Моделирование механических состояний и процессов

Методы подобия и размерностей составляют теоретическую основу моделирования механических состояний и процессов. [c.36]

Таким образом, существенным элементом при исследовании подобия методом масштабных преобразований физических уравнений с целью последующего моделирования механических состояний или процессов являются преобразования подобия начальных и краевых условий совместно с преобразованиями самих дифференциальных уравнений. [c.63]

Значительные исследования механического подобия твердых деформируемых тел проведены А. Г. Назаровым [32] и другими исследователями [4, 65]. Исследования процессов обработки металлов давлением с использованием методов теории подобия и моделирования выполнены Ю. М. Чижиковым [71] и другими исследователями [49]. Применительно к задачам прочности теория подобия привлекалась Г. С. Писаренко и его учениками изучена прочность и несущая способность элементов конструкций в экстремальных условиях, моделирующих реальные напряженные состояния, тепловые состояния и среды, оказывающие существенное влияние на характеристики механической прочности, создано огромное количество экспериментальных установок, воспроизводящих условия работы и разрушения новых материалов [40]. [c.12]

Изложены методы подобия и моделирования применительно к задачам механики элементов конструкций. Существенное внимание уделено приближенному моделированию механических систем, при котором требование полного геометрического подобия модели и натуры не является обязательным. Рассмотрены способы моделирования напряженно-деформированного состояния, динамического поведения и устойчивости элементов машин и конструкций. Изложены приемы моделирования тонкостенных систем. Даны способы приближенного моделирования процессов циклического нагружения, ползучести и разрушения элементов машин. [c.4]

Результаты математического моделирования, приведенные в предыдущих главах, демонстрируют возможность и основные закономерности реализации стадии деформационного разупрочнения композиционных материалов в условиях сложного напряженно-деформированного состояния, объясняемой равновесным накоплением структурных повреждений. В рамках многоуровневого подхода элементы структуры композитов, в свою очередь, также являются структурно-неоднородными, и к ним, следовательно, могут быть отнесены все полученные результаты. Кроме того, актуальными являются исследования закритического деформирования материалов в элементах конструкций. Стремление к адекватному описанию механических процессов в неоднородных средах и созданию условий для оптимального проектирования композиционных материалов и конструкций приводит к необходимости некоторого обобщения моделей механики деформируемого твердого тела, связанного с учетом указанной стадии деформирования и определения условий ее реализации. [c.186]

Первый из них ассоциируется с созданием и разрывом адгезионных связей в точках контакта элементов подвижных сопряжений. Сила, необходимая для разрыва связей, известна как адгезионная (молекулярная) составляющая силы трения. Механизм образования адгезионных связей зависит от свойств контактирующих тел и условий трения. При скользящем контакте металлических поверхностей он связан с разрушением мостиков сварки в области взаимодействия. Для резин и резиноподобных полимеров диссипация энергии имеет место в процессе термического перехода молекулярных цепей от одного равновесного состояния к другому. Адгезионная компонента силы трения зависит также от свойств поверхности обоих контактирующих тел. Интересный подход к моделированию адгезионного взаимодействия в скользящем контакте развит в работах [12, 171], в которых рассмотрено движение третьего тела - среды между взаимодействующими поверхностями, свойства которой зависят от механических характеристик поверхностей контактирующих тел, граничных пленок, свойств частиц, отделившихся с поверхностей в процессе трения, и т. д. Метод расчёта адгезионной составляющей силы трения при качении изложен в 2.7. [c.132]

Прогнозирование и ускоренные испытания должны сопровождаться диагностическими исследованиями. Результаты диагностики позволяют оценивать процессы изменения технического состояния при испытаниях и моделированиях. Прогнозирование, ускоренные испытания и диагностика являются важными факторами совершенствования конструкций механических систем приборов и повышения их качества. [c.747]

Определение жаростойкости покрытий в лабораторных условиях должно дать представление о поведении детали в реальных условиях эксплуатации. Многие детали в процессе работы испытывают одновременно кинетический нагрев и динамические нагружение. Поэтому для испытания таких деталей на испытательном стенде целесообразно использовать методы моделирования тепловых и механических нагрузок. Кроме стендовых, широко практикуются лабораторные испытания, которые обычно продолжаются более длительное время, что облегчает наблюдение и делает его более точным. Часто покрытые образцы испытываются в напряженном состоянии. [c.80]

Перспективным является метод математического моделирования процесса распространения механических возмущений в системе, состоящей из большого числа элементарных блоков. Этот метоД при-менен для исследования волновых процессов и динамических напряжений и деформаций в стержнях, цилиндрах и сферах из упругого, упругопластического и упруговязкого материала [28, 38, 39]. Он удобен для решения задач с помощью ЭВМ. Этим методом можно рассчитать напряженно-деформированное состояние тел с произвольными граничными условиями, со сложными реологическими свойствами, анизотропными и неоднородными по объему, с учетом температурных, наследственных и других эффектов. Решение статических задач может быть получено как предельный случай решения соответствующих динамических задач после затухания колебаний. [c.253]

Метод математического моделирования процесса распространения механических возмущений. Постановка задачи. Основная идея метода заключается в следующем. Деформируемое тело разбивается на конечное число элементарных блоков в системе координат х,-(г = 1, 2, 3) с расстояниями между узлами Дх,-. Масса каждого блока сосредотачивается в узлах, к которым приложены внешние массовые силы интенсивностью а область тела, заключенная между узлами, считается находящейся в однородном напряженно-деформированном состоянии, описываемом тензорами напряжений оц и деформаций гц. [c.253]

На макроуровне используют математические модели, описывающие физическое состояние и процессы в сплошных средах. Для моделирования применяют аппарат уравнений математической физики. Примерами таких уравнений служат дифференциальные уравнения в частных производных—уравнения электродинамики, теплопроводности, упругости, газовой динамики. Эти уравнения описывают поля электрического потенциала и температуры в полупроводниковых кристаллах интегральных схем, напряженно-деформированное состояние деталей механических конструкций и т. п. К типичным фазовым переменным на микроуровне относятся электрические потенциалы, давления, температуры, концентрадии частиц, плотности токов, механические напряжения и деформации. Независимыми переменными являются время и пространственные координаты. В качестве операторов F и У в уравнениях (4.2) фигурируют дифференциальные и интегральные операторы. Уравнения (4.2), дополненные краевыми условиями, составляют ММ объектов на микроуровне. Анализ таких моделей сводится к решению краевых задач математической физики. [c.146]

При построении математической модели наращиваемого тела важно использовать определяющие соотношения (уравнении состояния), учитывающие характерные особенности процесса наращивания - скорость и последовательность присоединения частиц. Указанные параметры определяют специфическую возрастную неоднородность наращиваемого тела, обусловленную неодновременностью зарождения и приращивания частиц. При моделировании ряда реальных технологических процессов учет возрастания неоднородности весьма существен, поскольку физико-механические свойства частиц в момент присоединения могут значительно отличаться от свойств этих же частиц игустя некоторое время, определяемое темпом старения и условиями возможных структурных трансформаций материала. В монографии [2] изложены определяющие соотношения неоднородно стареющих вязкоупругих тел, которые отвечают упомянутым требованиям. [c.192]

Наряду с рассмотрением традиционных вопросов теории механического подобия основанных на анализе размерностей физических величин, здесь подробно изложены методы подобия и моделирования о привлечением уравнений механики деформируемых систем. Эти методы положены в основу приближенного модё-лирования напряженного состояния и устойчивости тонкостенных конструкций, моделирования деформируемых систем с учетом геометрической и физической нелинейности. Изложены способы приближенного моделирования процессов циклического нагружения, ползучести и разрушения элементов машин и конструкций. [c.6]

Замечание 6.2.2. Полученные выше уравнения могут применяться не только для описания процесса тепло- и мге-сообмена в теплозащитных покрытиях, но и для моделирования на ЭВМ горения смесевых твердых топлив (СТТ) [З П. Типичные составы СТТ содержат по массе до 70—80% твердого окислителя (обычно это перхлорат аммония (ПХ ) NH4 IO4) и 10—17% горючего (обычно битум, бутадиенов яй каучук, фенолоформальдегидная смола). Для повышения теплоты сгорания в СТТ, как правило, вводят метал, 1Ы (алюминий, бор, магний, бериллий, цинк и др.) в порошкообразном состоянии, а также пластификаторы (для улучшения механических свойств), катализаторы и различные технологические добавки. Роль связующего в такой многокомпонентной гетерогенной системе играет полимерное горючее, которое поэтому называют также связкой. [c.242]

Если прикладываемая нагрузка при повторных ударах не превышает первоначальную, то выступы деформируются упруго, и сближение значительно меньше, чем при первом ударе (при первом ударе сближение определяется в основном исходной шероховатостью поверхности, пределом текучести или твердостью, а при повторных сближение зависит от модуля упругости и геометрии поверхности после первоначальной деформации). Пр-и небольшой внешней нагрузке местные давления на площадках фактического контакта при ударе могут достигать высоких значений и приводить область контакта в состояние пластического течения даже у металлов со значительной твердостью. Высокоскоростная пластическая деформация, которой при ударе подвергаются микровыступы, вызывает их мгновенный разогрев до высоких температур. Небольшие геометрические размеры единичной микронеровности (для шлифованой поверхности /г=10 мкм, г=50 мкм) затрудняют, а иногда делают невозможным непосредственное измерение температуры на ней. В таких случаях применяют моделирование, которое позволяет качественно или количественно исследовать интересущий нас процесс на модели. Исследователи, занимающиеся изучением механических процессов на поверхности контакта, для моделирования микровыступа использовали различные модели в виде тел правильной геометрической формы конусоидальные, стержневые, клиновые, эллипсоидальные, цилиндрические, сферические и др. [c.129]

Математическое моделирование, закон поверхностного разрушения твердых тел при трении в общем случае должны учитывать физические, химические, механические явления, контактную ситуацию, изменение геометрических характеристик твердых тел во времени, кинематику движения, структуру и состав поверхностных и приповерхностных слоев, образование химических поверхностных соединений, состояние смазочного слоя. Получение уравнений, характеризующих в общем случае процесс поверхностного разрушения при трении, должно базироваться на синтезе эксперимента и математических моделей, учитывающих физико-химические процессы, механику сплошных сред, термодинамику и материаловедческий аспект проблемы. Разрабатываемый теоретико-инвариантный метод расчета поверхностного разрушения твердых тел при трении основывается на уравнениях эластогидродинамической и гидродинамической теории смазки, химической кинетики, контактной задачи теории упругости, кинетической теории прочности и учитывает теплофизику трения, адсорбционные и диффузионные процессы. Цель данных исследований —в получении из анализа и обобщений экспериментальных результатов критериальных уравнений с широкой физической информативностью структурных компонентов, полезных для решения широкого класса практических задач и необходимых для ориентации в направлении постановки последующих экспериментальных работ. Исследования в данной области будут углубляться и расширяться по мере развития знаний о физико-химических процессах, г[ротекающих при трении, получения количественных характеристик и развития математических методов, которые обобщают опытные наблюдения. [c.201]

Реализация этой проблемы, помимо оптимизации состава стали и повышения ее чистоты по содержанию примесей, требует проведения работ по разработке и внедрению новых технологических схем упрочнения, которые направлены на повышение всего комплекса механических свойств, определяющих сопротивление пластической деформации и сопротивление разрушению в разных интервалах температур и условий нагружения. В этом последнем направлении наиболее перспективным является использование термомеханической обработки, сочетающей в едином металлургическом цикле обработки пластическую деформацию и фазовые превращения, что оказывает наиболее эффективное воздействие на структурное и субструктурное состояние стали и, соответственно, на указанный выше комплекс свойств. Варианты ТМО, сочетающие горячую или теплую деформацию стали в аустенитном состоянии с последующей закалкой на мартенсит (ВТМО или ВТМУ) или такие схемы ТМО, в которых используется деформированный и деформируемый в изотермических или в близких к ним условиях аустенит, позволяют существенно улучшить свойства сталей. При осуществлении процесса термомеханической обработки в условиях существующих цехов на металлургических предприятиях особые трудности возникают в случае практической реализации схем, связанных с изотермическими процессами, так как для этого требуется регламентация условий нагрева, промежуточного охлаждения, условий деформации и окончательного охлаждения. Все, строго говоря, требует привлечения математического моделирования с использованием метода математических обратных задач, что позволяет компьютеризировать эти процессы ТМО. [c.448]

Использование методов численного моделирования для решения уравнений теплообмена несколько облегчает задачи теплофизического анализа операций обработки металлических заготовок резанием, но не исключает необходимости использования некоторых допущений, упрощений и схематизации процесса. Комплекс вопросов, связанных с теоретико-экспериментальным изучением, математическим моделированием и расчетом теплового состояния системы контактирующих объектов при выполнении операций механической обработки заготовок резанием (особенно высокопроизводительных и концентрированных) с применением СОЖ, требует своего решения, без чего невозможно изготовление конкурентоспособной машиностроительной продукции в условиях экологизированного производства [12, 13]. [c.49]

Более сложными и менее разработанными являются методы расчета нестационарных задач для деформируемых конструкций, в особенности при меняющихся граничных условиях (ударное и Биброударное нагружения, переходы через резонансные состояния, динамика систем с зазорами и переменными точками контакта, воздействие движущихся нагрузок и пр.). К наиболее математически простым, а вместе с тем физически корректным методам численного анализа нестационарных явлений в континуальных одномерных системах относится разработанный в последние годы метод прямого математического моделирования (ПМ.М) на ЭВМ процессов распространения волн механических возмущений (напряжений, деформаций, скоростей и т.п.) [ 5]. [c.491]

Такой подход к исследованию рынка вряд ли можно назвать изучением равновесия в том смысле, в котором эта метафора использовалась А. Смитом. Здесь уже нет баланса , нет сил , возвращающих систему к некоторому естественному состоянию. Хайек тонко чувствует это. Он пишет Создаваемый конкуренцией порядок экономисты обычно называют равновесием. Термин этот не вполне удачен, поскольку подобное равновесие предполагает, что все факты уже открыты (ср. мысли А. Смита о том, что цены дают информацию о скрытых параметрах, таких как прибыль или рента. — В. С.) и конкуренция, следовательно, прекращена. Понятию равновесия я предпочитаю понятие порядка — по крайней мере при обсуждении проблем экономической политики 3.10 . Хайек делает далее ряд исключительно интересных замечаний, позволяющих предположить, что идеи о фундаментальной связи физической статистики с моделированием экономических процессов не были чужды ему и что его скептическое отношение к моделированию в экономике было связано с тем, что, возможно, и концептуальные конструкции, и математические методы, широко используемые в современной математической экономике, представлялись ему неадекватными. Хайек, по-видимому, просто не был знаком с основными положениями статистической физики, а потому и чисто статистические понятия связывал с кибернетическими идеями обратной связи — т.е. с механической метафорой. (Хотя справедливости ради необходимо заметить, что и в работах Н. Винера применение идеи обратной [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...