Главная – Журналы – Поиск по журналам

На основе качественного анализа результатов проведенных экспериментальных исследований определены основные механизмы разделения на фрагменты полярных жидкостей и жидкопластичных сред при динамическом нагружении. В случае маловязкой жидкости такими механизмами являются термодинамическая неустойчивость пены, гидродинамическая неустойчивость начальных возмущений свободной поверхности и действие капиллярных сил; в случае полярной высоковязкой жидкости — сдвиговая неустойчивость структуры, которая приводит к расслоению среды по линиям локального разрушения структурной вязкости, и действие капиллярных сил; в случае жидкопластичной структурированной среды (геля) — “отколы” в зоне растягивающих напряжений, если время их формирования меньше времени перехода геля в золь, а также термодинамическая неустойчивость пены и действие капиллярных сил после перехода среды в состояние золя.

Применительно к проблеме паровых взрывов исследованы динамика и тепломассообмен парового пузыря, содержащего нагретую частицу. Показано, что существует две стадии процесса: динамическая и термическая. Динамическая стадия характеризуется пульсациями давления и быстрым увеличением толщины парового слоя. Показано, что упрощающие допущения о постоянстве теплопроводности пара и линейности профиля температур в паровом слое приводят к качественно неверным результатам.

Теоретически и экспериментально исследована динамика образования, роста и коллапса паровой каверны при взрывном вскипании жидкостей на пленочных нагревателях под действием импульсных тепловых потоков q =10⁸ ÷ 10⁹ Вт/м². При описании процесса формирования паровой каверны использованы представления о гомогенном механизме зародышеобразования с учетом влияния уже возникших и растущих пузырей. В основе численного моделирования эволюции паровых образований лежит решение уравнений динамики сжимаемой жидкости с учетом теплообмена, испарения и конденсации. Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных показали, что предлагаемые модели удовлетворительно описывают закономерности взрывного кипения жидкостей на пленочных нагревателях, в том числе влияние условий теплового воздействия и свойств жидкостей на длительность эволюции каверны и ее размеры.

Решена задача о длительной прочности растягиваемой толстостенной трубы, во внутренней полости которой содержится агрессивная среда. Выполнен анализ процесса диффузии такой среды в материал трубы. Предложено приближенное решение уравнения диффузии, основанное на введении диффузионного фронта, и проведена оценка погрешности. Получена зависимость времени разрушения трубы от переменного растягивающего напряжения и концентрации среды, заполняющей ее полость.

На основе трехмерных уравнений нелинейной теории упругости решается задача об устойчивости прямоугольной плиты, испытывающей однородную деформацию двухосного растяжения в плоскости плиты. Лицевые грани плиты свободны от нагрузки, на боковых гранях выполняются специальные граничные условия, позволяющие разделить переменные в линеаризованных уравнениях равновесия. Для трех конкретных моделей несжимаемого материала построены критические кривые и определена область неустойчивости на плоскости параметров нагружения (кратностей удлинений материала плиты в невозмущенном состоянии равновесия). Результаты численных расчетов показывают, что для тонких плит размер и форма области неустойчивости при растягивающих напряжениях слабо зависят от соотношения длины, ширины и толщины плиты. На основе полученных результатов сформулирован простой приближенный критерий устойчивости упругой плиты при растягивающих нагрузках.

Рассматривается задача оптимального проектирования поперечно-слоистой консоли минимальной массы при заданном ограничении на ее максимальный прогиб из конечного набора упругих однородных изотропных материалов в случае, когда отсутствует полная информация о приложенных к балке нагрузках. Показано, что среди таких нагрузок существует “наихудшая” сосредоточенная нагрузка, равная по величине равнодействующей приложенных к балке сил, для которой прогиб будет максимальным при любом распределении материала вдоль консоли. Получены необходимые условия оптимальности в задаче минимизации массы балки при действии “наихудшей” нагрузки, предложен вычислительный алгоритм синтеза оптимальной консоли и приведен пример расчета.

Рассмотрена задача механики разрушения о зарождении дефекта типа трещины в подкрепленной пластине. Зародышевая трещина моделируется полосой предразрушения со связями между берегами, которая рассматривается как область ослабленных межчастичных связей материала. Краевая задача о равновесии подкрепленной пластины с зародышевой трещиной сводится к нелинейному сингулярному интегродифференциальному уравнению с ядром типа Коши. Из решения этого уравнения найдены усилия в полосе зарождения трещины. Рассмотрен случай напряженного состояния, когда в пластине имеется периодическая система полос предразрушения.

Рассматривается модель процесса разделения типа нормального отрыва, основанная на введении слоя взаимодействия. Данный слой определяется как область локализации процесса разрушения. Напряженно-деформированное состояние материала слоя однородно в поперечном сечении слоя. Исследуется деформирование двухконсольной балки, ослабленной вырезом, ширина которого равна толщине слоя взаимодействия. Задача решается в линейно-геометрическом приближении. Выполнены оценки толщины слоя взаимодействия, предложен метод решения поставленной задачи.

Для связной модели термовязкоупругого стержня, поперечное сечение которого представляет собой равносторонний треугольник, получено два точных решения в случаях, когда на боковой поверхности стержня заданы нормальное перемещение и касательное напряжение или касательное перемещение и нормальное напряжение. Вводится безразмерный параметр R₀, по значению которого можно судить о целесообразности учета связности в постановке задачи. Приведены формулы для скоростей и длин температурной, сдвиговой и продольной волн, которые могут быть использованы в экспериментах для определения физических параметров термовязкоупругого материала.

Кинематические соотношения, описывающие процесс упруго-неупругого деформирования, совпадающие по форме с известным разложением Ли, но свободные от недостатков последнего, распространены на случай термоупруго-неупругого процесса при конечных деформациях. Рассмотрены ограничения, накладываемые на кинематику принципом объективности. Получены вытекающие из законов термодинамики соотношения для напряжений и энтропии, построено уравнение теплопроводности.