Свойства поверхностных сил

СВОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ СИЛ [c.58]

Компоненты основного тензора должны удовлетворять уравнениям равновесия (1.3.47) и граничным условиям в напряжениях (1.3.48). Выполнение этих условий позволяет учесть действие изменений внешних объемных и поверхностных сил при разгрузке, а также независимость основного тензора от физико-механических свойств материала. Компоненты корректирующего тензора должны удовлетворять однородным уравнениям равновесия [c.42]

Согласно основному свойству жидкостей, находящихся в равновесии, поверхностные силы, заменяющие действие отброшенной части жидкости при выделении тетраэдра, будут направлены по нормали к граням тетраэдра. Таким образом, эти силы являются силами давления. Если обозначить величины сил давления, приложенных к граням Pj,, Ру, и f n (рис. 1.1), то для сохранения условий равновесия, известных из статики твердого тела, необходимо, чтобы сумма всех внешних сил или сумм проекций всех внешних сил на координатные оси была равна нулю. Для рассматриваемого тетраэдра это условие можно записать в виде [c.18]

Поверхностное натяжение (капиллярность). Это свойство обусловливается силами взаимного притяжения, возникаюш,ими между частицами поверхностного слоя жидкости и вызывающими напряженное его состояние. Под действием указанных сил поверхность жидкости оказывается как бы покрытой равномерно натянутой тонкой пленкой, которая стремится придать объему жидкости форму с наименьшей поверхностью. [c.19]

В случае невязкой жидкости поверхностные силы направлены по нормали к сечению, мысленно проведенному в жидкости таким образом, определение давления в точке в этом Случае можно производить идентично тому, как это сделано при выводе основного свойства гидростатического давления ( 1), что приводит к результату [c.113]

Большое влияние на появление внутренних напряжений и упрочнение оказывают процессы, связанные с распадом при пластическом деформировании твердых растворов, выделением по плоскостям скольжения продуктов этого распада, а также попаданием меледу блоками осколков зерен, резко увеличивающих силы взаимодействия между отдельными элементами кристаллической решетки. При наличии в поверхностном слое после закалки структуры остаточного аустенита причиной упрочнения может явиться его распад и превращение в мартенсит. Это превращение сопровождается увеличением удельного объема, что также приводит к возникновению остаточных напряжений сжатия. Наряду с этим идет измельчение мартенсита, превращение его в мелкоигольчатую структуру, которое сопровождается повышением всех механических свойств металла. Изменение механических свойств поверхностных слоев сопровождается и выпадением карбидной фазы, которое наблюдается при обработке ряда сталей. [c.97]

Уменьшение сил трения при тонком слое смазки объясняется не только защитной ролью пленки смазки, равномерно распределяющей давление, но и пластифицированием тонкого поверхностного слоя — эффектом П. А. Ребиндера. В процессе трения и износа металлов происходят упругое и пластическое деформирования микронеровностей и пластическое течение в твердых поверхностных слоях, приводящее к пластическому износу, т. е. изменению размера трущихся тел без заметного разрушения их поверхности повторные микропластические деформации при периодических встречах микронеровностей, приводящие к усталостному разрушению поверхностей изменение механических и физических свойств поверхностных слоев металла вследствие пластической деформации. [c.192]

Наряду с разрушением и образованием связей, обусловленными межатомными и межмолекулярными взаимодействиями, относительное скольжение сопровождается деформированием материала поверхностных слоев в зонах фактического касания. Сопротивление скольжению, обусловленное этим деформированием, называют деформационной составляющей силы внешнего трения. Ее величина существенно зависит от вида деформаций в зонах фактического касания. Анализ напряженного состояния в зонах реального контакта и проведенные исследования показывают, что обычно более жесткие микронеровности одного нз контактирующих тел внедряются в менее жесткую поверхность другого. Различие в жесткостях контактирующих тел объясняется механическими и геометрическими неоднородностями свойств поверхностных слоев. [c.191]

Установка предназначена для определения механических свойств поверхностных слоев твердых тел при действии нормальных и тангенциальных сил. [c.215]

Для внесения полной ясности процитируем ряд высказываний из-диссертации Говарда Силы, сказывающиеся на движении среды, делятся на объемные и поверхностные. Второй закон Ньютона формулируется таким образом, чтобы ввести поверхностные силы как дивергенцию симметричного тензора (тензор напряжения). Вид тензора касательного напряжения для изотропной среды основывается на свойствах изотропных функций. [c.92]

При малых размерах зародышей н соответственно большой относительно поверхности их, для оценки общей и свободной энергии образуемой смеси существенное значение имеют поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Дело в том, что молекулы, расположенные в тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности раздела, находятся в условиях, отличных от условий для молекул, находящихся в объеме. Они взаимодействуют не только с молекулами своей фазы, но также и с близлежащим слоем молекул другой фазы. Детальный анализ свойств поверхностного слоя является довольно сложным, поэтому вначале ограничимся идеализированной схемой, основанной на предположении о сплошности среды и постоянстве величины поверхностного натяжения. В действительности для очень малых капель, у которых линейные размеры сравнимы с радиусом действия сил межмолекулярного взаимодействия (10 см), поверхностное натяжение уменьшается при уменьшении радиуса капли, [c.27]

К основным факторам, влияющим на силу электромеханического сглаживания, следует отнести площадь поверхности контакта инструмента с деталью и физико-механические свойства поверхностного слоя. В свою очередь, площадь контакта зависит в основном от исходной щероховатости поверхности и кривизны контактирующих поверхностей детали и инструмента. По данным работы [31] для стальных сопряженных поверхностей, обработанных с давлением 15 МПа до Ra = 0,2 мкм, отношение фактической площади контакта к номинальной составляет 0,35. [c.36]

Сущность ультразвуковой обработки заключается в воздействии на упрочняемую поверхность стального или твердосплавного шара, прижатого к ней и вибрирующего с частотой 2-10 Гц. В контакте инструмента и детали возникают высокие локальные напряжения. Ультразвуковой инструмент пластически деформирует поверхность импульсно и многократно незначительной статической силой при отсутствии трения качения. Среднее давление, создаваемое в поверхностном слое детали, в 3... 9 раз меньше, чем при обкатывании шариком. Большая доля энергии непосредственно затрачивается на искажение кристаллической решетки. По сравнению с другими способами поверхностного пластического деформирования ультразвуковая обработка дает наибольшее изменение свойств поверхностного слоя упрочнение на 40... 180 %, изменение шероховатости Rz 0,8...0,4 мкм при исходной Rz 20...6,3 мкм и остаточные напряжения до 1100...1200 МПа. После ультразвукового упрочнения закаленных сталей У ЮЛ, Х12 шероховатость поверхности уменьшается, поверхностная твердость возрастает на 30...40 %, глубина наклепа составляет 0,30...0,65 мм. [c.545]

Пусть на тело, занимающее область V пространства, ограниченную поверхностью S, действуют распределенные объемные силы (силы тяжести, инерции и т. п.) с компонентами (М), М V п поверхностные силы с компонентами р° (N), N S, но отсутствуют распределенные по объему или по поверхности моментные нагрузки. Последнее условие с учетом равенства нулю суммы моментов относительно координатных осей для вырезанного из тела прямоугольного параллелепипеда с параллельными этим осям ребрами приводит к соотношению (у = otj (свойство парности касательных напряжений), т. е. тензор напряжений является симметричным. По аналогии с (1.6) его можно представить матрицей (3 X 3) [ст ] или вектор-столбцом который после транспонирования перейдет в вектор- [c.12]

Таким образом, речь идет о возможности замены, при оговоренных требованиях статической эквивалентности и малости участка нагружения, одних краевых условий другими. Сознательно или бессознательно та или иная идеализация краевых условий всегда используется при решении (корректно поставленных) задач математической физики. В задачах теории упругости это тем более неизбежно, что детали распределения поверхностных сил чаще всего неизвестны, а возможность замены его другим распределением с теми же интегральными свойствами представляется интуитивно приемлемой. Вместе с тем ясно, что приведенную формулировку принципа Сен-Венана, имеюш.ую лишь качественный характер, следует дополнить возможными количественными оценками. [c.164]

Плоское напряженное состояние. Рассматривается тело, имеющее в начальном состоянии (и-объем) форму плиты малой по сравнению с ее размерами в плане постоянной толщины Ьо аз о). Торцы плиты не нагружены, а поверхностные силы на ее боковой поверхности параллельны срединной плоскости плиты й з = О и распределены симметрично относительно этой плоскости. Предполагается, что они сохраняют эти свойства (параллельность и симметричность относительно срединной плоскости) в деформированной плите (V-объем), так что напряженное состояние в ней симметрично относительно срединной плоскости [c.759]

Поверхностные силы, действующие на некоторую замкнутую область материальной плоскости (площадки) внутри материала, наделяются следующими свойствами вещество по одну сторону площадки воздействует на вещество по другую ее сторону с силой, пропорциональной площади выбранной области в пределе, когда эта площадь стремится к нулю. В свою очередь вещество по другую сторону площадки (так как действие и противодействие, согласно третьему закону Ньютона, должны быть равны и противоположны) оказывает равное и противоположно направленное силовое воздействие (которое поэтому обладает отмеченным предельным свойством) на часть материала, находящегося с одной стороны площадки. Таким образом, отношение поверхностной силы к площади стремится к конечному пределу при стягивании площадки к нулю. Этот предел —век тор, называемый напряжением поверхностной силы [c.73]

Возможно, наиболее интересным и важным свойством рассматриваемого упругого тела является отличие от нуля одной из разностей нормальных компонент напряжения (4.24). Из (4.24), согласно правилу знаков для компонент напряжения, следует появление в материале растягивающего усилия вдоль линий сдвига , т. е. на плоскостях, нормальных к линиям сдвига, действует растягивающая нормальная составляющая напряжения поверхностной силы При этом нормальная компонента напряжения на сдвигающих плоскостях выбирается (произвольно) как определяющая характерный уровень давления, что связано с требованием положительности модуля сдвига (Хо Для любого реального материала. Так как рц — Р22 зависит от квадрата s, то изменение направления сдвига не повлияет на величину (и знак) разности рц — Р22. Этот же результат следует из симметрии сдвига. [c.110]

Развитие физической химии композиционных материалов поставило ряд новых проблем в исследованиях взаимосвязи закономерностей физико-химического и механического поведения наполненных полимерных систем [3, 4] надмолекулярное структурообразование в присутствии наполнителей исследование композитов, наполненных полимерными наполнителями. При этом в центре внимания оказываются те изменения структуры и свойств композитов, которые связаны с наличием сложной морфологии границы раздела фаз и действием поверхностных сил на этой границе, так как именно эти факторы определяют в конечном счете физико —механические свойства композитов. [c.14]

Установление взаимосвязей между процессами структурообразования и свойствами структур, а также поиск методов и форм их представления в виде определенных закономерностей, занимают одно из центральных мест в исследованиях по физической химии дисперсных систем. Анализ генезиса данного научного направления показывает, что на всех этапах его развития энергетика процессов имела преимущество по сравнению с геометрией. Интенсивное развитие энергетических представлений позволило тщательно изучить влияние поверхностных сил на процессы структурообразования и свойства дисперсных систем, а также способствовало формированию теории поверхностных сил в виде самостоятельного фундаментального научного направления [60]. [c.37]

Затвердевание металлов происходит при падении свободной энергии твердой фазы ниже уровня энергии жидкого состояния. Температура, при которой это имеет место, есть температура затвердевания (или в случае сплава) температура ликвидуса. Затвердевание требует, однако, образования в жидкости центров кристаллизации, механизм возникновения и роста которых весьма сложен. При температурах, лежащих ниже температур затвердевания, но близких к ней, различие в свободных энергиях жидкой и твердой фаз малы, поэтому и силы, приводящие к переходу между ними, невелики. Когда появляется твердый зародыщ, свободная энергия падает в результате перехода в твердую фазу, однако поверхностные силы на границе между фазами приводят к росту свободной энергии. И только когда эффект от образования новой фазы превысит этот поверхностный эффект, маленькая твердая частица сможет расти. Когда это происходит, говорят, что зарождается затвердевание и твердая фаза быстро распространяется в жидкости с выделением скрытого тепла, которое увеличивает температуру до температуры затвердевания. Величина переохлаждения, возможного до образования центров затвердевания, зависит от тепловых свойств конкретного металла. [c.176]

Компоненты основного те 1зора T ) должны удовлетворять уравнениям равновесия (1.3.7) и граничным условиям в напряжениях (1.3.24). В этом случае учитывается действие внешних объемных и поверхностных сил, приложенных к телу, и независимость основного тензора от физико-механических свойств материала. Компоненты корректирующего тензора (Тц) должны удовлетворять однородным уравнениям равновесия [c.42]

Производная dF" jdQ) t представляет собой энергию поверхностного слоя, отнесенную к единице площади поверхности, и играет роль потенциала для поверхностных явлений, в качестве которого принимается коэффициент поверхностного натяжения ст. Таким образом, ст представляет собой удельную поверхностную энергию в изохорно-изотермических условиях, так как только в этих условиях свободная энергия приобретает свойства характеристической функции. Это означает, что а имеет единицу Дж/м , между тем как в большинстве справочников единица ст дается в виде Н/м. Следовательно, в последнем случае коэффициент поверхностного натяжения трактуется как сила, отнесенная к единице длины. С математической точки зрения, замена понятия энергии единицы поверхности понятием силы, отнесенной к единице длины, допустима, так как Дж/м = = Н-м/м =Н/м. Следует, однако, помнить, что, по существу, а нельзя рассматривать как некоторую отнесенную к единице длины упругую силу, действующую по касательной к поверхности пузыря и стремящуюся уменьшить его поверхность. Подтверждением этому служат опытные данные, говорящие о том, что ст зависит от температуры и не зависит от поверхности, в то время как любая упругая сила зависит от деформации. В действительности поверхностный слой находится в поле нормальных сил, равнодействующая которых всегда направлена по нормали к поверхности. Именно действием этих нормальных сил определяются все свойства поверхностного слоя (способность к уменьшению своей поверхности, его энергия). [c.168]

Рассмотрим случай, когда напряженно-деформированное состояние нелйнейно-упругоползучего тела, свойства которого описываются соотношениями (5.9), вызвано только воздействием перемещений Пг (г), заданных на части поверхности тела которые сообщаются мгновенно и далее удерживаются постоян ными. При этом как объемные, так и поверхностные силы на остальной части = 5 поверхности тела 8 полага ем равными нулю. В этом случае краевая задача описывается системой уравнёний (2.1), (2.2) и (4.1) с граничными условиями (5.6) [c.299]

При этом в результате хемомеханического эффекта благоприятно изменяются физико-механические свойства поверхностного слоя — уменьшаются микротвердость и остаточные микронаиря-жения. Для изучения изменения этих свойств после механохими-ческой обработки провели испытание в специальной камере образцов, вырезанных из стальных труб нефтяного сортамента. В качестве механического инструмента применяли вращающуюся металлическую жесткую щетку, позволяющую производить очистку в режиме микрорезания и копировать макронеровности поверхности. Силу прижатия щеток к обрабатываемой поверхности регулировали и поддерживали в пределах 50—80 МПа. Обработку образцов производили по сухой поверхности и с иодачей травильного раствора, содержащего в 1 л 3—5 г сульфанола НП-З [c.136]

Вместо обезжиривания растворителем (или во многих случаях в сочетании с ним) можно использовать химические способы очистки грязи и снятия жира. Химические очистители вызывают растворение, эмульгирование, омыление или пепти-зацию загрязнений. При химическом способе очистки наиболее часто применяется смесь щелочных моющих средств в виде порошка. Силикаты, фосфаты и карбонаты щелочных металлов используют в виде горячих водных растворов при добавлении поверхностно-активных веществ, служащих для ослабления поверхностного натяжения, загрязненное изделие более легко смачивается раствором для очистки и обеспечивается эмульгирование масел и смазок. Соли щелочных металлов обладают хорошими детергентнымн свойствами, в силу чего происходят реакция омыления с жирными веществами и пептиза-ция. Сохранение в растворе нерастворимых загрязняющих веществ во взвешенном состоянии упрощает процесс очистки. При изготовлении специальных моющих растворов к таким наиболее распространенным солям щелочных металлов, как метасиликат и трехзамещенный фосфат натрия, часто добавляют Триполи- или гексаметафосфаты, которые снижают жесткость растворов, препятствуя образованию нерастворимых осадков. [c.56]

Образование слоя хемосорбционного комплекса Л1е(0Н)адс снижает энергию поверхности, и последующий процесс адсорбции воды протекает по ранее рассмотренному механизму конденсации (для полимолеку-лярной адсорбции). Однако свойства воды в таком физически сорбированном слое вследствие действия поверхностных сил отличаются от свойств объемной воды1 Структурирование воды в тонких стенках, по-видимому, влияет на концентрацию и подвижность гидратированных ионов, образующихся по реакции Н20ч=ьН+адс-Ь -t-ОН-адс. Учитывая, кроме того, чрезвычайно малый объем физически адсорбированной воды моле- [c.58]

Объемные силы X, Y а Z входят в уравнения (9.1), поверхностные силы pvj . Р у и Pv —в условия нэ поверхности (9.2). Физические свойства тела характеризуются физическими постоянными , G и (1, входящими в уравнения закона Гука и связанными соотношением [c.612]

В зависимости от физико-химических свойств и исходной структуры материала деталей, режимов резания, геометрии режущего инструмента на разной глубине поверхностного слоя возникают различные фазовые превращения и изменение физикомеханических свойств поверхностного слоя, что приводит к возникновению в поверхностном слое значительных по величине остаточных напряжений различного знака. На величину и распределение остаточных напряжений наибольшее влияние оказывают скорость резания, нодача и величина переднего угла режущего инструмента. При уве.яичении подачи возрастает толщина снимаемого слоя, увеличивается степень пластической деформации поверхностного слоя, возрастают силы трения и количество тепла, выделяющегося в зоне резания, а следовательно, растут величина и глубина распространения остаточных напряжений. [c.386]

Величина силы трения, возникающей на единичной микронеровности контактирующих тел, зависит от ее геометрической конфигурации, напряженного состояния в зоне контакта, механических свойств поверхностного слоя менее л<есткого из взаимодействующих тел и физико-химического состояния поверхностей контактирующих тел. В общем случае мнкронеровности поверхности не имеют правильной геометрической формы, их форма близка к форме сегментов эллипсоидов, большая полуось которых совпадает с направлением обработки поверхности. При вычислениях сил трения и интенсивностей износа наиболее широко распространена сферическая модель шероховатой поверхности. Согласно этой модели микронеровности считают шаровыми сегментами постоянного ра. Диуса. [c.191]

Фукс Г. И. Свойства растворов органических кислот в углеводородных жидкостях у поверхости твердого тела. В сб. Исследования в области поверхностных сил . М., изд-во АН СССР, 1901, стр. 99. [c.113]

В Л. 228, 229] выдвинута гидродинамическая теория псевдоожи-женного слоя. По этой теории псевдоожижение — это превращение упруго вязкой среды (какой является сыпучий материал) в среду, наделенную только вязкими свойствами, когда нормальные напряжения в слое становятся равными нулю. Идеально однородное лсевдо-ожиженное состояние образуется в том случае, когда рыхлая структура слоя является более устойчивой . При неустойчивости имеются локальные дисбалансы объемных и поверхностных сил а псевдоожиженном слое. Это приводит к временному образованию внутренних (нормальных) напряжений и разрывам слоя — образованию каверн , т. е. областей относительно свободных от твердых частиц. В псевдоожиженном слое эти каверны можно рассматривать как пузыри. Но аналогию их с пузырями газа в жидкости автор [Л. 228] справедливо считает весьма условной. [c.11]

Федякин И. Н., О влиянии поверхностных сил на свойства жидкостей в капиллярах, Тезисы докладов, представленных на V Всесоюзную конференцию по коллоидной химии, Москва, 1962. [c.21]

Анализ литературных данных по зависимости коэрцитивной силы Н . от средних размеров ферромагнитных частиц [10] подтверждает рост при уменьшении частицы до некоторого критического размера максимальные значения достигаются для частиц Fe, Ni и Со со средним диаметром 20—25, 50—70 и 20 нм соответственно. Эти величины близки к теоретическим оценкам однодоменных частиц [329]. Снижение при d < может быть связано не только с эффектом суперпарамагнетизма, но и с иными магнитными свойствами поверхностного слоя. Так, если поверхностный слой имеет меньшую анизотропию, то он будет пе-ремагничиваться в более слабых полях и облегчать перемагничи-вание всей наночастицы [329]. Зависимость относительной остаточной намагниченности /,/4 (/, — намагниченность насыщения массивного металла) от размера частиц Fe, Со и Ni также проходит через максимум вблизи соответствующих значений /Д10]. [c.96]

На поверхности пластин граничные условия устанавливают зависимость рп и Р2 от г, вид которой определяется свойствами жидкости любые такие условия будут автоматически удовлетворяться за счет осевого давления и крутящего момента, приложенных к пластинам. На свободной границе жидкости условие равенства нулю тангенциальной компоненты поверхностной силы удовлетворяется только в том случае, если свободная поверхность имеет форму цилиндра / = onst. Тогда оказываются справедливыми соотношения (9.4) и тангенциальные компоненты поверхностной силы совпадают с Рз1 и Рз2 и становятся равными нулю. Обычно для достаточно вязких жидкостей и узких зазоров удается создать свободную поверхность жидкости на краю пластин. Невозможно, однако, форму этой границы сохранить цилиндрической из-за наличия сил тяжести, поверхностного натяжения, краевого угла смачивания. Поэтому требуемые граничные условия на свободной поверхности нельзя точно реализовать. Это, по-видимому, приводит к некоторым нарушениям сдвигового характера течения вблизи свободной поверхности, но еще не известно, насколько они существенны. [c.256]

Очевидным образом, решение можно распространить и на случай, когда неоднородны все граничные условия на всех краях у/, а также на случай, когда иа оболочку действуют внешние поверхностные силы и уравнерие (П. 14.1) становится неоднородным. Это значит, что, изучив математические свойства решения краевой задачи (П. 14.1), (П. 14.3), мы сможем судить о свойствах напряженно-деформированного состояния оболочки, вызванного краевыми вли поверхностными воздействиями практически любого вида. [c.497]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...