Разрушение кавитационное

Кавитация оказывает вредное действие на работу этих машин, вызывает недопустимо большие их вибрации, увеличивает потери энергии на трение, т. е. снижает КПД, и, что наиболее опасно, приводит к разрушению (кавитационной эрозии) деталей, подверженных воздействию кавитации. [c.105]

Расчетом по формуле Релея или по уточненным формулам можно получить величины максимальных давлений, равные многим тысячам атмосфер, т. е. на первый взгляд, казалось бы, можно объяснить эрозионные разрушения металлов. Однако, как показали экспериментальные исследования характера разрушения кавитационных пузырей, при деформациях они не просто [c.56]

Электрохимическая теория эрозионного разрушения в ее наиболее чистом виде объясняет эрозионный износ непрерывно протекающими химическими и электрохимическими процессами, вызывающими коррозию. Разрушение кавитационных пузырей якобы только ускоряет эти процессы, вызывая повышение температуры и давления. Роль потока с этой точки зрения сводится лишь к удалению продуктов коррозии. Защитников такой точки зрения становится немного (Л. 96 и 97], поскольку взгляд на химические процессы как на основную причину эрозионных разрушений не подтверждается. [c.58]

Разрушение кавитационных пузырей при переносе их потоком в область с давлением выше критического, происходит с очень большой скоростью и вызывает гидравлический удар. Наложение большого числа таких ударов приводит к появлению характерного шипящего звука. Таким образом, возникновение кавитации всегда сопровождается усилением шума. Значение этого последствия кавитации изменяется в зависимости от назначения гидравлического оборудования. [c.25]

Теория гидромеханического воздействия появилась в 1917 г., когда Рэлей, используя общие уравнения гидродинамики, подсчитал, что разрушение сферического пузырька, находящегося в идеальной жидкости, сопровождается местным повышением давления. Максимальная величина давления при этом может достигать нескольких тысяч атмосфер. Последующие теоретические и экспериментальные исследования показали правильность сделанной оценки. Таким образом, ученые, положившие начало теории гидромеханического воздействия, рассматривали давление, возникающее при разрушении кавитационного пузырька, и его непосредственное механическое действие на ограждающую поток поверхность как основные причины кавитационной эрозии. [c.27]

Одним из таких вопросов является действительный процесс разрушения кавитационного пузырька и характер передачи возникающих при этом механических импульсов поверхности, ограждающей поток. [c.28]

Появившиеся за последнее время теоретические работы и экспериментальные исследования [81, 85, 103] подтверждают образование сферической ударной волны при разрушении пузырька, находящегося в потоке жидкости. Сила волны, также как и максимальная дальность ее распространения зависит от целого ряда факторов (первоначальный размер пузырька, гидродинамические характеристики ограждающего потока, свойства жидкости и т. д.). И хотя авторы работ расходятся в абсолютной оценке силы этой волны, ни у кого из них не вызывает сомнения, что на расстоянии, равном первоначальному радиусу кавитационного пузырька, она может быть достаточной для механического разрушения ограждающей поток поверхности. Некоторые опыты [103] показали также, что разрушение кавитационных пузырьков полусферической и тороидальной формы, находящихся на направляющей поверхности, сопровождается помимо образования ударной волны, прорывом их оболочки и образованием струи жидкости, ударяющей в поверхность. Однако сила струи недостаточна для разрушения или даже деформации материала поверхности, и это явление носит второстепенный характер. [c.30]

Таким образом, хотя к настоящему времени и нет единого мнения относительно процесса разрушения кавитационных пузырьков и природы возникающих при этом механических усилий, имеется достаточно оснований предположить, что основной причиной кавитационной эрозии является сферическая ударная волна, образующаяся при разрушении пузырька и оказывающая механическое воздействие на поверхность, ограждающую поток. [c.30]

Динамика роста и разрушения кавитационного пузырька определяется физическими свойствами жидкости (плотность, поверхностное натяжение, вязкость и т. д.). [c.37]

В дискуссии по до кладу выступил Д. Г. Каллас (США), который отметил, что в Военно-морской исследовательской лаборатории в Нью-Йорке для исследования кавитационных разрушений различных материалов успешно применяется машина с вращающимся диском (роторная). В настоящее время, по мнению Калласа, еще не представляется возмож ным дать полное объяснение механизма разрушения кавитационного пузырька, но можно считать, что при распаде пузырька энергия распада посредством струи передается материалу стенки, вызывая его разрушение. При этом, чтобы произошло разрушение материала, разрушение пузырька обязательно должно произойти на поверхности материала. [c.124]

Радиоактивное излучение, влияние на металл 467 Разрушение кавитационное 391 Реакторов материалы 470 Рекристаллизация вторичная 71 [c.498]

КИЙ ПОТОК создает локальные участки низкого давления, которые свою очередь вызывают образование в воде пузырей низкого давления. Молочный цвет воды, содержащей кислород, не возникает в обескислороженных водах. Разрушение кавитационных пузырьков на поверхности металла или вблизи нее создает сильную волну сжатия. Это явление возникает в результате совместного механического и химического воздействий. Оно было обнаружено на неметаллических материалах, не вступающих в химическую реакцию с водой, например на бакелите. Для борьбы с кавитацией предполагается усовершенствование конструкции, использование химически стойких сплавов с применением катодной защиты. [c.202]

Устойчивость окраски Упругость — модуль Юнга Склонность к различным видам разрушения общему разрушению кавитационной эрозии эрозии [c.84]

Кавитационные разрушения. Кавитационное разъедание (коррозия) является хорошо известным опасным источником повреждений гребных винтов, гидравлических турбин и водосливов. Оно даже более важно практически, чем вибрация и падение силы тяги вследствие кавитации, и впервые было обнаружено при испытаниях торпедного катера Дэ-ринг ). [c.408]

Стали применяют для деталей и конструкций (гребные винты, лопасти гидротурбин, цилиндры гидронасосов и др.), которые должны быть стойкими при взаимодействии с потоком жидкости, т. е. в условиях особого вида разрушения — кавитационной эрозии. Она — следствие образования в движущемся потоке жидкости различных несплошностей, пустот, парогазовых пузырей и т. п., рост и сокращение (захлопывание) которых создают многократное микроударное воздействие. В поверхностном слое металла возникает сложнонапряженное состояние и создаются условия для зарождения и роста трещин. Кавитационная эрозия носит в начале локальный характер, но постепенно может захватывать значительную поверхность деталей и проникать на большую глубину. Этому виду разрушения способствует также процесс коррозии. [c.405]

Попадая в область высоких давлений, каверны (паровые пузырьки) захлопываются , так как пар конденсируется. Захлопывание каверн вызывает местный гидравлический удар, по некоторым теориям — кумулятивный, который может привести к разрушению (кавитационная эрозия) стенок каналов. [c.185]

Обычно кавитационное и эрозионное воздействия протекают одновременно и усиливают друг друга. В ряде случаев это кавитационно-эрозионное разрушение возрастает в результате одновременного протекания коррозионных процессов. [c.147]

Металлические конструкции в процессе их эксплуатации часто подвергаются разрушению под совместным воздействием коррозионной среды и механических напряжений. По своему происхождению механические напряжения могут быть внутренними, возникающими в результате деформации или термообработки металла (например, закалки углеродистой стали), или внешними, вызванными приложенными извне нагрузками, а по своему характеру —постоянными или переменными-, кроме того, металл может подвергаться истирающему или кавитационному воздействию. [c.332]

Особенностью этого вида разрушения по сравнению с обычной коррозионной усталостью является соизмеримость периодически напряженных участков с размерами отдельных кристаллов металла (напряжения второго рода). В связи с этим на кавитационную стойкость сплавов большое влияние оказывают механическая прочность, структура и состояние границ зерен сплава. Например, чугун с шаровидным графитом более устойчив к кавитации, чем обычный чугун, а еще более устойчивы стали. [c.341]

При анализе зарождения разрушения по изложенной выше схеме обычно делается одно существенное допущение — независимость НДС от повреждения материала. Только при малом относительном объеме повреждений указанное допущение справедливо. При усталостном и хрупком разрушениях повреждение характеризуется весьма острыми микротрещинами, объединение которых (зарождение макроразрушения) происходит при относительно небольшой доле поврежденного материала. Поэтому при усталостном и хрупком разрушениях анализ НДС и накопления повреждений можно проводить независимо. Вязкое, особенно межзеренное, кавитационное разрушение обусловлено объединением большого количества растущих в процессе деформирования пор. Очевидно, что в данном случае объем повреждений может достигать значительной величины и разрыхление материала будет оказывать влияние на НДС. Следовательно, анализ вязкого разрушения материала требуется проводить посредством решения связной задачи о НДС и накоплении повреждений в элементе конструкции, что отмечено пунктирной стрелкой на рис. В.1 между блоком НДС и блоком Анализ зарождения макроразрушения . [c.7]

Причина различной скоростной зависимости критических параметров при внутри- и межзеренном разрушении заключается в разной природе физических процессов, приводящих к накоплению меж- и внутризеренных повреждений. Как уже отмечалось, межзеренное разрушение в рассматриваемых условиях связано с зарождением, ростом и объединением пор по границам зерен. Следует подчеркнуть, что во многих работах [199, 256] разрушение по границам зерен связывается с ростом микротрещин, зародившихся в стыках трех зерен. Однако выполненные в последнее время фрактографические исследования [256] достаточно убедительно показали, что указанные механизмы не являются альтернативными в обоих случаях процесс развития повреждений является кавитационным [256, 326]. Более легкое зарождение пор в тройных стыках приводит к неоднородному развитию повреждений и формированию клиновидных микротрещин, которые в процессе роста поглощают мелкие поры, зарождающиеся по всей поверхности границ зерен [256]. Таким образом, указанная дифференциация межзеренных повреждений является достаточна условной и при описании процессов накопления повреждений на границах зерен целесообразно исходить из моделирования их кавитационными механизмами. [c.154]

Повреждение, обусловленное интенсивным порообразованием по границам зерен в материале, может приводить к значительному его разрыхлению. В этом случае проведение независимого (несвязного) анализа НДС и развития повреждений в материале дает значительные погрешности. Например, отсутствие учета разрыхления в определенных случаях приводит к существенному занижению скорости деформации ползучести и к снижению скорости накопления собственно кавитационных повреждений. В настоящее время связный анализ НДС и повреждаемости базируется в основном на феноменологических подходах, когда в реологические уравнения среды вводится параметр D, а в качестве разрушения принимается условие D = 1 [47, 50, 95, 194, 258, 259]. Дать физическую интерпретацию параметру D достаточно трудно, так как его чувствительность к факторам, определяющим развитие межзеренного повреждения, априорно предопределена той или иной феноменологической схемой. Так, во многих моделях предполагается, что D зависит только от второго инварианта тензора напряжений и деформаций и тем самым исключаются ситуации, когда повреждаемость и, как следствие, кинетика деформаций (при наличии связного анализа НДС и повреждения) являются функциями жесткости напряженного состояния. [c.168]

С целью проверки работоспособности разработанной физикомеханической модели кавитационного разрушения был проведен комплекс расчетных исследований, результаты которых сравнивались с экспериментальными данными. [c.171]

Появление кавитации в насосах сопровождается рядом характерных явлений, отрнцателвно сказывающихся на работе насоса. При разрушении кавитационных пузырьков в зоне повышенного давления возникают шум и вибрация. Уровень шума зависит от размеров насоса и степени развития кавитации. Кавитационный шум проявляется в виде характерного потрескивания в зоне входа в рабочее колесо, развитая кавитация сопровождается уменьшением КПД насоса и разрушением (эрозией и коррозией) поверхности лопаток рабочих колес. Напор и мощность также снижаются. Из этого следует, что работа насоса в условиях кавитации недопустима. [c.157]

В этой связи необходимо отметить доклад Уиллера [Л. 92] о его опытах на магнитострикционном приборе, проведенных с целью выяснить долю участия в эрозионном разрушении механического и химического факторов. Опыты проводились в воде, в растворе КС1 и в толуоле, в котором обычная коррозия металлов не наблюдается. При рассмотрении механизма кавитационной эрозии Уиллер предлагает различать два случая 1) в некоррозионной жидкости ударные давления при разрушении кавитационных пузырей (если сила удара выше предела текучести) вызывают деформации сдвига на микроучастках, особенно у границ зерен, что в конечном счете приведет к выкрашиванию зерен. Он допускает возможность местного повышения температуры под воздействием кавитационных ударов 2) в химически активных коррозионных жидкостях при определенных условиях доля потерь веса от коррозии якобы может достигать до 50% полной потери веса образца при эрозии. Однако Уиллер признает, что при интенсивной [c.57]

Несостоятельность электролитических и электрохимически. гипотез кавитационного разрушения экспериментально была доказана опытами. Так, известно, что кавптационнол5у разрушению подвергаются стекло и другие материалы, химически и электрохимически трудно разрушаемые. Свинцовые пластины, помеш,еиные в зону, где происходит разрушение кавитационных пузырьков, также подвергаются разрушению, но без потерь в весе. Другими словами, их поверхность носит следы механических ударов, а не химического воздействия, при коте ром неизбежен унос частиц металла и как следствие — уменьшение веса пластинки. [c.34]

Теория мгновенных химических реакций [109] была основана на предположении, что в момент разрушения кавитационного пузырька происходит выделение из жидкости чрезвычайно активных химических веществ, которые вступают в реакцию с ограждающей поток поверхностью и приводят к быстрому ее разрушению. В отдельных экспериментах, проводившихся с водой [109], было отмечено повышенное содержание нерас-гворенного кислорода и присутствие озона внутри кавитационной зоны. Однако достаточного экспериментального подтверждения теория мгновенных химических реакций не получила. [c.27]

Другим неясным вопросом при изучении механизма кавитационной эрозии является характер разрушения материала ограждающей поток поверхности под воздействием кавитации. Высокочастотная киносъемка показывает, что кавитационный пузырек может за 0,002 сек вырасти до 6 мм в диаметре и полностью захлопнуться за 0,001 сек. Теоретические подсчеты [102] показывают, что давление, вызванное ударной волной при столь быстром разрушении кавитационного пузырька, достигает величины 2000—3500 KFj Afi. Это очень высокое давление, но оно все же недостаточно для скорого разрушения большинства материалов, применяемых в гидромашиностроении. [c.30]

Экспериментальные исследования кавитационной эрозии да-казали также, что разрушение обтекаемой поверхности в пределах кавитационной зоны происходит неравномерно. Наиболее значительному износу подвергаются участки поверхности, расположенные в конце кавитацио нной зоны, где разрушение кавитационных пузырьков происходит при большем внешнем давлении. Большой интерес представляют отмеченные в некоторых экспериментах [100, 111] области местного износа, рас- [c.35]

Развившейся кавитации в гидромашине всегда сопутствуют звуковые колебания, воспринимающиеся как кавитационный шум. Источником этих колебаний является пульсация давления в отдельных областях потока жидкости, которая может быть вызвана вращением рабочего колеса машины, вихреобра-зоваиием при обтекании лопастей потоком жидкости и кавитационными явлениями, создающими ударные колебания при разрушении кавитационных пузырьков. [c.124]

Предлагаемый читателю первый том справочника Металловедение и термическая обработка стали посвящен изложению методик изучения тонкого строения и структуры сталей и определению их разнообразных свойств (механических, физических, эксплуатационных). Такое построение многотомного справочника представляется правильным, если иметь в виду преимущественно экспериментальный характер науки о металлах. В этом томе, наряду с традиционными методами изучения структуры и свойств (макро- и микроанализ, рентгеновская дифракто-метрия, электронная микроскопия, определение механических свойств при растяжении, ударе, циклическом нагружении и т.п.), рассмотрены развитые в последние годы тонкие методы структурых исследований (спектроскопические, резонансные, микроспектральные и др.) и методы определения сопротивления разрушению в различных условиях нагружения (параметры вязкости разрушения, кавитационное разрушение, износостойкость, сопротивление газовой коррозии) в сочетании с подробным изложением методик фрактографического анализа. Все эти новые разделы отличают настоящее издание от предыдущих. [c.8]

В настоящее время для испытаний материалов на сопротивляемость гидроэрозии получили распространение магнитострикцион-ные вибраторы (МСВ). По мнению многих исследователей, установки этого типа позволяют правильно оценивать сопротивление материала кавитационному разрушению. Кавитационная зона в этих установках создается продольными колебаниями никелевого стержня, возбуждаемыми на резонансной частоте в схеме магиито-стрикционного генератора. На нижнем конце стержня крепится испытуемый образец, погруженный в жидкость. При достаточной амплитуде колебаний никелевый стержень получает огромные ускорения, вследствие чего поверхность образца разрушается. [c.45]

Много споров было относительно того, является ли кавитационная эрозия чисто механической проблемой пли химической (п, следовательно, может рассматриваться, как один из видов коррозии), или же, наконец, это есть результат одновременного действия обоих факторов. По этому вопросу имеется обширная литература. В 1912 г. Рамзей [27] предположил, что кавитационная эрозия является формой электролитической коррозии участков металлической поверхности, имеющих закалочное напряжение, на которых происходит разрушение образующихся кавитационных пузырьков. По мнению Фиттенгера [28], доминирующим в этом случае является механическое разрущение, в то время как электрохимические эффекты играют незначительную роль. В теории, предложенной Новотным [11] постулируется, что разрушение под действием кавитации является по своей природе чисто физическим процессом. В общепринятой теории, развитой в более поздний период, принимается, что в первоначальной своей стадии кавитация является чисто физическим процессом. Однако в результате этого процесса поверхность оказывается в значительной мере разрушенной и менее прочной. Поэтому она чрезвычайно легко подвергается коррозии, особенно на тех участках, где разрушение кавитационного пузырька приводит к возникновению питтингообразного углубления. После этого наблюдается быстрое развитие коррозионного процесса питтингового характера. Участки металла, подвергающиеся коррозии, делаются еще менее прочными и становятся все более восприимчивыми к кавитационному разрушению. В конце концов ситуация становится катастрофической, так как кавитация и коррозия взаимно ускоряют друг друга, что приводит к развитию питтинговой коррозии по всей толщине футеровки. [c.141]

Все рассмотренные случаи разрушения поверхностных пленок относились к механическому их разрушению кавитационными пузырьками. Но известно, что в кавитирующей жидкости многие химические реакции ускоряются [39]. Воздействовать па ход химических реакций можно через химически активный к пленке загрязнений газ, выделение которого в звуковом поле интенсифицируется (как было указано при анализе случая травления углеродистой стали), а также за счет повышения химической активности моющей жидкости благодаря образованию в ней свободных радикалов и изменению вследствие этого ее окислительновосстановительных свойств. Известно, что при кавитации в воде образуется перекись водорода [30] — довольно активный окислитель. Большинство исследователей связывает ускорение химических реакций с высокими температурами, развивающимися при захлопывании кавитационных пузырьков. Однако прямых экспериментальных исследований, устанавливающих связь между скоростью удаления характерных загрязнений и ускорением химических реакций в кавитирующей н<идкости, не проводилось, поэтому предположение о роли последних в процессе разрушения поверхностных пленок — сугубо гипотетическое. [c.179]

Удар частиц. Для того чтобы получить представление о процессах в зоне удара частицы, необходимо рассмотреть гидродинамику удара жидких сферических частиц о твердую мишень. В настоящее время в связи с нуждами высокоскоростной авиации, ракетостроения и турбостроения работы в этом направлении проводятся особенно интенсивно. В монографии Боудена и Тейбора [8] собран и систематизирован обширный материал, показывающий, что при определенных скоростях соударения с металлами, полупроводниками, полимерами и т.п. наблюдается интенсивное разрушение кавитационного типа или пластическая деформация поверхности твердой мишени в месте удара жидких частиц. Наиболее полные [c.12]

Кавитационные явления в жидкости способствуют интенсивному перемешиванию абразивных sepeFi под инструментом, замене изношенных зерен новыми, а также разрушению обрабатываемого материала. [c.411]

Выполненный анализ зарождения и роста пор позволяет сформировать подход к рассмотрению кавитационного межзе-ренного разрушения в случае интенсификации развития повреждения теми или иными факторами, в частности агрессивной средой. Известно, что влияние агрессивной среды может проявляться в виде двух основных процессов. Первый обусловлен непосредственным взаимодействием среды с металлом и разрушением продуктов взаимодействия под действием напряжений. Второй процесс связан с переносом к границам зерен различных элементов среды (например, кислорода, водорода и др.), ускоряющих тем или иным способом межзереннсе разрушение материала. Для объяснения этого нетрадиционного механизма влияния среды на характеристики разрушения предложены различные модели [240, 286, 306, 329, 334, 424]. В частности, охрупчивающее влияние кислорода может быть связано с ограничением подвижности границ зерен и увеличением их проскальзывания, приводящего к росту межзеренных повреждений [240]. Рассматривался также клиновой эффект, возникающий [c.166]

С нашей точки зрения, снижение критической деформации в агрессивной среде в первую очередь связано с увеличением темпа развития повреждений и, как следствие, с ростом скорости деформации в режиме ползучести (см. раздел 3.3). Уменьшение критического уровня повреждаемости при кавитационном разрушении маловероятно, так как на критическое событие — слияние микропор, обусловленное пластической неустойчивостью, — не будет оказывать влияние когезивная прочность материала. Итак, предположим, что критическая повреждае- [c.167]

Следует отметить, что в общем случае многоосного и сложного нагружений концепция обобщенной кривой циклического деформирования не применима [72, 73, 155]. Наиболее распространенным описанием деформирования при циклическом нагружении и объемном напряженном состоянии является схема трансляционного упрочнения, модификация которой использована при формулировке модели кавитационного разрушения в разделе 3.3. В случае одноосного циклического нагружения схема трансляционного упрочнения сводится к допущению, что 5ф(ёР)/ЭёР = = onst. С целью анализа применимости данной схемы параллельно с представленными выше расчетами были проведены вычисления долговечности при =(ф(ДеР) — [c.185]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...