Menu

Специфика изготовления моделей

Техника изготовления моделей, особенно при малых масштабах приспособлений для загрузки моделей, и работа с измерительной аппаратурой требуют специальных навыков и оригинальных приемов. Естественное стремление к уменьшению масштаба модели для облегчения экспериментов ограничивается технологическими возможностями изготовления мелких деталей модели. Можно отметить еще одну особенность моделирования — применение достаточно сложных систем нагружения, имитирующих разнообразие силовых воздействий, и большое количество измерительных приборов. Поэтому необходимо учитывать возможность размещения на модели необходимого количества приборов, возможность реализации необходимых загружений и экономию средств и времени.

До проектирования модели анализируются: ее расчетная схема, напряженное состояние, наличие деформаций и напряжений, характер предварительного напряжения, устанавливаются граничные условия. После этого определяются критерии и индикаторы подобия. Когда для натуры и модели не удается обеспечить равенство всех критериев подобия, прибегают к приближенному моделированию. В этом случае моделируют основные процессы явления, а второстепенные — вовсе не моделируют, или, моделируют приближенно. Наиболее простым является геометрическое подобие модели и натуры, выполненных из тождественных материалов, имеющих равные модули упругости и коэффициенты Пуассона.

При приближенном моделировании расчетной схемы натурного сооружения для изготовления модели можно воспользоваться любым материалом, имеющим на диаграмме зависимости между напряжениями и деформациями участок пропорциональности. Иногда возможно применение материалов модели и натуры с разными коэффициентами Пуассона, например, при моделировании плоских стержневых систем, плоской задачи теории упругости, при чистом кручении и т. д.

Для тонкостенных конструкций типа пластин и оболочек (когда один из размеров значительно меньше двух других) строго выполнить условия подобия затруднительно п для них более целесообразно использование расширенного и афинного подобия.

В случае расширенного подобия при сохранении полного геометрического подобия можно использовать нетож
дественные материалы, подобные в механическом смысле. При этом модель выполняется из другого материала, либо из того же, но испытывается при ином уровне напряжений. Как напряжения, так и деформации в сходственных точках натуры и модели отличаются некоторыми множителями, которые постоянны для всего тела.

При использовании линейно-упругого изотропного материала критерием подобия является равенство коэффициентов Пуассона и равенство единице множителя подобия для деформаций.

Для упруго-хрупких материалов, наряду с требованиями подобия между напряжениями в модели и натуре накладываются еще требования о подобии между напряжениями, соответствующими моменту разрушения.

[image]

Для упруго-пластичных материалов типа бетона, каменной кладки и других аналогичных материалов должны соблюдаться следующие условия подобия:

е' = уе; Е'ь = -^- Еь\ = Ър\ 1

Спр = СПр, Кь,$ег = 5ег, ;

где е'; Еь\ спр; Кь,$ег — соответственно деформация, начальный модуль упругости, коэффициент пластичности, относительный модуль пластичности в момент разрушения, разрушающуее напряжение (нормативная призменная прочность) для модели; е; Еь\ спр; Нь,$ег — соответственно те же величины для натуры; (3, 7 — постоянные множители подобия для напряжения и деформации ((3 = сг'Лт, 7 = е'/е).

Бетон является разнородной системой и при изготовлении из него масштабных моделей должен подвергаться изменениям, подчиняясь законам подобия. Проведенные в НИИСК (Киев) исследования показали, что для получения наиболее удачного состава бетона модели, обеспечивающего структурное подобие, следует в масштабе модели изменить размер фракции крупного заполнителя, не меняя при этом компоненты бетона и их соотношение.

Для проверки этого положения была проведена экспериментальная работа по изучению технологических характеристик бетона при уменьшении размеров образцов и масштабном уменьшении гранул крупного заполнителя. Испытывались бетонные балки и кубы восьми групп:

X 10 мм, 15 X 15 мм, 20 X 20 мм, 25 X 25 мм, 30 X 30 мм, 50 X 50 мм, 70 X 70 мм, 100 X 100 мм.

а основании данных эксперимента были получены >мпирические формулы, связывающие масштаб и механические характеристики бетона при моделировании его структуры. Полученные зависимости позволили предсказать по разрушающему усилию модели разрушающее усилие оригинала.

Иногда в упругой стадии при необходимости моделирования работы бетона можно воспользоваться пластмассами с коэффициентами Пуассона 0,33—0,38. При применении прозрачных пластмасс появляются существенные преимущества в технике исследования путем использования поляризационно-оптического метода сеток. Однако в таких Материалах до появления напряжений текучести могут возникнуть значительные деформации ползучести. Например, при работе с оргстеклом напряжения не должны превышать 4—6 МПа. Это накладывает определенные ограничения на конструкцию модели. При возможности применения пластмассы модель может быть выполнена в масштабе 1/50—1/20.

Следует отметить, что вопрос выбора материала для изготовления модели является одним из важнейших в технике моделирования и определяется материалом натурного сооружения, его типом, существом моделируемой задачи, методикой и точностью моделирования, а также масштабом модели.

 

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:3469 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:6550 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:3615 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Поверки, юстировки и исследования теодол…

Поверки и юстировки теодолитов производят для выявления и устранения ошибок, вызванных отступлением от геометрических и оптико-механических требований, заложенных в конструкцию прибора. 1. Ход подъемных винтов должен быть плавным, размеренным, без качки...

27-07-2010 Просмотров:22880 Постоянное планово-высотное съемочное обоснование

Кливаж

Кливаж образуется обычно на последней стадии развития пластических деформаций, характеризующейся потерей прочности перед разрывом. Кливаж (франц. clivage – раскалывание, расщепление) – густая сеть параллельных поверхностей с ослабленными в результате пластической деформации...

01-10-2010 Просмотров:12597 Геологическое картирование, структурная геология

Эксплуатация стен и фасадов. Способы уст…

Содержание каменных стен. В процессе эксплуатации здания необходимо постоянно наблюдать за состоянием стен. При возникновении трещин следует выяснить причины их появления, расчистить места с выветрившимися или выпавшими камнями и заделать...

31-03-2010 Просмотров:20915 Эксплуатация жилых зданий