Плоская деформация элементов цилиндрических конструкций под действием физических полей
Исследование влияния температурных и радиационных полей на модуль упругости материала. Анализ изменения физико-механических параметров и перераспределения напряжённо-деформированного состояния цилиндрического тела. Зависимость модуля Юнга от температуры.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 321,3 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://allbest.ru
Плоская деформация элементов цилиндрических конструкций под действием физических полей
Б.М. Языев,
С.В. Литвинов,
Ю.Ф. Козельский
Под воздействием внешних полей, таких как радиационное излучение, тепловое воздействие и т.д., физико-механические характеристики материала тела могут изменяться.
Исследованию влияния температурных и радиационных полей по отдельности на изменение модуля упругости материала, посвящены работы [1-10]. Однако практически нет работ, где вышеуказанные воздействия рассматривались бы одновременно [11].
В данной статье рассматривается влияние радиационного излучения и температурного поля на изменение модуля упругости материала как по отдельности, так и совместно. Изменение физико-механических параметров приводит так же к перераспределению напряжённо-деформированного состояния всего цилиндрического тела. В дальнейшем рассматривается бетонное цилиндрическое тело в плоской осесимметричной постановке (плоское деформированное состояние).
Основные выкладки приводятся в [11], ограничимся только главными моментами. температурный радиационный цилиндрический юнг
Дифференциальное уравнение, описывающее распределение радиальных напряжений вдоль радиуса цилиндра:
,(1)
Как было сказано выше, модуль Юнга зависит от температурной и радиационной нагрузок, т.е.. Изменение модуля Юнга в результате температурного и радиационного воздействий определяется по формуле:
,
где k1 и k2 - коэффициенты, соответствующие изменению модуля Юнга в выражениях (2) и (3).
Зависимость модуля Юнга от температуры может быть аппроксимирована полиномом:
,(2)
а от флюенса нейтронов описывается уравнением:
.(3)
Распределение температуры по толщине цилиндра описывается уравнением теплопроводности Фурье:
,(4)
Распределение флюенса нейтронов Ф вдоль стенки цилиндра определяется уравнением Пуассона:
.(5)
В результате воздействия температурного и радиационного полей, в толще тела возникают вынужденные деформации, которые складываются из температурных, в результате расширения-сжатия тела, и радиационных:
.
Здесь: - вынужденная деформация; - температурная деформация; - деформация в результате радиационного воздействия; - коэффициент линейного расширения материала цилиндра.
Зависимость радиационных деформаций от дозы облучения для разных описывается эмпирической формулой:
.
Решена задача со следующими параметрами: ra=3.3 м; rb=3.8 м; Ta=300oC; Tb=0oC, E0=2·104 МПа; L=0.16 м; =1; =3·10-24 м2/нейтр.; =0.16; =0.01; =0.7; =10_ 24 м2/нейтр.; =0.8. Для решения задачи был использован метод конечных разностей (МКР).
На рис. 1 представлено распределение температура в толще цилиндра в соответствии с (4). В следствие малости толщины цилиндра график выглядит прямолинейным.
На рис. 2 показано распределение потока флюенса нейтронов в толще цилиндрав соответствии с (5). В результате сильного ослабления потока материалов, хорошо прослеживается спад излучения с толщиной.
|
Рис. 1. Распределение температуры в толще цилиндра |
Рис. 2. Распределение потока флюенса нейтронов в толще цилиндра |
На рис. 3 показано изменение модуля упругости материала тела. Как отмечается в работах [1, 6], изменение физико-механических параметров происходит от радиационного излучения происходит только при достижении потоком флюенса нейтронов определенного «критического» значения. Это хорошо видно на графике при 3.6 м.
График распределения модуля упругости от температуры при этом очень прямолинеен.
|
Рис. 3. Изменение модуля упругости в материале тела |
Рис. 4. Развитие вынужденных деформаций в толще тела |
|
|
Рис. 5. Изменение радиальных напряжений в толще цилиндра |
Рис. 6. Изменение окружных напряжений в толще цилиндра |
На рис. 4 представлены составляющие вынужденных деформаций в теле: температурной и радиационной. Как видно из графика, радиационная составляющая преобладает только на внутренней поверхности тела; температурная - равномерно распределяется по всей толщине.
На рис. 5 и 6 представлены графики распределения напряжений: радиального и окружного.
Из анализа графиков следует, что распределение напряжений в толще цилиндра не является суммой напряжений отдельных составляющих.
Таким образом, для определения напряженно-деформированного состояния цилиндрического тела, необходимо учитывать совместное влияние и температурного поля, и радиационного излучения.
Литература
1. Андреев В.И. Некоторые задачи и методы механики неоднородных тел: Монография - М.: Издательство АСВ, 2002. - 288 стр.
2. Андреев В.И., Дубровский А.В. Учёт неоднородности материала при расчете сухой защиты реактора // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Проектирование и строительство. - М., 1982. - Вып. 3(13). - С. 3-8.
3. Андреев В.И., Смолов А.В. К вопросу расчета двухслойных корпусов высокого давления с учетом неоднородности материала // Сопротивление материалов и теория сооружений. - Киев: Будивельник, 1985, - Вып. 47. - С. 48_ 52.
4. Смолов А.В. Напряжённо-деформированное состояние неоднородных упругих цилиндров под действием силовых и температурных нагрузок. Дисс. … канд. техн. наук. - М.: 1987. - 161 с.
5. Возведение специальных защитных конструкций АЭС / Б.К. Пергаменщик, В.И. Теличенко. Р.Р. Темишев; под общ.ред. д.т.н., проф. В.И. Теличенко - М.: Издательский дом МЭИ, 2011. - 240 [2] с.: ил.
6. Строительство атомных электростанций: Учебник для вузов / В.Б. Дубровский, А.П. Кириллов, В.С. Конвиз и др.; Под ред. В.Б. Дубровского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 248 с.: ил.
7. СНиП 2.03.04-84. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 54 с.
8. Zhenhai Guo, Xudong Shi. Experiment and Calculation of Reinforced Concrete at Elevated Temperatures [English]. Publisher: Butterworth-Heinemann. y.2011. 226 p.
9. Bin Yang, Jinhua Huang, Chunjiao Lin, Xinkun Wen.Temperature Effects and Calculation Method of Closure Temperatures for Concrete-filled Steel Tube Arch Rib of Dumbbell-shape Section [Электронныйресурс] // « The Open Civil Engineering Journal», 2011, №5, p. 179-189. - Режимдоступа: http://www.benthamscience.com/open/tociej/articles/V005/179TOCIEJ.pdf - Яз. англ.
10. Языев С.Б., Языев Б.М, Литвинов С.В. Реология соляного массива со сферической полостью [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1322 (доступ свободный). - Яз. рус.
11. Литвинов С.В., Козельский Ю.Ф., Языев Б.М. Расчёт цилиндрических тел при воздействии теплового и радиационного нагружений [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №3. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/954 (доступ свободный). - Яз. рус.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Теория температурных полей: пространственно-временные распределения температуры и концентрации растворов. Модель физико-химического процесса взаимодействия соляной кислоты и карбонатной составляющей скелета. Методы расчётов полей температуры и плотности.
автореферат [1,3 M], добавлен 06.07.2008Постановка нестационарной краевой задачи теплопроводности в системе с прошивной оправкой. Алгоритм решения уравнений теплообмена. Методы оценки термонапряженного состояния. Расчет температурных полей и полей напряжений в оправке при циклическом режиме.
реферат [4,0 M], добавлен 27.05.2010Поведение полей напряжений в окрестности концентраторов дефектов и неоднородностей среды, полостей и включений. Теоретическое решение задачи Кирша. Концентрации напряжений. Экспериментальный метод исследования напряжённо-деформированного состояния.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 24.03.2011Исследование механических конструкций. Рассмотрение плоских ферм и плоских конструкций. Анализ значений реакций в зависимости от углов конструкции, вычисление внешних и внутренних связей. Зависимость реакций механической конструкции от опорных реакций.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 05.01.2013Теория напряженно-деформированного состояния в точке тела. Связь между напряженным и деформированным состоянием для упругих тел. Основные уравнения и типы задач теории упругости. Принцип возможных перемещений Лагранжа и возможных состояний Кастильяно.
реферат [956,3 K], добавлен 13.11.2011Анализ зависимости веса тела от ускорения опоры, на которой оно стоит, изменения взаимного положения частиц тела, связанного с их перемещением друг относительно друга. Исследование основных видов деформации: кручения, сдвига, изгиба, растяжения и сжатия.
презентация [2,9 M], добавлен 04.12.2011Формы электрических полей. Симметричная и несимметричная система электродов. Расчет максимальной напряженности кабеля. Виды и схема развития пробоя твердого диэлектрика. Характеристики твердой изоляции. Зависимость пробивного напряжения от температуры.
контрольная работа [91,5 K], добавлен 28.04.2016Экспериментальный и теоретический методы познания физической реальности. Единая теория векторных полей - обобщение уравнений электродинамики Максвелла, теоретическое обоснование схемы их построения; исследование гравитационного и электрического полей.
контрольная работа [18,7 K], добавлен 10.01.2011Параметры и характеристики тензорезисторов, преобразование деформации. Расчет функции и коэффициента передачи с учетом влияния концевых и контактных участков. Определение параметров измерительного модуля. Транспортировка, монтаж и хранение устройства.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 07.05.2015Изучение процессов во взрывной волне, возникающей при разрушении сосуда с токсикантом, и нахождение ее параметров. Построение полей скоростей в зоне, прилегающей к месту аварии. Построение концентрационных полей, формируемых прямой и отраженной волной.
дипломная работа [108,1 K], добавлен 29.08.2014Примеры расчета магнитных полей на оси кругового тока. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса-Остроградского для вектора: основное содержание, принципы. Теорема о циркуляции вектора. Примеры расчета магнитных полей: соленоида и тороида.
презентация [522,0 K], добавлен 24.09.2013Определение параметров волны. Комплексные и мгновенные значения векторов напряженностей электрического и магнитного полей. Построение графиков зависимостей мгновенных значений векторов поля. Построение амплитудно-частотной характеристики коэффициента.
контрольная работа [148,7 K], добавлен 04.05.2015Расчет структуры электромагнитных полей внутри и вне бесконечного проводящего цилиндра и в волноводе методом разделения переменных при интегрировании дифференциальных уравнений для получения аналитических выражений потенциалов и напряженностей полей.
курсовая работа [860,6 K], добавлен 14.12.2013Основные виды физических полей в конструкциях РЭС. Моделирование теплового поля интегральной схемы в САПР ANSYS. Моделирование поля электромагнитного поля интегральной схемы, изгибных колебаний печатного узла. Высокая точность и скорость моделирования.
методичка [4,2 M], добавлен 20.10.2013Атомная подсистема твердого тела. Анизотропия и симметрия физических, физико-химических, механических свойств кристаллов. Модель идеального кристалла и независимых колебаний атомов в нем. Классическое приближение. Модель Эйнштейна. Энергия решетки.
презентация [303,4 K], добавлен 22.10.2013Базовые сведения о необычном эффекте туннельной интерференции полей волн произвольной физической природы, проявление которой необходимо при изучении и физико-математическом моделировании условий распространения указанных волн в поглощающих средах.
реферат [43,6 K], добавлен 30.01.2008Изучение механики материальной точки, твердого тела и сплошных сред. Характеристика плотности, давления, вязкости и скорости движения элементов жидкости. Закон Архимеда. Определение скорости истечения жидкости из отверстия. Деформация твердого тела.
реферат [644,2 K], добавлен 21.03.2014Движение тела по эллиптической орбите вокруг планеты. Движение тела под действием силы тяжести в вертикальной плоскости, в среде с сопротивлением. Применение законов движения тела под действием силы тяжести с учетом сопротивления среды в баллистике.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.06.2011Определение линейного теплового потока методом последовательных приближений. Определение температуры стенки со стороны воды и температуры между слоями. График изменения температуры при теплопередаче. Число Рейнольдса и Нусельта для газов и воды.
контрольная работа [397,9 K], добавлен 18.03.2013Рассматриваются особенности расчета напряженно-деформированного состояния воздухоопорной оболочки методами теории открытых систем (OST) и методами безмоментной теории оболочек (MTS). Сравнение результатов данных расчетов с экспериментальными данными.
контрольная работа [849,2 K], добавлен 31.05.2012
