Другие явления потери устойчивости

ДРУГИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ [c.568]

Переход ламинарного режима в турбулентный кратка описан в б гл. 6 для случая течения в круглых трубах. Такой переход наблюдается и в других потоках, как, например, в каналах разной формы, конфузорах, диффузорах, в пограничном слое при обтекании тел, в свободных струях. Хотя переходные явления для каждого класса потоков имеют некоторую специфику, но в основе любого из них лежит явление потери устойчивости движения ламинарного течения, которое наступает при достижении определенных значений гидродинамических параметров. [c.394]

Здесь же отметим, что само явление потери устойчивости и закритическое поведение в одних случаях могут иметь квазИ статическую, а в других — явно динамическую природу. [c.287]

Читателю, несомненно, не раз приходилось встречаться с явлениями потери устойчивости — внезапным значительным изменением формы тела при действии сжимающих сил. Это и искривление сжимаемой линейки, и изогнутый при забивании гвоздь, и ямка на мячике, и многое, многое другое. [c.253]

Часто причиной разрушения конструкции или сооружения является потеря устойчивости состояния равновесия отдельных элементов. Это явление подобно резкому выпучиванию тонкой линейки, вертикально поставленной на стол, если сверху на нее наложить груз больше некоторого критического. В истории техники известно много случаев крупных аварий и катастроф, когда в качестве причины разрушения мостов, зданий, судов и других сооружений выступало явление потери устойчивости. Можно, например, назвать разрушение большого газгольдера емкостью 600 000 в Гамбурге, который во время пробного заполнения 7 декабря 1909 г. рухнул вследствие потери устойчивости в одном из элементов опорного устройства. [c.9]

Явление потери устойчивости связано с возможностью появления отличных от исходной форм равновесия упругих систем. Если, например, пластину нагрузить сжимающими усилиями, действующими в ее срединной плоскости, то при некотором значении этих усилий исходная прямолинейная поверхность пластины может перестать быть единственно возможной. Наряду с этой формой могут существовать и другие формы равновесия, связанные с искривлением поверхности пластины. Та нагрузка, при которой происходит это явление, называется критической. [c.42]

Аналогичное явление срыва происходит и в других системах общего положения. В соответствии с общей теорией, потеря устойчивости положения равновесия системы уравнений общего положения, зависящих от параметров (в данном случае — уравнений быстрого движения), происходят на двух гиперповерхностях пространства параметров (в данном случае — пространства медленных переменных). [c.170]

В других случаях, как уже отмечалось, сама природа (динамическая) некоторых типов потери устойчивости как явления такова, что приводит к динамическим критерию и методу. [c.287]

Метод Эйлера применим к анализу таких типов потери устойчивости, т. е. таких явлений, которые характеризуются наличием возможности перехода от одной формы равновесия к другой, бесконечно близкой к ней, при фиксированной нагрузке (т. е. равенство нулю производной Р/й/ при некотором значении Р, где Р — сила, а [ — характерный параметр деформации системы). В то же время этот метод не может быть применен в тех случаях, когда потеря устойчивости формы равновесия состоит в переходе не к другой форме равновесия, а к колебательному движению. Остановимся на вопросе о применимости метода Эйлера в случае, если потеря устойчивости принадлежит типу перехода к новой устойчивой форме равновесия, но посредством скачка. Можно отметить два характерных варианта. Водном из них этот переход происходит в точке бифуркации, до которой (Р < Р ) зависимость Р — / линейна. В другом — переход происходит в предельной точке, до которой (Р < Р,) зависимость Р—[ нелинейна. В первом случае метод Эйлера позволяет найти Р, во втором же — этот метод неприменим. [c.372]

Прежде чем приступить к изучению явления неустойчивости в реальных конструкциях, давать общие формулировки и строить методы решения конкретных задач, полезно и важно разобраться в принципиальной стороне дела на примерах моделей, способных, с одной стороны, воспроизводить явления неустойчивости, а с другой — допускать максимально простое математическое описание происходящих процессов. Труд, затраченный на такие исследования, окупается тем, что возникают хотя, может быть, и разрозненные, но предельно ясные картины поведения систем при потере устойчивости, выявляются главные характеристики, ответственные за неустойчивость, что в целом помогает формировать подход к решению проблемы для реальных конструкций. [c.7]

При неизменной схеме нафужения, в процессе роста интенсивности нафузок, явление перехода системы от одного равновесного состояния к другому равновесному состоянию, называется потерей устойчивости системы. Значения внешних сил, при которых происходит потеря устойчивости, называются критическими. [c.146]

Консольный стержень, который изгибается приложенной к его концу силой, также может потерять устойчивость. Это выразится в том, что с какого-то момента изгиб в плоскости действия нагрузки (прямой изгиб) начнет сопровождаться изгибом в другой плоскости и кручением. Особенно наглядно это явление можно наблюдать на примере изгиба плоской полосы (рис. 12.28). Читатель вполне может самостоятельно провести такой эксперимент, пытаясь изогнуть плоскую металлическую (слесарную) линейку [c.402]

Сжимающие температурные напряжения могут привести к появлению новых форм равновесия тел и, следовательно, к потере устойчивости, называемой термическим выпучиванием. Это явление может явиться причиной серьезных нарушений в работе и выхода из строя оболочек тепловыделяющих элементов, труб, тонкостенных сосудов и других деталей. В то же время в некоторых случаях функции, выполняемые конструкцией, могут и не нарушиться (например, температурный хлопок в мембране практически не снижает несущей способности при действии поперечной нагрузки). [c.213]

Помимо конкретных механизмов коллективного движения дислокаций встречаются и более общие случаи. Дело в том, что по мере увеличения плотности дислокаций взаимодействие между ними возрастает и становится соизмеримым с воздействием на единичную дислокацию со стороны внешних сил. Когда такой момент достигается, перемещение одной дислокации с неизбежностью влечет за собой перемещение других, во всяком случае в ее окрестности [133]. Это явление лежит в основе перестройки дислокационной субструктуры. Некоторые теоретические работы позволяют предполагать, что такая перестройка начинается в момент потери устойчивости предшествующей дислокационной субструктуры. [c.133]

В связи с вопросами оценки несущей способности и устойчивости оснований и откосов необходимо упомянуть специальное направление исследований, связанное с разработкой приближенных методов. Основная идея этих методов, по-видимому, содержалась уже в работах Ш. Кулона, и ее мотивировка и реализация выглядят следующим образом. При исчерпании несущей способности грунтового массива потеря устойчивости осуществляется в результате смещения некоторой части массива по поверхности скольжения. Детальный механизм этого явления связан с таким развитием напряженно-деформированного состояния массива, при котором приближение к состоянию, когда теряется устойчивость, характеризуется резкой локализацией сдвиговых деформаций вблизи некоторой поверхности, по которой затем и происходит соскальзывание части массива. Естественно, для точного расчетного описания этого явления требуются, с одной стороны, достаточно совершенные модели среды,- допускающие детальное прослеживание развития процесса деформирования в допредельном и предельном состояниях, и, с другой стороны, соответствующие математические методы решения возникающих здесь существенно нелинейных задач. Ни тем, ни другим вплоть до недавнего времени исследователи не располагали. Теория предельного равновесия, как уже отмечалось, в принципе не в состоянии решить эту задачу. [c.215]

МПа) и срез армирующих волокон под углом 45° без местного выпучивания арматуры (материалы с жесткой матрицей, > 2000 МПа). Материалы, армированные под углом к продольной оси образца, разрушаются от сдвига без смятия по торцам всю сдвигающую нагрузку при этом воспринимает матрица. Перечисленные основные виды разрушения могут сопровождаться рядом других явлений неупругим и нелинейным поведением армирующих волокон и матрицы, расслоением, поверхностным отслоением, общей потерей устойчивости, смятием по торцам, скалыванием по слою. Различное сочетание всех этих явлений может затруднить определение вида разрушения. [c.197]

Однако из сказанного не следует, что при раздаче надо стремиться увеличивать коэффициент трения, так как с его увеличением связаны и другие явления. В частности, с увеличением коэффициента трения увеличивается усилие раздачи, а следовательно, и вероятность потери устойчивости заготовки. Кроме того, увеличение коэффициента трения приводит к повышенному износу инструмента, к увеличению вероятности налипания металла заготовки на поверхность инструмента с последующим образованием продольных царапин на детали и т. д. [c.267]

При вращении управляемых ведущих колес автомобиля неравномерность их хода недопустима потому, что вызывает повышенный износ шин, потерю устойчивости при быстром движении машины на повороте и другие нежелательные явления. В этом случае применяется синхронный карданный шарнир (карданный шарнир равных угловых скоростей, рнс. 29). [c.37]

Еще одна трудность возникает в прямом методе, если необходимо рассмотреть распределение нагрузки, начальные деформации или другие явления, такие, как нестационарные процессы или потеря устойчивости. Оказывается, что члены, отвечающие этим эффектам в прямом методе, можно учесть только простым распределением соответствующих величин по узлам. В последующих главах на базе вариационных принципов рассматривается более рациональный подход к построению членов, представляющих эти эффекты. [c.140]

Настоящая книга состоит нз двух глав. Первая глава посвящена изучению условий самовозбуждения продольных автоколебаний корпуса, иными словами — мягким режимам потери устойчивости. Особое внимание в этой главе уделяется методам расчета границ устойчивости и влиянию на устойчивость динамических свойств трубопроводов, двигателя и кавитационных явлений в насосах. Во второй главе рассмотрены автоколебания и ряд других нелинейных эффектов, обусловленных кавитационными явлениями в трубопроводах. [c.3]

Так как в линейной системе стабилизация амплитуд после потери устойчивости невозможна, то изучение автоколебаний требует рассмотрения нелинейных моделей явления. Учет нелинейных факторов может приводить не только к стабилизации амплитуд, но и к другим важным эффектам, не наблюдающимся в линейных системах. [c.128]

Как и всякий другой качественный анализ, приведенные рассуждения содержали ряд явно не оговоренных допущений, на которых мы специально не останавливались , а рассмотренная нелинейность носила несколько специальный характер. Тем не менее, полученная картина явления и причины, приводящие к появлению устойчивого предельного цикла, типична и сводится, грубо говоря, к следующему. Если нелинейные факторы таковы, что рост амплитуды колебаний приводит к достаточно интенсивному уменьшению эффективности положительной обратной связи, обусловившей потерю устойчивости, то рост амплитуд после потери устойчивости порождает процессы, приводящие к устранению причины их роста, что и приводит в конечном итоге к установлению режима автоколебаний. [c.131]

В этой главе рассмотрим некоторые приложения теории устойчивости к критическим явлениям фазовых переходов жидкость-пар и разделению бинарных смесей. Когда приложенное давление и температура изменяются, системы могут терять устойчивость, тем самым вызывая переход из одного агрегатного состояния в другое. Например, при изменении температуры двухкомпонентной жидкой смеси (например, гексан — нитробензол) смесь может становиться неустойчивой к изменениям в составе при этом смесь разделяется на две фазы, каждая из которых обогащена одним из компонентов. Как показано в гл. 18 и 19, для систем, далеких от равновесия, потеря устойчивости может приводить к широкому разнообразию сложных неравновесных состояний. Там же обсуждается, каким образом система, подверженная внутренним изменениям, реагирует на быстрые изменения температуры. Итак, введем представление о конфигурационной теплоемкости. [c.300]

Здесь Л — параметр, позволяющий удерживать систему в неравновесном состоянии. Если рассматриваемая система является однородной химической системой, то Ек определяет скорости химических реакций. Для неоднородных систем Ек может содержать частные производные, учитывающие диффузию или другие явления переноса. Удивительно то, что независимо от сложности Ек потеря устойчивости решения (19.2.4) при определенном Л и бифуркация новых решений в этой точке похожи на поведение решения уравнения (19.2.1). Как и в случае (19.2.1), симметрия (19.2.4) связана с множественностью решений. Например, в изотропной системе уравнения должны быть инвариантными при инверсии г —> -г. В этом случае, если Хк(г,1) — решение, то Хк(-г,1) тоже должно быть решением если Хк(г,1) ф Хк(—г,1), то это два различных решения, которые являются зеркальными отображениями друг друга. [c.407]

Представляет большой интерес выяснение сценариев перехода от периодического режима, отвечающего наличию устойчивого цикла на торе, к режиму непериодических колебаний, которому может соответствовать странный аттрактор. Это важно, в первую очередь, потому, что численное и лабораторное или даже натурное исследование большого количества физических и других задач (течение Куэтта, конвекция в плоском слое жидкости, генерация колебаний и радиотехнических и СВЧ генераторах и т. д.) показывает, что возникновение стохастических колебаний при разрушении двумерного тора, на котором число вращения рационально, — широко распространенное явление. Прежде, чем инвариантный тор разрушится, он должен потерять гладкость, оставаясь еще некоторое время топологическим подмногообразием фазового пространства. Способы потери удобно демонстрировать на примере отображения кольца в себя, которое при начальных значениях параметров имеет гладкую инвариантную кривую. Конкретный вид отображения здесь несуществен, например, оно может быть таким, как в [34], или [c.49]

Вопрос, при каких воздействиях допу стима потеря устойчивости облицовки, не решен однозначно, так как ке вполне выяснены последствия, связанные с этим явлением. Можно принять, что из-за неравномерного нарушения сцепления облицовки с бетоном и по другим причинам потеря устойчивости облицовки происходит не одновременно по всей поверхности оболочки, а только в какой-либо ее зоне анкера, ограничивающие эту зону, испытывают со Конструкция стороны рядом расположенных участков значительные нагрузки. Кроме того, нарушается защита облицовки со стороны бетона от коррозии в зонах между облицовкой и бетоном может конденсироваться влага. По-видимому, потеря облицовкой устойчивости недопустима при длительных воздействиях, которые могут иметь место в стадии строительства и эксплуатации АЭС (до аварийных ситуаций на АЭС). В аварийных ситуациях можно допустить потерю облицовкой устойчивости при обязательном сохранении ее прочности и герметичности. Считают, что вероятность возникновения аварийной ситуации на АЭС не велика, она действует непродолжительное время, после аварии нагрузки снимаются, сооружение обследуют и проводят его ремонт или консервацию. [c.14]

Деформируемость конструкций, обтекаемых потоком жидкости или газа, обусловливает явления потери устойчивости, происходящие при достаточно большой скорости обтекания. Анализ поведения конструкции и определение критических параметров потери устойчивости приводит к необходимости решения связанных линейных и нелинейных краевых задач аэро-и гидроупругости [2, 4]. Решение этих задач основано на использовании методов механики деформируемого твердого тела и строительной ме.ханики, с одной стороны, и методов аэро-и гидромеханики - с другой. Для решения задач аэро- и шдроупругости в полном объеме требу- [c.516]

Явление потери устойчивости плоской формы изгиба упругих полос было изучено в работах Прандтля, Майчела, Тимошенко и других авторов. В современных конструкциях нередко допускаются при изгибе пластические деформации наконец, сами конструкции все чаще рассчитываются по предельным нагрузкам. В связи с этим вопрос об устойчивости плоской формы изгиба при упруго-пластических деформациях приобретает значительный практический интерес. [c.277]

Пример такого рода приведен в [105]. Другой пример продемонстрирован в [13], где показано, что под влиянием внутреннего трения вращающийся вал может потерять устойчивость. Ясно, что такой процесс сопровождается увеличением энергии ротора. По было бы ошибочным думать, что это происходит из-за положительной работы сил трения. Работа этих сил, разумеется, отрицательна. По именно они создают условия для перекачки энергии от привода к ротору. Наконец, известен пример, принадлежащий Капице [98]. Теоретически и экспериментально установлено, что в иодшиинике под влиянием вязкого трения ротор может потерять устойчивость и приобрести сложное движение в обойме. Принципиально отличным моментом для течения в канале является чисто гидродинамический аспект явления потери устойчивости вследствие действия диссипативного фактора. [c.25]

Для устранения выпучивания или волнистости от потери устойчивости тонколистовыми элементами сварной конструкции весьма эффективным мероприятием является предварительное растяжение тонких листов и приварка их в растянутом состоянии к другим элементам конструкции или сварка в растялутом состоянии друг с другом. В результате остаточные реактивные напряжения осевого сжатия значительно уменьшаются, и явление потери устойчивости устраняется. [c.615]

Существует тесная связь между равновесными и неравновесными фазовыми переходами. Общим свойством фазовых переходов различных типов является их развитие в критических точках. Вблизи критических точек появляется область универсальности. Специфика критических точек заключается в том, что в этих точках небольшие возмугцения вызывают гигантский отклик системы, приводящий к качественным изменениям свойств среды. Явление внезапного, скачкообразного изменения состояния системы при плавно изменяющемся внешнем воздействии названо катастрофой, а теория, изучающая эти явления, теорией катастроф [21]. Теория катастроф не анализирует механизм явления. Но вместе с тем, она нашла широкое использование для исследования потери устойчивости упругих систем и для решения других задач в различных науках. [c.36]

Вернемся к обсуждению возможных результатов взаимодействия разных периодических движений. Явление синхронизации упрощает движение. Но взаимодействие может разрушить квазипериодичность также и в направлении существенного усложнения картины. До сих пор молчаливо подразумевалось, что при потере устойчивости периодическим движением возникает в дополнение к нему другое периодическое движение. Логически же это вовсе не обязательно. Ограниченность амплитуд пульсаций скорости обеспечивает лишь ограниченность объема пространства состоянии, внутри которого располагаются траектории, соответствующие установившемуся режиму течения вязкой жидкости, но как выглядит картина траекторий в этом объеме априори ничего сказать нельзя. Траектории могут стремиться к предельному [c.163]

Предварительные замечания. В настоящем параграфе рас-ематривается один из типов потери устойчивости — явление, носящее название потери устойчивости в смысле Эйлера. По-другому оно называется классическим типом статической неустойчивости. [c.293]

Задачи аэро- и гидродинамической устойчивости можно разделить на две группы. К первой группе относят статические задачи, при решении которых используют соотношения стационарной аэро- и гидродинамики установившихся течений без учета сил инерции, демпфирующих сил и других временных факторов. К задачам статической устойчивости относят многие задачи выпучивания пластинок, оболочек, панелей обшивки летательных аппаратов, скручивания крыльев. Статическую форму потери устойчивости аэроупругих и гидроупругих систем называют дивергенцией, а величину скорости потока и , при которой происходит данное явление, -критической скоростью дивергенции. Расчет дивергенции сводится к определению критических величин параметров конструкции и потока, обеспечивающих возможность существования отклоненных (слабоискривленных) форм конструкции. Уравнения, применяемые для расчета дивергенции, могут быть записаны в виде [c.516]

Будущим теоретическим исследованиям по устойчивости ламинарных движений предстоит отразить основные детали тех сложных, граничащих со случайными движений, которые возникают при потере устойчивости изучаемого начального движения, а пока внимание многих ученых привлекает гидродинамический эксперимент, на современном уровне развития позволяющий глубоко проникнуть в процессы перехода ламинарных движений в турбулентные. Появившиеся в последнее десятилетие исследования в этом направ-.тении показывают, что нелинейные эффекты в вязких потоках крайне своеобразны. Чрезвычайно характерны в этом смысле явления, возникающие в круглой трубе при переходе рейнольдсова числа через критическое значение. Явления эти аналогичны и другим случаям ламинарного движения вязкой жидкости, в частности куэттовскому движению между движущимися параллельными плоскостями, между поверхностями вращающихся соосных цилиндров и в пограничных слоях. [c.525]

Эти простые и естественные замечания нужно всегда иметь в виду при рассмотрении продольного изгиба стержней. Наш педагогический опыт показывает, что многие склонны рассматривать продольный изгиб стержней и другие явления, объясняемые неустойчивым равновесием, как чудо, нуждающееся в особом объяснении. В действительности же все эти явления совершенно аналогичны всем известному явлению, что очень трудно поставить длинный тонкий стержень на гладком полу вертикально и сохранить его в этом положении в течение длительного времени, не подпирая его со стороны. Хотя на него и будет действовать только собственный вес, все же уже незначительного сотрясения пола или легчайшего дуновения ветра достаточно, чтобы опрокинут , его. Аналогично этому неустойчивость равновесия является причиной, которая вполне объясняет все явления, связанные с продольным изгибом, потерей устойчивости формы тел и пр. [c.299]

Предлагаемая книга содержит популярное изложение геометрической теории устойчивости упругих оболочек, основанной на некоторых результатах теории конечных и бесконечно малых изгибаний поверхностей. Наряду с известными результатами, содержащимися в монографии автора Геометрические методы в нелинейной теории упругих оболочек , в книгу вошли результаты исследований, выполненных в последние годы. В частности, здесь содержится полное решенйе задачи об устойчивости сферических оболочек ПОД внешним давлением без каких-либо предположений о характере выпучивания. В рамках принятой математической модели явления дано полное исследование потери устойчивости общей строко выпуклой оболочки, защемленной по краю, под внешним давлением. Рассмотрен вопрос о потере устойчивости цилиндрических оболочек при осевом сжатии и оценено влияние различных факторов на критическую нагрузку. Рассмотрены и другие вопросы. В отличие от упомянутой выше монографии здесь мы ограничиваемся сравнительно небольшим числом классических задач о потере устойчивости оболочек, но исследуем их более полно. [c.4]

Эффективным методом борьбы с гофрообразованием свободной зоны заготовки при формообразовании днищ является введение в зону заготовки, наиболее подверженную потере устойчивости, кольцевых поперечных ребер жесткости, гасящих продольное гофрообразование заготовки до момента полного их распрямления. Это явление весьма близко по своей природе к явлению гашения волн (например, на поверхности плотной подвижной среды) при наличии двух источников волнообразования, отстоящих друг от друга на определенном расстоянии. [c.117]

Существуют гипотезы, объясняющие выкрашивание трущихся поверхностей также другими причинами, например, потерей устойчивости поверхностного слоя [106] или кавитацией, возникающей в масляном слое при наличии вибраций. Однако наиболее распространено и вполне убедительно объяснение выкрашивания усталостными явлениями, предложенное ведущими исследователями в этой области — Уэем, Трубиным и другими. Поэтому данный вид износа здесь рассматривается как усталостное выкрашивание. [c.194]

Вопрос о том, какое явление следует принимать в качестве признака наступления предельного состояния при оценке прочности конструкции, в научной литературе освещен слабо. При расчетах на прочность могут быть приняты следующие предельные состояния а) наступление текучести металла, б) нарастание пластических деформаций без повышения нагрузки (для одноосного растяжения гладкого стержня это соответствует достижению (Тв), в) наступление разрушения (появление первых трещин и макронесплошностей в металле), г) распространение разрушения с разделением конструкции на части, д) потеря устойчивости и некоторые другие. [c.261]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...