Механическое состояние вязкое упругое

Монография написана, на наш взгляд, методически чрезвычайно удачно, вполне строго и вместе с тем достаточно просто. На основе традиционных концепций однородного напряженно деформированного состояния выясняются наиболее существенные особенности механического поведения вязких, упругих и высокоэластичных сред и предлагается оригинальный, сравнительно несложный метод формулирования соответствующих уравнений реологического состояния. Автор обходится элементарным математическим аппаратом векторного исчисления и системами лагранжевых координат с подвижным локальным векторным базисом (так называемые конвективные системы координат). Тем самым он облегчает неподготовленному читателю усвоение материала, добиваясь в первую очередь физической ясности изложения. Математически строгая постановка и анализ исследуемых задач в случае неоднородных напряжений и деформаций даются лишь в главе 12, где с помощью тензоров кратко излагается теория конечных деформаций в вязко-эластичных средах. Правда, здесь изложение слишком уж конспективно, и многочисленные доказательства , как правило, сводятся к перечню [c.7]

Механические состояния деформируемых тел упругое, пластическое, вязкое, высокоэластическое и состояние разрушения. Механическое поведение реальных материалов невозможно описать какой-либо одной простой моделью, так как многие материалы в зависимости от условий нагружения могу г находиться как в упругом состоянии (например, при малых напряжениях, малой продолжительности нагружения, невысоких температурах), так и в вязкопластическом состоянии или в состоянии разрушения (например, при увеличении названных параметров). [c.63]

Таким образом, в той или иной мере вязкое состояние присуще всем материалам, но в различном сочетании с упругими и другими механическими состояниями. [c.65]

Реологические свойства принадлежат к классу механических свойств, однако с ними не полностью идентичны. Таким образом, механические свойства, которые не связаны с деформацией, не принадлежат, строго говоря, к реологическим. Деформационные свойства проявляются у всех материалов под действием механической нагрузки. Различают упругую, пластическую, вязкую деформации и всестороннее сжатие. При упругой деформации изменение формы тела обратимое, т. е. после снятия нагрузки форма тела полностью восстанавливается. При пластической деформации изменение формы тела необратимое, течение наблюдается по достижении нагрузки некоторого граничного значения. При вязкой деформации изменение формы тела необратимое, течение наблюдается как под действием внешней нагрузки, так и под действием собственных массовых сил при любом их значении, т. е. граница начала течения отсутствует. При всестороннем сжатии под действием изотропного давления объем тела уменьшается, плотность увеличивается, но форма остается неизменной. При снятии давления тело возвращается в первоначальное состояние. [c.33]

Механические свойства жидкостей и твердых тел, не обладающих совершенной упругостью и вязкостью, настолько переплетаются, что для тех и других нередко используются одни и те же соотношения между напряжениями и деформациями, и в этих случаях основные дифференциальные уравнения МСС для них совпадают. Важный пример таких сред представляют полимерные материалы (смолы, каучук,. ..). Технология их производства охватывает область жидкого и твердого состояния, причем упругие и вязкие свойства являются существенными. Поведение металлов в технологических процессах и конструкциях в зависимости от диапазона температур определяется вязкими, вязкопластическими, упругопластическими или упругими свойствами. [c.217]

Физическое состояние снега отражается на его механических свойствах. Рыхлый снег ведет себя как сыпучее тело, уплотненный — как вязко-упругий материал смерзшийся — как хрупкий материал. [c.6]

Область возмущенного состояния среды образуется в результате распространения волны напряжений, ограничена внешней поверхностью пограничного слоя, свободной поверхностью преграды и поверхностью переднего фронта волны напряжений, которая может быть как волной нагрузки, так и волной разгрузки. Среда в области возмущенного состояния находится при температуре Г в упругом, вязком, пластическом или другом состоянии в зависимости от ее физико-механических свойств и условий внедрения, которое характеризуется тензором напряжений (а), вектором скорости частиц V и плотностью р им соответствует тензор кинетических напряжений (Т). [c.198]

Материал плиты в каждом из указанных периодов процесса может находиться в упругом, упругопластическом, пластическом, вязком, вязкоупругом, вязкопластическом и других состояниях п зависимости от его физико-механических свойств. [c.253]

В последнее время проводились работы в области механики полимеров, создания методов расчета деталей из полимеров на прочность, комплексного изучения их физико-механических характеристик. Изучаются теории, необходимые для решения задач о деформированном и напряженном состоянии упруго-вязких полимеров. Получила развитие теория и накоплен обширный экспериментальный материал в области температурно-временной зависимости прочности, развиты представления о статической усталости армированных систем на основании свойств отдельных компонентов, показано существование предела длительной статической прочности. Для описания условий разрушения предложены критерии предельного состояния, экспериментально показана зависимость плотности и упругости. Определенное развитие получили представления о взаимосвязи структуры полимеров и их механиче ских свойств, а также структурная механика армированных систем. [c.215]

Упруго-пластическая среда Прандтля. Соединяя упругий, пластический и вязкий элементы последовательно и параллельно, можно создать сложные реологические модели. Последовательное соединение линейно-упругого и пластического элементов (рис. 70, а) дает механическую модель упруго-пластической среды Прандтля, обладающей упругими и пластическими свойствами. Реологическая кривая (рис. 70, б) состоит из двух отрезков прямых ОТ соответствует упругой деформации (пружина Е растягивается, а ползунок неподвижен) TD соответствует упругопластической деформации (пружина Е более не растягивается, а ползунок а, перемещается). Деформация складывается из упругой ё и пластической (остаточной) деформации ё = ё + ё". Линия разгрузки DD параллельна ОТ, Уравнения состояния имеют вид [c.173]

Рассмотрим несколько типовых задач, к решению которых сводится исследование случайных колебаний нелинейных механических систем. В качестве основного методического примера здесь и в дальнейшем будем использовать одномассовую нелинейно-упругую систему, двигающуюся в вязкой среде. Пусть состояние (движение) системы описывается дифференциальным уравнением второго порядка - [c.6]

Разработанные методы описания структуры фрактальных кластеров и основных процессов их агрегации могут быть использованы для построения теории структурно — механических свойств дисперсных систем как основы их физико-химической механики. Ключевой характеристикой теорий такого рода являются модули упругости, поскольку они определяют не только жесткость и деформативность дисперсных систем и материалов, но также их вязко— и термоупругое поведение, прочность и твердость. Существующие асимптотические оценки поведения модулей упругости в области перколяционных фазовых переходов [76] мало пригодны для конкретных расчетов напряженных состояний при различных видах нагружений. [c.42]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

Чтобы объяснить явление релаксации в твердых телах в его чистом виде, достаточно, следуя Максвеллу ), представить полную деформацию в виде алгебраической суммы упругой и чисто вязкой деформации. Таким же путем можно подойти и к рассмотрению более сложных случаев релаксации. Эти примеры вместе с упомянутыми выше случаями могут быть обоснованы теоретическим анализом, из которого читатель увидит, что, вопреки общепринятому представлению о сложности существа явлений, связанных с пластическими деформациями твердых тел, мы все же в состоянии средствами этого анализа извлечь важные результаты, касающиеся наблюденных фактов. Свойства некоторых материалов удобно иллюстрировать при помощи простых механических моделей, предложенных голландскими учеными, а также учеными других стран. Эти модели могут служить и для иллюстрации в идеализированном виде свойств релаксации упругого восстановления и других аналогичных явлений ). [c.25]

Для неравновесных условий нагружения могут быть выделены нестационарные (неустановившиеся) и стационарные (установившиеся) периоды процесса, в которых соответственно соотношение напряжение а — деформация е зависит от времени нагружения и не зависит от него, что иллюстрируется ниже на примере изотермического нагружения при малых деформациях простейших линейных упруговязких и вязкоупругих систем. Механическое поведение этих систем при однородном растяжении может быть моделировано комбинацией чисто упругих (пружин) и вязких (поршней в вязкой среде) элементов, подчиняющихся законам Гука и Ньютона для одноосного нагружения и представленных на рис. 1.3.1. Более подробные сведения о реакции различных вариантов моделей на внешние условия нагружения можно найти в монографиях [4, 24, 26, 68]. Уравнения состояния таких систем определяются из следующих условий [c.32]

Кроме двух крайних механических состояний нагружаемых тел упругого, с которого почти всегда начинаются различные виды деформации, и разрушения, которым часто заканчивается процесс нагружения, существуют также промежуточные неупругие состояния. Все (или почти все) реальные материалы переходят из упругой стадии не непосредственно к разрушению, а предварительно претерпевают различные неупругие деформации. Отметим, что часто применяемый термин остаточная деформация не является синонимом пластической, так как остающаяся (после удаления нагрузки) деформация может, например, вызываться пластической, вязкой, задержанной высокоэластической, упругой деформацией (при наличии в теле внутренних остаточных напряжений), деформацией разрушения (при наличии трещин, развитие которых приводит к дополнительным остаточным деформациям тела, что особенно часто наблюдается, например, улитых материалов). [c.106]

Как отмечалось в гл. 1, удобно различать пять основных состояний деформируемого тела упругое — У, пластическое — П, вязкое — В, высокоэластическое — ВЭ и состояние разрушения — Р, хотя в реальных твердых телах почти всегда возникают сочетания этих состояний упругопластическо-вязкое при горячей обработке давлением и при ползучести состояние разрушения при одновременной пластической деформации при обработке резанием и т. п. Во многих случаях необходимо отличать ранние от развитых или заключительных стадий деформации и разрушения, т. е. оценивать степень развития процесса в данном состоянии, например, величину и темп нарастания пластической деформации, или кинетику развития трещин. Не менее важным для конструктивных и других применений материалов является переход из одного механического состояния в другое, например, из упругого в пластическое, из пластического в состояние разрушения. [c.252]

В монографии обобщены литературные данные и собственные экспериментальные и теоретические результаты авторов в области упруго-пластических, прочностных и кинетических свойств материалов различных классов при ударно-волновом нагружении, приведены необходимые сведения из механики сплошных сред, обсуждается современная техника экспериментов. Суммированы результаты экспериментальных исследований и расчетные модели вязко-упруго-нластической деформации и разрушения материалов различных luia oB, включая металлы и сплавы, хрупкие керамики и горные породы, монокристаллы и стекла, полимеры и эластомеры, в ударных волнах. Представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Анализируется механический эф кт взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом. Представлен обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных волнах. Подбор и изложение материала ориентированы на расчетное прогнозирование действия взрыва, высокоскоростного удара, импульсных лазерных и корпускулярных пучков. В мо1юграфию включены сведения справочного характера. [c.1]

Как правило, физ. состояние П. опре-делнотся по характеру развивающихся в них деформаций стеклообразному состоянию соответствует упругая, каучукоподобному — высокоэластическая, а вязко-текучему — пластич. деформация (см. Механические свойства п о л и м е -рис. 1), В действительности при любой темп-ре типа деформации сосуществуют, но один из механизмов деформации резко доминирует над остальными. Различия между модификациями а.морф-ного состояния имеют релаксац. природу, и границы между ними определяются поэтому пе только темп-рой, но также скоростью и длительностью приложения нагрузки, иногда ее величиной. Так, темп-ра стеклования — переход между высокоэластическим и стеклообразным состояниями — соответствует такой темп-рс, при к-рой скорость развития высокоэластич. деформации становится значительно меньше скорости внешнего воздействия Т,. зависит не только от внутренних свойств вещества, но и от скорости воздействия. [c.94]

Разрабатывая молекулярно-механическую теорию трения, проф. Крагельский И. В. предложил рассматривать образующуюся фрикционную связь между двумя трущимися телами как некоторое физическое тело, обладающее определенными свойствами, отличающимися от свойств обоих трущихся тел [179]. Это так называемое третье тело является, некоторого рода, связью, обладающей упруго-вязким характером. На свойства этой связи оказывают влияние состояние поверхности, величина давления между телами, время контактирования, скорость приложения нагрузки и т. п. Вследствие дискретного характера контактирования выступы, имеющиеся на поверхностях трения, сглаживаются или сменяются впадинами, т. е. материал в поверхностном слое при трении непрерывно передеформируется. Рассматривая область передеформирования как третье тело , можно считать, что силы внешнего трения обусловлены силами вязкого сдвига, возникающими в деформативной области обоих тел. В этой области происходят значительные пластические деформации, обусловленные возникновением в контактных точках высоких [c.547]

При обосновании модели разрушения для расчета процесса электроимпульсного дробления и измельчения материала /40/, после рассмотрения достоинств и недостатков волнового и гидродинамического подходов, предпочтение отдано гидродинамическому. Все модели в рамках волнового подхода требуют изучения и описания измеряющихся во времени полей напряжений и деформаций в различных средах (упругих, упругопластичных, вязких), после чего на основании какой-либо гипотезы прочности определяется характер разрушения и развития трещин. Напряженное состояние массива, его физико-механические свойства определяют характер разрушения, однако в настоящее время нет убедительного и достаточно точного расчета напряженного состояния системы в объеме при взрыве, поэтому различные авторы получают порой противоречивые результаты. Сложность описания напряженного состояния при взрыве в среде связана не только с характером передачи энергии (например, ударной волной /41/ или поршневым давлением газов /42/), но и с существенным перераспределением поля напряжений в объеме при развитии трещин. Использование предложенных методов расчета в [c.82]

При исследовании влияния параметров механизма поворота руки па точность позициопирования задавалось паспортное значение погрешности позиционирования и оценивалось время, по истечении которого колебания захвата руки не превышали этой величины. Оценивалось влияние следующих параметров коэффициента усиления цепи обратной связи коэффициентов вязкого сопротивления, жесткостей механической системы, параметров и характеристик сервоклапана, модуля упругости жидкости при объемном сжатии, силы трения и т. д. Для оценки работоспособного состояния робота введен коэффициент Яд [c.56]

Так как многократно повторяющимся деформациям лучше сопротивляются материалы с низким модулем упругости и достаточной эластичностью, вязкие кристаллические полимеры обладают большей стойкостью к износу, чем аморфные полимеры в стеклообразном состоянии. После перехода аморфных полимеров в состояние каучукообразной эластичности их модуль упругости, правда, понижается, но одновременно понижается и механическая прочность. Улучшение стойкости к абразивному износу аморфных полимеров может быть достигнуто понижением переходной температуры с помощью пластификаторов, которые (помимо снижения модуля упругости) обеспечивают при температурах обычного применения материала и достаточную вязкость. [c.86]

Последующее развитие техники полностью подтвердило справедливость мнения В. Л. Кирпичева с существенными уточнениями пластичность необходима не только при наличии ударов, но часто при статических нагружениях для элементов конструкций важна прежде всего местная, а не общая пластичность полезное влияние (увеличение локального энергопоглощения) могут оказывать местные неупругие деформации разной природы, а не только пластические, например вязкие. Выход за пределы чисто упругого состояния вызывается общими или локальными явлениями, существенно повышающими энергопоглощение пластическими или вязкими сдвигами, двойникованием, диффузионными и дислокационными процессами, перемещениями вакансий и т. д. При этом существенно увеличивается скорость нарастания деформаций и соответственно возрастает величина деформации. Например, у сталей наибольшее упругое удлинение имеет величину порядка 1 % (за исключением нитевидных кристаллов, упругое удлинение которых может достигать 5% и более), в то время как наибольшая пластическая деформация достигает десятков процентов. Большинство расхождений между выводами из расчетов теории упругости и сопротивления материалов с результатами механических испытаний и опытом эксплуатации Изделий является следствием проявления неупругих состояний. Эти проявления могут быть как полезными, способствующими местному благоприятному перераспределению напряжений при выходе за пределы упругого состояния, так и вредными чрезмерная общая деформация изделий вследствие текучести и ползучести, затрудненная обработка резанием ввиду высокой вязкости, плохая прирабатываемость и наволакивание материала при трении и т. п. [c.107]

Изучение кристаллического состояния является всего лишь первым шагом в исследовании поведения твердых тел. Обычно встречающиеся металлы и сплавы не являются совершенными кристаллами даже монокристаллы могут обладать пороками, сильно влияющими на их свойства, а спектроскопические чистые металлы представляют собой очень сложные структуры. Вследствие чрезмерной близости многих соседей атом или молекула металла в конденсированном состоянии подвергаются действию силового поля нескольких электронных оболочек, в результате чего ок не находится в термодинамическом равновесии со средой. При совершенно определенных условиях температуры и давления чистые металлы могут обладать различными свойствами, существенно зависящими от их предварительной обработки. Это особенно относится к механическим свойствам, в высшей степени зависящим от структуры. Так, например, в зависимости от структуры, полученной при обработке, определенные сорта марганцовистой стали могут быть вязкими, дуктильными и немагнитными или же твердыми, хрупкими и магнитными. Такие термины, как закалка старением, дисперсионная закалка. Механическое упрочнение, упругая деформация и рекристаллизация, легко напоминают многие явления, с которыми металлист встречается при различной обработке металлов. [c.164]

Линейную вязкоупругость для одномерного состояния удобно трактовать при помощи механических моделей, которые наглядно демонстрируют поведение различных вязкоупругих материалов. Эти модели строятся из таких механических элементов, как линейноупругая пружина с модулем упругости С (массой этой пружины пренебрегают) и вязкий элемент (демпфер с коэффициентом вязкости т] (вязкий элемент представляет собой поршень, движущийся в цилиндре с вязкой жидкостью). Как показано на рис. 9.1, сила а, растягивающая пружину, связана с ее удлинением е формулой [c.279]

При рациональном изучении механических свойств материалов целесообразно принять простейшие допуш ения относительно этих свойств. В механике обычно приписывают материалам некоторые упрощенно-идеализированные характеристики. Если, например, приписать веществу определенные простые свойства, то как движение, так и состояние равновесия отдельных материальных элементов его становятся доступными для изучения с единой общей точки зрения. Таким именно путем мы и приходим к понятиям равномерно распределенных масс, идеальных жидкостей и газоб, вязких веществ, изотропных упругих тел и т. п. [c.19]

В противоположность строго обратимым изменениям температуры, сопровождающим процессы деформирования упругих тел, существуют явления, связанные с необратимым деформированием, например с текучестью ковких металлов, когда происходит необратимое превращение в тепло механической работы, затрачиваемой на деформацию. Хорошо известно, что, когда образец вязкого металла быстрым растяжением выводится в пластическое состояние, он нагревается, особенно в области шейки. Точные калориметрические измерения выделяющегося при этом тепла впервые выполнил Хорт ). Хорт, Тэйлор, Фаррен и Квинни 2) показали, что механическая работа, совершаемая при растяжении образцов вязких металлов, не превращается полностью в тепло. Заметная часть этой работы (около 10% или несколько меньше для стержней из малоуглеродистой стали) переходит в скрытую упругую энергию, которая каким-то образом накапливается в испытавшем деформационное упрочнение металле (вероятно, в упруго изогнутых прослойках, содержащихся в пластически продеформированных кристаллических зернах). Раш ) путем увеличения последовательными ступенями растягивающей нагрузки, которая прикладывалась к стержням из малоуглеродистой стали, обладающей четко выраженным пределом текучести, и путем записи температуры этих стержней впервые обнаружил, что в упругом диапазоне температура падает, а в момент достижения предела текучести внезапно увеличивается. [c.18]

Следовательно, для линейно-упругого тела, обладающего свойством вязкости, т. е. сочетающего в себе свойства упругого тела и вязкой жидкости (механическая модель Кельвина — Фойхта), связь между напряжениями и деформациями и их скоростями при линейном напряженном состоянии выразится линейным дифференциальным уравнением [c.52]

К описанию механического поведения непрерывной среды применимы все соотношения, рассмотренные в разделах 1.2.1—1.2.4. Вместе с тем реальные среды по-разному реагируют на одно и то же внешнее механическое воздействие. Эта реакция, или механическое поведение среды, определяется ее молекулярной структурой и состоянием при заданных внешних условиях. Обобщенные характеристики конкретных сред носят название уравнений состояния [16] ( onstitutive equations) [7] или определяющих уравнений входящие в них константы являются характеристиками механических свойств среды. Примерами простейших уравнений состояния идеализированных сред служат изотермические линейные законы деформирования упругих твердых тел (закон Гука) и вязких жидкостей (закон Ньютона). [c.23]

Комплексные исследования стали 06Х13М2БФР при флюенсах до 10 см и температурах до 520 °С показали, что при максимальньк температурах ее механические свойства практически не отличаются от свойств в исходном состоянии. В области температуры облучения 275 °С отмечен максимальный прирост прочности при уменьшении пластичности до 3 % jsm флюенса 4-10 см ) и до 1 % при 20 °С. Испытания на растяжение, изгиб и ударную вязкость показали, что сталь способна упруго и пластически деформироваться при температурах 20-550 °С, а температура вязко-хрупкого перехода не превышает 130 ° С (что значительно ниже минимальных рабочих температур стали в РБН, составляющих 250 °С при перегрузке топлива). [c.317]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...