинами связано со значительными трудностями. В частности, моделирование температурной зависимости критического коэффициента интенсивности напряжений Ki T) на основе условия (2.1), как будет показано в подразделе 4.2, не позволяет адекватно описать экспериментальную кривую. Указанные обстоятельства приводят к необходимости дополнительного анализа условий хрупкого разрушения. Такой анализ на основе физических процессов, контролирующих хрупкое разрушение материала, представленный ниже, позволил дать новую формулировку необходимого условия хрупкого разрушения— условия зарождения микротрещин скола — и предложить физическую интерпретацию зависимости критического напряжения хрупкого разрушения S от пластической деформации [75, 81, 82, 127, 131]. [c.60]

Таким образом, допустимо при расчете, как это рекомендуется в нормах [4], рассматривать узел соединения патрубка с примыкающей частью корпуса как осесимметричную составную конструкцию из оболочки переменной формы, сопряженной с пластиной постоянной толщины. При правильном учете переменной толщины стенки патрубка и радиусного перехода к пластине напряженное состояние в нем от силовых нагрузок может быть достаточно точно определено методом конечных элементов с использованием формул теории тонких оболочек и пластин [5]. Однако, так как основание патрубка выполнено из углеродистой стали, а приваренная к основанию втулка — из нержавеющей стали, имеющих различные коэффициенты теплового расширения, в зоне сварного шва возникает объемное термоупругое напряженное состояние, которое должно определяться методами теории упругости или экспериментально. Для этой цели при осесимметричном температурном поле наиболее удобен метод механического моделирования термоупругих напряжений по заданному температурному полю [6]. [c.127]

С применением моделей из прозрачных оптически чувствительных замораживаемых материалов разработан и широко применяется метод механического моделирования термоупругих напряжений при известном температурном поле, называемый также методом замораживания — размораживания [1, 2], Этот метод позволяет исследовать напряжения в конструкциях сложной формы, расчет которых затруднен. Метод используется для определения плоского и объемного упругого термонапряженного состояния, причем для разрывных полей этот метод особенно удобен. [c.61]

Приведенные примеры показывают, что при замораживании требуемых температурных деформаций в отдельных элементах, составляющих модель, необходимо применение специализированных устройств. Онй должны обеспечивать получение требуемых перемещений по стыкуемым поверхностям элементов, причем хотя бы одна из пове(рхностей элемента не должна иметь ограничений в перемещениях, что обеспечивает при u = 0,5 неизменность объема элемента при деформировании. Если элемент находится внутри объема модели и имеет сопряжение с другими элементами модели по всей его поверхности, то одним из способов решения задачи является создание требуемых перемещений по этой поверхности путем соответствующего деформирования внешней части модели, внутри которой находится элемент (задача решается способом единичных тепловых полей). Расширение возможностей моделирования термоупругих напряжений при любом температурном поле и материале модели, имеющем при замораживании == 0,5, требует дальнейшей разработки новых способов и устройств для деформирования элементов, из которых составляется модель. [c.73]

Применение объемных замораживаемых моделей значительно упрощает эксперимент по сравнению с экспериментом на моделях из материала ОНС, Однако принято считать, что использование метода замораживания при исследовании приводит к погрешностям моделирования ввиду нарушения условий сопряжения деталей и изменения их геометрической формы, вызванных необходимостью создания при применении этого метода больших деформаций в моделях. В настоящей работе показана практическая возможность моделирования силовых, а также обусловленных различными коэффициентами линейного расширения сопрягаемых деталей температурных напряжений методом замораживания . Приведены также основные результаты исследований напряжений в рассмотренных резьбовых соединениях узлов конструкций энергетического оборудования эт им методом. [c.84]

Напряженное состояние деталей в этом случае обусловлено только относительными осевыми перемещениями шпильки, поэтому для его моделирования нет необходимости фиксировать в заготовках соответствующие разности свободных температурных перемещений в кольцевом направлении. Наиболее простым способом моделирования термоупругих напряжений является предварительное замораживание заготовки для модели шпильки при ее равномерном сжатии в осевом направлении при этом в заготовке для модели объемлющей детали деформации предварительно не создаются. Необходимое соответствие между зонами контакта зубьев модели и натурной конструкции можно обеспечить путем создания в моделях соответствующего технологического зазора. При определении величины этого зазора необходимо учитывать, что при указанном способе нагружения заготовок при размораживании модели соединения, помимо осевых перемещений, имеют место и перемещения граней зуб >ев шпильки в радиальном направлении, вследствие которых появляются дополнительные радиальные и осевые зазоры. [c.98]

Показана возможность моделирования напряженного состояния резьбовых соединений на объемных замораживаемых поляризационно-оптических моделях. Изложена методика исследования температурных напряжений, обусловленных равномерным нагревом резьбовых соединений из разнородных материалов. Приведены результаты экспериментальных исследований силовых и температурных напряжений. [c.148]

Пуассона и уравнения Лапласа выполняется на модели из двух взаимно накладываемых плоских геометрически подобных и равномерных электрических сеток из сопротивлений, соединенных в узлах. По предложению, сделанному в работе [11 ], моделирование гармонических и бигармонических уравнений в двух координатах для решения задач изгиба плит и температурных напряжений в плоской области при гармоническом колебании температуры может быть также произведено на объемной электрической модели с помощью функции, удовлетворяющей уравнению Лапласа в трех координатах. [c.276]

Возникновение температурного поля в упругом теле, сопровождающееся изменением линейных размеров и объема образца, приводит при неравномерном нагреве к возникновению температурных напряжений. При моделировании термомеханических эффектов в число определяющих параметров, характеризующих материал, следует поэтому включить коэффициент линейного расширения а. [c.302]

Большее приближение к реальным условиям достигается, если в момент, соответствующий точке S, понизить температуру газового потока до значения, отвечающего натурному и обеспечивающего равномерное поддержание температуры металла кромки от точки 5 до точки В. В таком случае к началу второго полуцикла температурное поле выравнивается и соответствует натурному. Длительности полуциклов при указанном моделировании остаются равными, при этом осуществляется максимально близкое к реальному изменение температур кромки в течение цикла (кривая AM SB, рис. 66, а). Сохраняются характер и уровни максимальных напряжений (кривая АМ В, рис. 66, б). Недостатком является только то, что максимальным напряжениям в модели будут соответствовать более высокие уровни температур (точка М ). [c.199]

Приведены результаты исследований температурных полей, термических напряжений и гидравлических режимов в проточных частях и в системах охлаждения элементов паровых и газовых турбин, а также особенности методики моделирования этих процессов на моделях из электропроводной бумаги и на моделях-сетках с применением соответствующих нелинейных элементов и блоков электронного моделирования. [c.2]

Процессы ползучести при кратковременном интенсивном нагревании материалов с малой теплопроводностью не оказывают заметного влияния на напряженное состояние, и в ряде случаев ими можно пренебречь. Здесь более существенным является искажение температурных полей из-за разложения связующего в поверхностных слоях материала. Положение иногда спасает высокая температура начала разложения полимера и приближенное моделирование. В случае неоднородного поля температур к комплексам-аргументам, определяющим распространение тепла в стенке образца, необходимо присоединить комплекс-аргумент Ро. [c.28]

Моделирование температурных напряжений методом замораживания . При решении задач о термоупругом напряженном состоянии при равномерном нагреве разнородных соединений методом механического моделирования необходимо в каждом из элемев1тов соединения, выполненном из оптически чувствительного материала, механически создать и заморозить деформации, равные свободным расширениям этого элемента при заданной температуре [9—12]. После сборки соединения (склейки, если рассматривается сварное соединение) модель размораживается , вследствие чего предварительно замороженные деформации в элементах перераспределяются, и в модели возникают напряжения, соответствую-ш ие определяемым термоупругим в натурном узле. [c.95]

Для моделирования температурных напряжений в разнородных реа>ьбовых соединениях из двух элементов 1 и 2 необходимо создать и зафиксировать ( заморозить ) в заготовках для шпильки и объемлюш,ей детали такие радиальные и и осевые IV перемещения, чтобы на поверхности контакта деталей имели место скачки в перемещениях Дм и соответствующие свободным температурным расширениям элементов соединения. [c.96]

Существенное значение для экспериментального анализа местных температурных напряжений имела разработка методов моделирования термоупругих напряжений (в частности, метода замораживания для плоских и объемных моделей). Это позволило установить (при заданных полях температур) распределе1ше температурных напряжений в зонах сопряжений оболочек и днищ, в элементах фланцевых соединений, в перфорированных крыщках, в прямых и наклонных патрубках, в зонах стыка элементов из материалов с различными коэффициентами линейного расширения (рис. 2.4). Весьма важная информация о номинальных и местных деформациях и напряжениях, а также о перемещениях получается при использовании хрупких тензочувствительных покрытий и голографии [11]. [c.32]

Механическое моделирование термоупругих напряжений. Определение термоупругих напряжений при известном температурном поле вьшолняется без приложения заданного температурного поля к модели, путем создания по нему с приложением механических нагрузок разрывов свободных температурных расширений между элементами модели, с применением замораживания, склейки моделей из этих элементов и размораживания склеенной модели. Измерения в размороженной модели проводят обычным способом, и они дают 1скомые термоупругие напряжения. [c.122]

Когда же решается задача определения температурных напряжений на установке, описанной выше, возникает необходимость в согласовании поля, полученного на модели, с величиной, снимаемой с потенциометра координатника. Для этого необходимо электрически преобразовывать потенциал, получаемый на модели и моде-лируюш,ий новую функцию 0, в потенциал, который будет соответствовать температуре, или видоизменить комплекс (XV.8), выразив в нем температуру через новую функцию. Поскольку после введения новой функции выражение (XV.8) становится существенно нелинейным, а его моделирование должно производиться с помощью линейного потенциометра, нам представляется более логичным первый путь, тем более что для его осуществления не требуется особых изменений в моделирующей установке. [c.207]

Если число точек равно п, то получаем систему из п обыкновенных дифференциалмых уравнений вида (48), аппроксимирующих уравнение (44). Для составления схемы моделирования, реализующей уравнение (44) на АВМ, необходимо редуцировать граничные условия уравнения (43) в начальное условие уравнения (48) с помощью метода испытаний. На рис. 59 приведена структурная схема моделирования температурного поля шпинделя с начальным условием в виде теплового скачка, который задается напряжением i/o на первом интеграторе. Для решения уравнений в частных производных разработаны сеточные АВМ. [c.95]

Таким образом, существует возможность моделирования объемных термо упругих напряженных и деформированных состояний по заданному температурному полю с применением несжимаемого оптически чувствительного материала. Эта возможность определяется существованием способов устранения разрывов перемещений и деформаций свободных элементов модели без изменения их объема, что соответствует экспериментальному решению термоупругой задачи при (л = 0,5. Поэтому моделирование термоупругих напряжений с применением существующих оптически чувствительных заморажив 1емых материалов не имеет принципиальных отличий или ограничений по сравнению с моделированием напряжений от силовых нагрузок. Появление некоторой погрешности, вызванной неравенством коэффициентов Пуассона натуры и модели, определяется несжимаемостью имеющихся замораживаемых материалов, а не природой объемных напряжений в исследуемой конструкции, т. е. тем, вызваны ли эти напряжения внешними силовыми нагрузками или неравномерным температурным полем. [c.71]

Температурные напряжения в моделях композитных конструкций изучают разными способами. Один из способов состоит в непосредственном нагревании или охлаждении модели в термостате с прозрачными стенками и регистрации наблюдаемой при этом картины полос, другой в имитации температурных напряжений путем запрессовки армирующих элементов увеличенного размера [30). При исследовании температурных напряжений в композитных телах, элементы которых имеют одинаковые механические характеристики, но разные коэффициенты температурного расширения, применяют метод механического моделирования температурных деформаций, развитый Н. И. Прнгоровским и Г. С. Варданяном, при котором модель склеивают из элементов, с предварительно замороженными свободными температурными деформациями в соответствии с распределением температуры, а затем помещают в термостат и размораживают [21, с. 146— 149] и [63]. [c.287]

П.-о. м. и. применяется для изучения напряжений в плоских и объёмных деталях в пределах упругости в тех случаях, когда применение вычислит. методов затруднено или невозможно. П.-о. м. и. напряжений используется для изучения пластич. деформаций (метод фотопластичности), динамич. процессов, температурных напряжений (метод фототермоупругости), для моделирования при решении задач ползучести (метод фотоползучести) и др. нелинейных задач механики деформируемого тела. [c.573]

Экспериментальные исследования сварочных деформаций и напряжений проводят на образцах, свариваемом объекте или его модели. Используя различные приемы моделирования, можно добиться воспроизведения процессов образования сварочных деформаций и напряжений на лабораторных образцах небольших размеров вместо реальных сварных конструкций. Правила масштабного моделирования основаны на подобии модели и натуры [4] предусматривается изготовление модели из того же металла, что и исследуемый объект, обеспечиваются подобия геометрических параметров сварного соединения, режимов сварки, температурных полей, деформаций и перемещений модели и натуры. Этими условиями можно пользоваться для моделирования напряжений и деформаций при однопроходной и многослойной сварке, а также для моделирования сварочных деформаций и перемещений, возникающих в процессе электрошлаковой сварки прямолинейных и кольцевых швов. [c.419]

Более полное суждение о возможностях материала можно еде-лать на основании результатов испытаний в условиях, приближающихся к эксплуатационным, например моделированием как конструкций элементов, так и температурно-силовых условий эксплуатации. Однако такого рода испытания очень дороги и часто трудно осуществимы. Для упрощения рещения задачи по-выщения надежности расчета допустимого ресурса целесообразно степень влияния того или иного фактора (например, напряженного соетояния, колебания температуры и изменения нагрузок) оценивать раздельно на основании испытаний стандартных образцов. [c.129]

Фиг. 11.27. Фотография картины полос (светлое поле) для части сечения многосвязпого цилиндра при моделировании напряжений, соответствующих стационарному температурному полю.

Следуя общему подходу к численному моделированию термомеханической нагруженности конструкций, разработанному в соответствии с требованиями норм прочности [И], исследование напряженных состояний в патрубковой зоне корпуса реактора и его обечайке будем проводить для температурных полей, соответствующих различным моментам времени истории температурного нагружения (см. рис. 5.1 и 5.6, б). [c.180]

Излагаются результаты исследования авторами гидродинамики и теплообмена при турбулентном и ламинарном течении теплоносителей в каналах и моделях активных зон реакторов в круглых трубах, прямоугольных каналах, кольцевых зазорах и др. Обращено внимание на гидродинамические и тепловые процессы в неста-билизованных зонах, на влияние тепловыделения дистанциони-рующих устройств, обечаек реактора и пр. Рассмотрены весьма важные вопросы теплового моделирования сложных каналов, позволяющие оценить области применения тех или иных экспериментальных данных для расчета конкретных случаев. Приводятся примеры расчета гидравлических сопротивлений, касательных напряжений, полей скоростей и температурных полей. [c.2]

Определение напряжений в быстровращающихся деталях, возникающих от действия центробежных сил с помощью поляризационно-оптического метода. Создана техника эксперимента для проведения моделирования напряжений на замораживаемых быстровращаемых моделях сложной формы (крыльчатки насосов и компрессоров, роторы центрифуг). Оборудование, разработанное ВНИЭКИпродмаш, состоит из термостата с прозрачными стенка ш для наблюдения за моделью, системы автоматического задания и контроля температурного режима при проведении замораживания модели, системы обеспечения и контроля равномерного вращения модели. Предусматривается балансировка модели перед ее установкой в термостат и устройство центрирующих элементов. [c.122]

К счастью, появились работы Остергрена [14], Рассела [15] и других авторов, сделавшие серьезные шаги к корреляции усталостных испытаний (при одноосном нагружении и неизменной температуре) с рабочим циклом для реальной и идеализированной детали двигателя. В поисках такой корреляции исследовали различные варианты температурной зависимости напряжения или деформации при этом измеряли амплитуды полной деформации, максимальное напряжение, напряжение, соответствующее стационарному режиму работы двигателя, время действия стационарного режима, температуры, соответствующие максимальной деформации, максимальную температуру и другие характеристики. Были предложены корреляционные подходы, однако все их пропагандисты в один голос предостерегают от непродуманного применения этих подходов. Корреляция была вполне удовлетворительной для определенных у 4астков рабочих лопаток и определенных циклов работы двигателя. Но удовлетворительность зависела от того, насколько верно был идентифицирован микромеханизм усталости данного сплава при данных характеристиках рабочего цикла. Действительно, состояние прогнозирования длительности периода до возникновения трещин малоцикловой усталости в рабочих лопатках таково, что значительное улучшение точности прогноза по-прежнему может быть достигнуто только путем моделирования фактической локальной деформации детали и температурной картины на лабораторном образце, геометрия которого аналогична геометрии рассматриваемой детали. [c.72]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...