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:2729 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:5528 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:2728 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Частотная зависимость электрических свой…

Частотная зависимость электрических свойств мерзлых пород в переменных электромагнитных полях Особенности электрических свойств льда и мерзлых пород должны проявиться и при наложении переменных электромагнитных полей. В этом случае в соответствии с основными физическими...

27-09-2011 Просмотров:7099 Электрические и упругие свойства криогенных пород

Возникновение зародышей и рост мелких ра…

Возникновение зародышей и рост мелких разрозненных кристалликов льда представляют собой начальный процесс кристаллизации льда, который обусловливает морфологию, размеры и состав кристаллов, что в свою очередь определяется величиной, направлением и характером...

27-09-2011 Просмотров:3113 Электрические и упругие свойства криогенных пород

Создание динамической нагрузки

Динамические испытания могут проводиться под воздействием реальных или искусственно созданных нагрузок. Реальные нагрузки применяют тогда, когда использование искусственных динамических воздействий затруднено или невозможно (например, в действующем цехе). Основные виды реальных...

18-03-2013 Просмотров:3211 Обследование и испытание сооружений