Упругий гистерезис
Рассмотрение основных понятий механики сплошных сред. Характеристика материалов, которые под воздействием больших давлений способны сохранять деформацию и утрачивать её при воздействии обратного давления. Графики сжатия для песчаника и каменного угля.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.03.2015 |
| Размер файла | 62,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
РЕФЕРАТ НА ТЕМУ
“Упругий гистерезис”
Работу выполнил студент
Заочного отделения
Группы ГНП-14-1бзу
Шулаков Антон Николаевич
Проверил: Мелехин Александр Александрович
Основные понятия механики сплошных сред
Гистеремзис (греч. ?уфЭсзуйт -- “отстающий”) -- свойство систем (физических, биологических и т. д.), мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией. Для гистерезиса характерно явление "насыщения", а также неодинаковость траекторий между крайними состояниями (отсюда наличие остроугольной петли на графиках).
Явление упругого гистерезиса наблюдается в поведении упругих материалов, которые под воздействием больших давлений способны сохранять деформацию и утрачивать её при воздействии обратного давления.
Упругий гистерезис свойственен всем твёрдым телам и определяется как отставание во времени развития упругой деформации от приложенного механического напряжения, которое возникает при наличии пластической деформации.
На рисунке графически изображена зависимость деформации от напряжений , образующая петлю упругого гистерезиса. При этом, ширина петли гистерезиса характеризует циклическую вязкость - способность тела поглощать энергию в необратимой форме при воздействии напряжений.
Несовпадение показателей, отвечающих растяжению-сжатию, свидетельствует о потере части упругой энергии, которая преобразуется в тепло и необратимо рассеивается в результате трения, возникающего при перемещении молекул тела. В последнем случае в системе накапливается необратимая деформация.
Стоит отметить, что площадь петли пропорциональна доле энергии упругости, перешедшей в тепло. Для оценки величины упругого гистерезиса пользуются отношением , где U - энергия упругой деформации (штриховка на рис.). является одной из мер внутреннего трения в твёрдых телах, что указывает на непосредственную связь гистерезиса с внутренним трением.
Следует иметь в виду, что приведенная на рисунке петля гистерезиса соответствует одному циклу нагружения, для нескольких следующих циклов форма петли изменится, что связанно, главным образом, с нагревом тела вследствие механических потерь. При установившемся тепловом режиме петля приобретает форму эллипса и остается неизменной.
Экспериментальное изучение упругого гистерезиса проводят по прямым записям петель (с помощью аппаратуры, регистрирующей усилия и деформации), по затуханию свободных колебаний, по измерению резонансных пиков амплитуд вынужденных колебаний или ширины резонансной кривой. Удаётся измерять мощность резонансного возбуждения, сдвиг фаз между силами и перемещениями, оценивать теплоотдачу и проводить прямое калориметрирование выделенного тепла.
Рассмотрим графики сжатия для песчаника и каменного угля.
деформация песчаник уголь механика
Рис.4 Песчаник
Рис.5 Каменный уголь
У песчаника остаточная деформация очевидно возникает за счет деформации ползучести. Явление упругого гистерезиса и упругого последействия легко объясняются с точки зрения дефектов кристаллической структуры. При быстром снятии нагрузки восстановление формы и размеров тела идет с быстро уменьшающимся градиентом напряжений и отстает во времени от нагрузки. Это проявляется как появление остаточных внутренних напряжений, а следовательно, и остаточной деформации (упругий гистерезис). Со временем внутреннее напряжение уменьшается, уменьшается и остаточная деформация.
Различают два вида упругого гистерезиса - динамический и статический.
Динамический упругий гистерезис наблюдают при циклически изменяющихся напряжениях, максимальная амплитуда которых существенно ниже предела упругости. Причиной этого вида гистерезиса является неупругость либо вязкоупругость. При неупругости, помимо чисто упругой деформации (отвечающей закону Гука), имеется составляющая, которая полностью исчезает при снятии напряжений, но с некоторым запозданием, а при вязкоупругости эта составляющая полностью со временем не исчезает. Как при неупругом, так и вязкоупругом поведении величина (рисунок) не зависит от амплитуды деформации и меняется с частотой изменения нагрузки. Динамический упругий гистерезис также возникает в результате термоупругости, магнитоупругих явлений, а также изменения положения точечных дефектов и растворённых атомов в кристаллической решётке тела под влиянием приложенных напряжений.
Статический упругий гистерезис имеет место как при статических, так и при циклических нагрузках под действием напряжений, близких к пределу упругости. В этом случае петля гистерезиса не зависит от скорости нагружения или частоты колебаний, но может изменяться при многократных нагружениях, что указывает на связь между явлениями упругим гистерезисом и усталостью материалов. Причинами, вызывающими статический упругий гистерезис, являются трение в кристаллической решётке при движении дислокаций (силы Пайерлса); обратимое выгибание дислокаций (не вызывающее изменения их плотности и распределения), закреплённых атомами примесей.
Таким образом, при исчезновении деформации внутренние силы могут совершать работу против сил внешних, возникающих в теле во время деформации. Если тело абсолютно упруго, то работа внешней силы равна работе сил внутренних. В реальных телах часть внутренних сил носит характер сил внутреннего трения. Поэтому работа деформирующей силы частично идет на необратимое увеличение внутренней, а не потенциальной энергии тела. При нагружении тела в пределах, не превышающих упругой деформации, линия нагружения не совпадает с линией разгружения. Это несовпадение называется упругим гистерезисом и показывает, что работа деформации, затрачиваемая при нагружении этого тела больше работы деформации, возвращающейся при его разгружении, то есть, упругий гистерезис обуславливается некоторым запаздыванием в периоды нагружения и разгружения.
Список использованной литературы
1. “Механика сплошных сред - лекции”, В.А. Алешкевич, Курс общей физики, физический факультет МГУ, 1998
2. Зинер К., Упругость и неупругость металлов, пер. с англ., в кн.: Упругость и неупругость металлов, M., 1954
3. Физический энциклопедический словарь. -- М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983
4. “Курс механики сплошных сред” О.В. Голубева, “Высшая школа”, М., 1972
5. “Механика сплошной среды” Л.И. Седов, “Наука”, М., 1970
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение распространенных способов определения величины вертикальных составляющих напряжений в массиве грунта. Общая характеристика способов постройки эпюры напряжений. Методы определения коэффициента активного давления грунта, этапы расчета осадки.
задача [422,3 K], добавлен 24.05.2015Горно-геологические условия разработки пласта. Выемка угля, крепление и управление кровлей в лаве. Организация работ, определение численного состава звена горнорабочих очистного забоя. Расчет расхода крепежных материалов. Требования правил безопасности.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 27.06.2014Распределение давления в газовой части. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости. Графики зависимости дебита скважины и затрубного давления от проницаемости внутренней кольцевой зоны. Формула Дюпюи для установившейся фильтрации в однородном пласте.
курсовая работа [398,4 K], добавлен 10.01.2015Понятие и виды каменного угля, способы его добычи и направления использования. Исторические аспекты разработки Черемховского каменноугольного месторождения. Анализ экологических проблем города. Перспективы развития угольной промышленности в г. Черемхово.
реферат [1,3 M], добавлен 05.11.2013Химический состав природного газа и вещества, получаемые на его основе. Условия его залегания в земных недрах. Использование попутного нефтяного газа. Запасы каменного угля, пути его переработки: сухая перегонка, гидрирование, получение карбида кальция.
презентация [272,3 K], добавлен 02.12.2014Уголь — вид ископаемого топлива, образовавшийся под землей без доступа кислорода. Растительные остатки - основа образования угля. Методы добычи и виды угля. Понятие и применение антрацитов. Крупнейшие производители, стоимость и запасы угля в России.
презентация [756,9 K], добавлен 10.01.2011Понятие фаций и фациального анализа осадочных пород. Рассмотрение основных методов изучения карбонатных сред. Геологическая характеристика карбонатных коллекторов. Возможности оценки фаций карбонатных пород по данным геофизических исследований скважин.
реферат [20,7 K], добавлен 07.05.2015Геолого-технические условия бурения. Проектирование конструкции скважины. Выбор и обоснование способа бурения. Выбор бурового инструмента и оборудования. Проектирование технологического режима бурения. Мероприятия по предупреждению аварий в скважине.
курсовая работа [927,4 K], добавлен 30.03.2016Общая характеристика обратных фильтров, которые устраивают для предотвращения опасности механической суффозии между мелкозернистым и крупнозернистым материалом. Оценка суффозионности грунта. Методика расчета гранулометрического состава обратного фильтра.
контрольная работа [332,1 K], добавлен 17.01.2012Разведка золотых месторождений. Максимальные изменения температуры и давлений. Флуктуации давлений и гидравлическое дробление, кипение и изменения гидрогеологических условий системы. Концентрации металлов в осадках из геотермальных скважин и источников.
реферат [1,6 M], добавлен 04.08.2009Геологическое строение и общая характеристика Орловского месторождения угля. Обоснование способа разработки и основные параметры карьера. Технология и организация производственных процессов. Расчет капитальных затрат на строительство предприятия.
курсовая работа [176,0 K], добавлен 02.01.2013Физическая сущность подземной газификации угля. Геологическое строение Сыллахского месторождения и оценка пригодности его для подземной газификации угля. Сооружение подземного газогенератора. Способы создания реакционного канала в угольном пласте.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 30.08.2012Модель строения Земли. Модель конвективного и адвективного движения мантийных масс. Графики давления, температуры и плотности в земном шаре. Терригенные горные породы. Виды поверхностного стока вод. Делювий и коллювий: характеристика, условия залегания.
контрольная работа [400,2 K], добавлен 25.03.2013Аномально-высокое пластовое давление. Горное, гидростатическое, пластовое приведенное пластовое давление. Геотермический градиент. Соляной диапиризм. Аномально высокие пластовые давления в породах, богатых органическим веществом. Грязевые вулканы.
курсовая работа [306,3 K], добавлен 11.12.2015Статистическая совокупность наблюдений по среднесуточной добыче угля, представление данных в виде дискретного и интервального вариационного ряда. основные виды оборудования для бурения скважин, технические характеристики, назначение и принцип работы.
контрольная работа [24,7 K], добавлен 17.02.2009Определение параметров пластовой смеси. Теоретические основы для расчета распределения температуры по стволу газоконденсатной скважины. Расчет забойных давлений и температуры по стволу горизонтальной скважины с приемлемой для практики точностью.
курсовая работа [1010,0 K], добавлен 13.04.2016Балансовые и промышленные запасы угля в шахтном поле. Структура комплексной механизации. Расчет нагрузки на очистной забой, проектной мощности шахты, потребной линии очистных забоев. Выбор способа подготовки шахтного поля. Способ подготовки пластов.
контрольная работа [160,9 K], добавлен 24.05.2015Обоснование выбора створа и типа грунтовой плотины, конструкция ее поперечного профиля. Назначение отметок и размеров берм. Определение отметки гребня плотины, подбор обратного фильтра. Расчёт депрессионной кривой и устойчивости откосов, их крепление.
контрольная работа [157,8 K], добавлен 05.11.2014Особенности вскрытия и подготовки шахтного поля. Общая характеристика шахтного транспорта, вентиляции, электроснабжения, водоотливных и подъемных установок. Описание принципа действия основных технических средств автоматической газовой защиты шахты.
дипломная работа [91,7 K], добавлен 24.09.2010Поиск нефти и газа на больших глубинах. Исследование геофизических полей в жестких термодинамических условиях с большей анизотропией среды. Зоны фазовых переходов (очаги возбуждения). Методы картирования источников углеводородов. Геофизический мониторинг.
презентация [9,4 M], добавлен 28.11.2014
