АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Термосиловой обработки

Прочитайте:
  1. Алгоритм гигиенической обработки рук
  2. АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ВОЛОСИСТОЙ ЧАСТИ ГОЛОВЫ ПРИ ГНЕЙСЕ
  3. Алгоритм обработки корректурных бланков.
  4. Анатомические принципы обработки корневого канала
  5. Антисептики для обработки кожных покровов
  6. Виды методов обработки рук
  7. Виды санитарной обработки пациентов: полная, частичная.
  8. Виды хирургической обработки в зависимости от сроков ее выполнения и состояния раны. Механизм и принципы заживления ран. Частые ошибки при ХО ран(?).
  9. Гигиенические требования к содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки
  10. Гигиенический уровень обработки рук

Задача данного параграфа заложить основы формальной те­ории, что достигается определением характерного отклика не­упругого материала на изменение напряжения (входной параметр) и деформации (выходной параметр) во времени и наоборот в зависимости от задачи управления.

В случае произвольной деформации напряжение и деформация должны быть выражены тензорами второго ранга, и тогда закон Гука превращается в систему линейных уравнений, выражающих каждую компоненту тензора напряжений через компоненту тензора деформации или наоборот. Для нашего случая это обоб­щение привело бы лишь к ненужному усложнению, поэтому будем исходить из формулировки газона Гука, определяемого соотношениями или , где . Отметим, что при таком подходе предполагается простой способ деформа­ции - чистый сдвиг или одноосная деформация. Неупругость ма­териала можно определить тремя условиями: каждому значению напряжения соответствует единственное равновесное значение деформации и наоборот; равновесное значение выходной величи­ны достигается только по истечении достаточного времени, для достижения равновесия может потребоваться от микросекунд до очень больших промежутков времени; связь между деформацией и напряжением линейна. Первое и третье условия - повторение ус­ловий идеальной упругости. Неупругость подразумевает, что кро­ме мгновенного упругого выходного параметра существует также зависимый от времени неупругий выходной параметр. В данной постановке и задачи смысл линейности охватывает следующее ут­верждение: если данное изменение во времени напряжения создает деформацию , и если вы­зывает деформацию , то приве­дет к деформации .

Известно, что термодинамической системой является любое вещество, которое на ряд бесконечно малых изменений внешне­го параметра может проходить через непрерывный ряд равновес­ных состояний. По этому первому условию неупругости, включаю­щему требования однозначности равновесного соотношения между напряжением и деформацией и вследствие полной восстанавлива­ем ости, удовлетворяют все материалы, которые подходят под определение термодинамических твердых тел. Второе условие неупругости означает, что в ответ на изменение приложенного механического напряжения для установления равновесия в неуп­ругом материале необходимо время.

Самоподнастройка термодинамической системы во времени к новому равновесному состоянию в ответ на изменения входного параметра и будет называться релаксацией. Если в качестве входного воздействия выступает напряжение, неупругая релаксация проявляется как зависимое от времени установление рав­новесного значения выходного параметра - деформации (или на­оборот). Следует отметить, что внешнее проявление релаксации отражает просто подстройку внутренних параметров к новым равновесным значениям. С точки зрения теории автоматического управления внутренние параметры системы будут влиять на коли­чественную сторону переходного процесса, считая релаксацию переходным процессом. Между s и e существует не прямая чисто упругая связь, но также и косвенная связь через внутренний параметр. Таким образом, по мере релаксации внутреннего параметра к равновесному значению, деформация e также стремится к соответствующему значению, с конечной скоростью, а не мгновенно (мгновенное изменение соответствует случаю чистой упругости).

Неупругая релаксация является по существу термодинамическим свойством, обусловленным связью s и e с определен­ными внутренними параметрами, изменение которых к равновесным значениям может происходить в результате кинетических процессов (например, диффузия). Внешним проявлением такой внутренней релаксации являются зависимые от времени деформа­ционные свойства.

Как отмечалось ранее, коробление функционально связано с неоднородностью пластического деформирования и температурного поля и, естественно, несовместимостью пласти­ческих и упругих деформаций при разгрузке. Аналогичный про­цесс происходит и с остаточными напряжениями, их релаксация начинается неодновременно по времени и в разных участках из­делия как в поперечном, так и продольном сечениях.

Разработанные способы стабилизации геометрических форм маложестких деталей основываются на осевой деформации при отпуске (ТСО) с управлением последних при нагреве и охлаждении. Следовательно, целесообразно рассматривать три модели управления: упруго-пластической деформацией, стабили­зацией внешних нагрузок и процессом разгрузки. Такое условное разбиение справедливо при рассмотрении стержневой модели, когда анализу подвергаются напряжения первого рода.

В первой модели напряжение s(t) и деформация e(t) меняются по времени, управление осуществляется по двум параметрам s и Т°, контролируется выходная величи­на e(t), во второй s = const, поддерживается САУ постоянной, меняется деформация e, появляется податливость j, в третьей модели напряжение поддерживается постоянным, управление осуществляется по параметру e с учетом изменения температуры Т° остывания.

Для количественного исследования процессов прежде всего необходимы уравнения, описывающие ТСО как объект управления, для этого удобно модели разбить на динамические звенья (таб­л.3.1). Существенно то, что динамическое звено не обязательно является конструктивно или схемно оформленным. В от­дельных случаях динамические звенья могут вообще не иметь физического смысла, характеризуя лишь математические зависи­мости, имеющие место между некоторыми величинами автоматической системы с объектом. Чтобы охарактеризовать состояние динамического звена, примем за обобщенную координату на вхо­де звена s(e), а на выходе e(s) и назовем их соот­ветственно входной и выходной величинами звена направленного действия (однонаправленности).

 

 

Таблица 3.1.

Динамические звенья и их математическое описание

  Механическая модель Математическое описание Переходный процесс Передаточные функции
 
 
 
  <
 
 
>

 

Процесс упруго-пластической деформации можно представить звеном направленного действия с входной величиной s и выходной e и наоборот, в зависи­мости что исследуется, релаксация напряжений или податливость.

Экспериментальная статическая характеристика (зависи­мость выходной величины e звена от входной s, в устано­вившемся режиме) представлена на рис.3.5.

На рисунке (3.5) приве­дено семейство статических характеристик, построенных для различных постоянных значений температуры Т°. Приведенные статические характеристики не линейны. Для реализации САУ нелинейные характеристики будут линеаризовываться что позволит упростить САУ, не снижая требования к динамике процес­сов ТСО. Статические характеристики полностью характеризуют поведение динамического звена в установившихся режимах, что позволяет на их основе разрабатывать законы управления упруго-пластической деформацией. Системы управления работают и в неустановившихся режимах, поэтому важной задачей для исследования динамики процесса ТСО является причина поведения ди­намических звеньев в переходных режимах.

В статических характеристиках объекта управления не учи­тывается время релаксации, что недостаточно для разработки САУ и возможности управления процессом ТСО.

Целесообразно перейти к другому описанию на основе сис­темы параметров, которые можно рассматривать как свойства самого материала. Исходной точкой для такого подхода является соотношение между напряжением и деформацией, записанное в виде линейного дифференциального уравнения, включающего на­пряжение, деформацию и их производные по времени. Далее будет показано, что линейные дифференциальные уравнения деформации, которые описывают неупругость, содержат три независимых параметра. Соответственно модель строится из трех основных элементов - двух пружин и демпфера. Поведение, описываемое уравнением или моделью с тремя параметрами, имеет такое важ­ное значение, что материал, характеризующийся таким поведением, называется стандартным неупругим телом.

 

Рис.3.5. Экспериментальные статические характеристики объектов управления: а – для стали 40; б – для стали 12Х18Н10Т

 

Поскольку определение неупругости, приведенное выше, включает требование линейности, ясно, что дифференциальные уравнения неупругости, связывающие s и e, должны быть уравнениями первой степени и содержать столько независимых постоянных, сколько необходимо для описания неупругого пове­дения данного твердого тела. В общем виде линейное уравнение с постоянными коэффициентами можно записать следующим образом:

(3.8)

Механическая система тогда может служить моделью заданного неупругого материала, когда она подчиняется тем же соотношениям между силой, смещением и временем, которые справедливы для напряжения, деформации и времени в неупругом те­ле соответственно. Так сила, действующая на пружину, представляет напряжение, смещению-деформацию, а коэффициент жесткости пружины к - соответствует модулю упругости Е или податливости j. Характерная особенность такой пружины: запасенная в ней энергия обратима. Другим элементом, необходимым для обеспечения внутреннего трения, является ньютоновский демпфер, который представляет собой поршень, движущийся в идеально вязкой жидкости, скорость движения поршня пропорци­ональна действующей силе, следовательно, произведенная полностью работа расходуется на образование тепла. Для описания твердых тел демпфер используется только в комбинации с пружинами.

При конструировании моделей механические элементы могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении двух элементов (см. табл.3.1, п.2), напряжения s1 и s2 равны, а деформации складываются. Таким образом . При параллельном соединении тех же элементов . Комбинации моделей различных сочетаний из двух и трех элемен­тов представлены в табл. 3.1.

 


Дата добавления: 2015-01-18 | Просмотры: 622 | Нарушение авторских прав



1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |



При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.005 сек.)