Критические состояния механических систем

Конечно, результаты исследования устойчивости могут качественно меняться в зависимости от некоторого характерного параметра механической системы. Физический смысл названного параметра определяется существом задачи. Например, для вращающихся валов и роторов таким параметром служит угловая скорость вращения, для самолетного крыла — скорость набегающего потока, для аппарата на воздушной подушке — высота парения и т. д. Если при постепенном изменении характерного параметра происходит изменение качественных свойств состояния равновесия и совершается переход от устойчивого равновесия к неустойчивому (или обратный переход), то соответствующее значение параметра называется критическим значением. [c.156]

Из приведенных рассуждений вытекают следующие выводы. В случае водородного роста трещин можно выделить три состоя-, ния, которым отвечают три интервала изменения коэффициента К [374, 435]. Первое состояние характеризуется тем, что физикохимические процессы в данной системе металл — водород не обеспечивают выполнение условий начала роста трещины. Этому состоянию соответствует интервал изменения К S К,л, где K,h — пороговый коэффициент интенсивности. Второе состояние характеризуется медленным докритическим подрастанием трещин при Kth < К < /Сн, когда рост трещины тормозится процессами доставки водорода в очаг разрушения. Здесь Кся — критический коэффициент интенсивности в условиях водородного охрупчивания материала. Наконец, третье связано с закритическим ростом трещины при К > Ксн, обеспечиваемым при данном распределении водорода в системе чисто механическим фактором — уровнем нагружения. В последнем случае развитие трещины по своему характеру (но не по микромеханизму роста) близко ее развитию при статических испытаниях в обычных условиях. При этом параметр трещиностойкости по физическому смыслу наиболее близок к характеристике обычной вязкости разрушения Ki (хотя, вообще говоря, ей не тождествен). [c.326]

Поскольку имеются в виду вещества, у которых критические коэффициенты равны, а кривые упругости между собой подобны, то с помощью тепловых и механических воздействий каждое вещество можно провести через состояния, характеризуемые в системе безразмерных координат одной и той же линией. Таким образом, содержание задачи сводится к определению соотношения между теплом и механической работой, обеспечивающего идентичное протекание процессов с влажными парами сходственных веществ. [c.57]

Здесь — среднее число испаряющихся в единицу времени молекул с единицы поверхности пузырька, содержащего п молекул, — число конденсирующихся молекул при тех же условиях, — поверхность пузырька, / — число пузырьков в жидкости (функция распределения пузырьков по размерам). Цепочка уравнений (2.32) обрывается на номере где х превышает число молекул в критическом пузырьке, но не является строго заданным числом. Предполагается, что большие пузырьки п ) удаляются из системы и заменяются эквивалентным числом молекул жидкости. Этим обеспечивается сохранение стационарного состояния при постоянном потоке вдоль фазовой оси п. Задача состоит в определении как функции температуры и давления. Решение получено [6, 10] при упрощающих допущениях. Пузырьки считаются сферическими. Пар описывается уравнением состояния идеального газа. Для всех пузырьков предполагается выполненным условие механического равновесия (1.15) при отсутствии в общем случае вещественного равновесия (1.16). Физически это означает достаточно быстрое расширение пузырька (но без заметного радиального перепада давления в жидкости) и сравнительно медленный переход [c.41]

ТЕМПЕРАТУРА критическая соответствует критическому состоянию вещества переходу сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное) Кюри является [общим названием температуры фазового перехода второго рода температурой фазового перехода ферромагнетика в парамагнетик при которой исчезает самопроизвольная поляризация в сегнетоэлектриках) ] насыщения соответствует термодинамическому равновесию между жидкостью и ее паром при данном давлении Нееля фиксирует фазовый переход антиферромагнетика в парамагнетик плавления выявляет фазовый переход из кристаллического состояния в жидкое радиационная — температура абсолютно черного тела, при которой его суммарная по всему спектру энергетическая яркость равна суммарной энергетической яркости данного излучающего тела термодинамическая определяется как отношение изменения энергии тела к соответствующему изменению его энтропии цветовая определяется температурой абсолютно черного тела, при которой относительные распределения спектральной плотности яркости этого тела и рассматриваемого тела максимально близки в видимой области спектра яркостная — температура абсолютно черного тела, нри которой спектральная плотность энергетической яркости совпадает с таковой для данного излучающего тела, испускающего сплошной спектр] ТЕНЗИ-ОМЕТРИЯ — совокупность методов измерения поверхност э-го натяжения ТЕНЗОМЕТРИЯ—совокупность методов измерения механических напряжений в твердых телах по упругим деформациям тел ТЕОРЕМА Вариньона если данная система сил имеет равнодействующую, то момент этой равнодействующей относительно любой оси или точки равен алгебраической сумме моментов слагаемых сил относительно той же оси или точки Вириала устанавливает соотношение, связывающее среднюю кинетическую энергию системы частиц с действующими в ней силами) [c.281]

Определение взрыва как крайне быстрого выделения энергии, связанного с внезапны.м изменением состояния вещества, сопровождаемого разбрасыванием и распространением в среде особого рода воз.мущения — ударной или взрывной волны, вполне подходит к критическому состоянию многих случаев механического разрушения. Поэтому неслучайно резкое механическое разрушение в условиях эксплуатации называют взрывным [64]. Например взрывы реактивных самолетов типа Комета , лавинообразное, хрупкое разрушение цельносварных судов типа Либерти , резервуаров, крупных трубопроводов, нагруженных внутренним давлением жидкости и особенно газа и др. Подобные разрушения крупных сооружений привлекли внимание ис-с,педователей к запасу упругой энергии, накопленной в системе и ее влиянию на прочность и характер разрушения [37]. [c.186]

В настоящем параграфе рассматриваются более слон -ные случаи, относящиеся к автономным системам, при движении которых возможен приток энергии извне. Эти случаи связаны с кош ретными ситуациями, которые несмотря на свой частный характер можно считать достаточно типичными. В каждой из рассмотренных здесь задач выделяется один ответственный параметр, от которого зависит устойчивость или неустойчивость соответствующей механической системы, и задача сводится к определению критического значения этого параметра, при котором устойчивость сменяется неустойчивостью. Во всех изучаемых здесь случаях рассматриваются только малые отклонения системы от состояния равновесия, т. е. анализируются линейные задачи,— этого достаточно для того, чтобы судить о тенденциях возмущениого движения и тем самым сделать заключение об устойчивости (или неустойчивости) в малом . [c.188]

Исследования отклика системы на скорость движения усталостной трещины открыли возможность резкого повышения информативности опытов по механическим испытаниям при учете критических точек [3]. Процессу разрушения, как и другим неравновесным процессам, свойственны стадийность и многомасштабность. При циклическом нагружении легче всего изучать особенности разрушения на различных масштабных уровнях [32-35]. Путь к этому открыла линейная механика разрушения, так как позволила описать локальное (у края трещины) напряженное деформированное состояние. При матическом на1ружении образца с предварительно созданной трещиной трудно обеспечить ус]ювия плоской деформации на фронте трепщны. Напомним, что условия плоской деформации предполагают образование у края трещины зоны пластической деформации, пренебрежительно малой по сравнению с длиной трещины. Для этого требуется испытать крупно1абаритные образцы при пониженной температуре (в случае пластичных материалов). [c.300]

Механические характеристики, определяемые в закритичес-ком периоде, т. е. при нарастании степени неравновесности процесса, иногда переходящего в лавинный, сильно зависят от характера изменения неравновесного состояния во времени и потому более чувствительны, чем докритические и критические к условиям нагружения, которые зависят, в частности, от характера изменения внешней нагрузки, от запаса упругой энергии в нагружающей системе и в образце и т. п. к характеристикам материала его структуре и состоянию к характеристикам тела его форме, размерам, условиям закрепления и т. п. [c.72]

Поликристаллическое тело является системой, состоящей из множества кристаллических зерен размеры, форма и ориентащ1я кристаллографических осей которых имеет случайный характер. В своем первоначальном состоянии поликристалл по механическим свойствам можно рассматривать как однородное и изотропное тело. Если деформация упруга, то атомы поликристалла, выведенные из исходных равновесных положений приложенными к телу внешними силами, после снятия нагрузки возвращаются в исходные положения. Необратимые же деформации после этого остаются. Их сущность состоит в том, что в результате пластического (необратимого) деформирования атомы переходят из одной равновесной конфигурации в другую, отделенную от первоначальной энергетическим барьером. Преодоление последнего оказывается возможным только по достижении напряжениями критического значения, при котором работа [c.73]

Изучая зависимость механических свойств от величины у=///>, мы умышленно не доводили / до таких значений, при которых имело бы место блокирование главной системы плоскосте скольжения— п.лоскостей базиса. Известно, что в случае невозможности осуществить скольжение по плоскости базиса, в строй вступает плоскость (100) с более высоким критическим скалывающим напряжением. Для плоскости (100) критическое скалывающее напряжение составляет 189 Г/мм-, тогда как для плоскости базпса—133 Г/мм . Предел текучести при этом может достигать относптельно весьма высоких значений—до 1 кГ/мм-. Такого рода исследования могли бы представ.71ять самостоятельный пнтерос, но не в связи с изучением роли характера напряженного состояния тола, так как здесь основное значение приобретает сам факт блокировки преимущественной системы скольжения, а в.лияние неравномерности в распределении напрянгений отступает на второй план. А. В. Степанов [26] показал экспериментально, что при блокировке плоскостей скольжения в кристаллах каменной соли достигается увеличение прочности в 4—5 раз и, конечно, по сравнению с такими значительными эффектами влияние неравномерного распределения напряжений вряд ли может и.меть сколько-нибудь существенное значение. [c.49]

При фиксированной геометрии и физико-механических свойствах материала количественной мерой, определяющей переход центрально сжатого стержня из состояния устойчивого в неустойчивое, оказывается величина сжимающей силы. Пограничное между двумя состояниями значение силы, отвечающее безразличному равновесию системы, называют критической силой и обозначают через Устойчивое положение стержня, прямоосное реализуется при Р < Р . Если же Р > стержень не желает сжиматься, оставаясь прямым. Он искривляется. Хотя совсем не факт, что после такого искривления он обязательно разрушится. Однако вряд ли найдется инженер, который [c.186]

До сих пор мы рассмотрели ряд типичных явлений, пренебрегая шумами, т. е. влиянием флуктуаций на систему. Однако в последние годы стало ясно, что именно в критических точках, т. е. там, где система изменяет свое макроскопическое изменение, флуктуации играют решающую роль. Фундаментальные законы теоретической физики позволяют утверждать, что там, где происходит диссипация, должны быть и флуктуации. Следовательно, при рассмотрении физических, химических, биологических, механических или электрических систем пренебрегать флуктуациями не следует, по крайней мере если речь идет о системах, достаточно близких к критическим точкам. Для фазовых переходов систем, находящихся в состоянии термодинадшческого равновесия, адекватный учет флуктуаций был давно стоявшей проблемой, разрешить которую удалось лишь недавно методом ренормгруппы. В этой книге нас интересуют неустойчивости физических и химических систем, находящихся далеко от состояния термодинамического равновесия, и некоторых других систем. В этом круге явлений флуктуации играют не менее важную роль и описание их требует новых подходов. Например, принцип подчинения, с которым мы познакодш-лись в разд. 1.13, по-видимому, позволяет учесть флуктуации (см. гл. 7), и уравнения для параметров порядка следует решать при адекватном включении флуктуаций (гл. 10). Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что флуктуации превращают явления и проблемы бифуркаций (достаточно трудные сами по себе) в еще более сложные явления и соответственно еще более трудные проблемы неравновесных фазовых переходов. [c.73]

Как показано на рис. 13.1 стрелками, выше критической точки возлюжен непрерывный переход из газового состояния в жидкое. Это было замечено Джеймсом Томпсоном, который предположил, что ниже критической точки изотермы (кривая IAJKLBM на рис. 13.2) также непрерывны. Это предположение было развито Ван дер Ваальсом, чье уравнение, приведенное в гл. 1, действительно описывает кривую Томпсона. Однако область Л<СЬ (рис. 13.2) не может быть физически реализована, потому что это область механически неустойчива. В разд. 12.3 показано, что условие механической устойчивости обеспечивается, когда сжимаемость кг = — /У) дУ/др) > 0. Для случая, изображенного на рис. 13.2, это означает, что система устойчива только при [c.300]

В области, ограничешюп В , система находится в состоянии пересыщен-пого пара, и при позможности зародышеобразования в ней может начаться конденсация. Это и есть метастабильное состояние. Подобным же образом в области, ограниченной AJ, существует перегретая жидкость, которая переходит в пар при наличии пузырьков пара (зародышей паровой фазы). На рис. 13.2 показаны устойчивые, метастабильные и неустойчивые области. В заключение заметим, что в критической точке С и первая, и вторая производные р по V равны нулю. Здесь устойчивость определяется производными более высокого порядка. Для устойчивого механического равновесия в критической точке должны выполняться условия [c.302]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...