Реферат: Обзор методов и способов измерения физико-механических параметров рыбы

КалининградскийГосударственный Технический Университет

Реферат по дисциплине

Метрология и стандартизация

на тему:

«Обзор методов и способовизмерения физико-механических параметров рыбы»

Выполнил:

Студент группы 01-АС-2

Хворостов К. А.

Калининград 2004

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

Содержание:

 TOC o«1-3» h z ПРЕДИСЛОВИЕ… PAGEREF _Toc71389855 h 3

УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯКОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ… PAGEREF _Toc71389856 h 3

КОЭФФИЦИЕНТЫ ТРЕНИЯ РЫБ… PAGEREF _Toc71389857 h 8

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ОКОЭФФИЦИЕНТАХ ТРЕНИЯ РЫБ… PAGEREF _Toc71389858 h 9

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАРЕАЛЬНЫХ ТЕЛ… PAGEREF _Toc71389859 h 12

МЕХАНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ,ОПИСЫВАЮЩИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАРЕАЛЬНОГО ТЕЛА… PAGEREF _Toc71389860 h 13

СТРУКТУРНО МЕХАНИЧЕСКИЕСВОЙСТВА РЫБЫ… PAGEREF _Toc71389861 h 15

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ТЕЛА ПОРЕОЛОГИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ… PAGEREF _Toc71389862 h 17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИИ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ТЕЛАРЫБ… PAGEREF _Toc71389863 h 18

ЖЕСТКОСТЬ РЫБЫ… PAGEREF _Toc71389864 h 19

ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИЙ ОТРЫВАВНУТРЕННОСТЕЙ РЫБ… PAGEREF_Toc71389865 h 23

ЛИНЕЙНЫЕ И ВЕСОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЫБОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЫБ. PAGEREF _Toc71389866 h 24

<span Arial",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-font-width:91%;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">
ПРЕДИСЛОВИЕ

Для создания и внедрения комплексно-механизированных линийпо обработке, фасовке и упаковке рыбы и морепродуктов, атакже разработки принципиально нового рыбообрабатывающего оборудования наоснове достижений науки и техники необходиморасполагать данными о физико-механических, реологических, прочностных и морфометрических характеристиках рыб.

В связи с изменением видового состава сырья возникает необходимостьв создании высокопроизводительного универсального оборудования. Новыепромысловые виды рыб отличаются от традиционных видов, как по форме, так и поструктурно-механическим характеристикам,поэтому требуется новый подход к созданиюрыбообрабатывающих машин.

В процессе обработки рыбы происходит взаимодействие междурыбой и рабочими органами машин, а, следовательно, на рыбу действуют силытрения и силы, вызывающие ее деформацию. Поддействием этих сил в теле рыбы возникают напряжения. Без знания закономерностей изменений фрикционных характеристик рыб, деформаций и напряжений в телерыбы, невозможно выполнитьтеоретические расчеты, связанные с проектированием рыбообрабатывающего оборудования. Установление таких закономерностей связано с изучениемфрикционных, реологических ипрочностных характеристик рыб.

Знаниефрикционных, реологических и прочностных свойств сырья позволяет решать не только конструкторские, но и технологическиезадачи, направленные на повышение производительности труда и улучшение качества продукции.

Линейные и морфометрические характеристики рыб, а также координатыцентра тяжести и плотность рыб являются необходимыми данными дляконструирования рыбообрабатывающего оборудования и могут быть использованы дляоптимизации технологических процессов.

Определениемлинейных и морфометрических характеристик рыб занимались практически всебассейновые научно-исследовательские институты и некоторые конструкторскиебюро, однако нет единой методики обработки экспериментальных данных.

УСТАНОВКИ ДЛЯИССЛЕДОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ

Исходяиз общепринятых требований, конструкция экспериментальной установки для исследования коэффициентов трения рыб должна быть как можно проще и вместе с темгарантировать достаточную надежностьполученных результатов.

Существует несколько различных схем экспериментальных установокдля исследования коэффициентов трения покоя и кинетическихкоэффициентов трения рыб по твердым поверхностям. Довольно широкоераспространение в рыбной промышленности получил способ определениякоэффициентов трения посредством движения рыбы по наклонной плоскости. Однакорезультаты, полученные этим способом, нельзя считать достоверными,поскольку трудно учесть продолжительность неподвижного контакта рыбы сплоскостью, при этом деформация тела рыбы происходит поддействием нормальной составляющей силы тяжести и, следовательно, отличается отдеформации тела рыбы, находящейся на горизонтальной плоскости. Деформация теларыбы связана непосредственно с площадью фрикционного контакта, от которойзависит сила трения. Следовательно, данные, полученные на установке с наклонной и горизонтальной плоскостями, будут различными.

Для исследования коэффициентов трения покоя чаще всего применяютсяустановки двух видов: установки, в которых перемещается рыба, иустановки, в которых перемещается исследуемая поверхность. Дляисследования кинетических коэффициентов трения необходимо, чтобы скоростьотносительного перемещения рыбы изменялась вшироком диапазоне.

Фиксирующая часть установки должна обеспечивать запись всегопроцесса трения на пленку или ленту. Такая запись позволяетпроанализировать процесс трения, а также установить характер и сущностьвзаимодействий между рыбой и исследуемым материалом.

Запись процесса трения можно осуществить, если в качествеизмерительного устройства использовать упругий элемент с небольшой жесткостью ификсировать непосредственно перемещениеупругого элемента или же выбрать упругий элемент значительной жесткости и его деформацию записыватьпосредством тензодатчиков, усилителя ишлейфового осциллографа. Записьпроцесса трения посредством тензодатчиков является наиболее приемлемой, поскольку можно изменятьчувствительность тензодатчиков вшироком диапазоне посредством тензоусилителя.

Установкидля исследования коэффициентов трения покоя.

Схема установки для определения коэффициентов трения покоя представленана рис. 1. На столе 1 установлены направляющие 2,по которым перемещается тележка 3. Перемещение те лежкиосуществляется приводной станцией посредством гибкой нити.Приводная станция состоит из двигателя постоянного тока 4и редуктора 5. На выходной вал редуктора насажен шкив 6. Одинконец нити закреплен к тележке, а другой к шкиву. Гибкаянить наматывается на шкив и перемещает тележку. На тележкуукладывают исследуемый материал, с которым кон тактирует рыба.

<img src="/cache/referats/17103/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис. 1. Экспериментальная установка дляисследования коэффициентов трения покоя.

Гибкая нить 7 одним концом закрепляется к рыбе,огибает блок 8, а другим концом крепится к пружинной балке9 с наклеенными с двух сторон тензодатчиками.

При включении двигателя тележка перемещается, а рыбаостается неподвижной. Под действием силы, необходимой для сдвигарыбы с места, пружинная балка деформируется, и сигнал оттензодатчиков через тензоусилитель 8АНЧ-7М 10 записываетсяосциллографом К-24 11.

Размеры пружинных балок выбирают в зависимости от предполагаемойвеличины измеряемой силы. Нами применялись четыре сменные пружинныебалки со следующими размерами (δ —толщина балки, мм; b— ширинабалки, мм; l— вы летбалки, мм):

δ= 2 мм;

b= 51 мм;

l= 63 мм;

δ=1,2 мм;

b= 17 мм;

l= 90 мм;

δ= 1 мм;

b= 11 мм;

l= 62 мм;

δ= 0,5 мм;

b=11 мм;

l= 50 мм.

Установкидля исследования кинетических коэффициентов трения рыб.

Под кинетическим коэффициентом трения рыб понимаетсякоэффициент трения скольжения рыб по соответствующему материалу.

В рыбообрабатывающих и транспортирующих машинах рыбаперемещается относительно рабочих органов и поэтому при проектированииновых, а также при исследовании существующих машин для определенияоптимальных параметров необходимо располагать данными о силах тренияскольжения.

Конструкцияэкспериментальной установки должна обеспечивать возможность определениякоэффициента трения скольжения между рыбой и соответствующей поверхностью. Всвязи с тем, что сила трения зависит от скорости, коэффициенттрения скольжения будем называть кинетическим коэффициентом Трения.Под кинетическим коэффициентом трения понимают отношений силы тренияскольжения при установившейся скорости движения к силе нормальногодавления рыбы на плоскость.

Кинетические коэффициенты трения рыб можно исследоватьна специальных установках, описанных ниже. Первые две аналогичны установкам,применяемым для исследования трения покоя. На этих установках можно исследоватькинетические коэффициенты трения при малых скоростях скольжения. При скоростяхскольжения свыше 0,1 м/с выполнить соответствующие исследования невозможно,поскольку длина плоскости скольжения практически не превышает 1 м и за столькороткий период времени не успевает сформироваться фрикционный контакт,а, следовательно, сила трения скольжения будет величиной переменной.

При скоростях скольжения свыше 0,1 м/с исследования силытрения скольжения проводились на установке с вращающимсядиском и установке «Экспресс».

Установка с вращающимсядиском.Схема установки представлена на рис. 2.Установка состоит из электродвигателя постоянного тока 1, который черезприводную станцию 2 вращает диск 3. Приводная станциясостоит из червячного цилиндрического редуктора и ременной передачи со сменнымишкивами. На кронштейне 4 консольно закреплена пружиннаябалка 5 с двумя наклонными тензодатчиками 6. Гибкаянить 7 крепится к пружинной балке 5, огибает направляющий блок8 и другим концом крепится к рыбе. Диаметр сменныхдисков 3 равен 1 м. Они могут изготовляться из различных материалов(нержавеющая сталь, оргстекло, винипласт, прорезиненная лента и т.д.).

<img src="/cache/referats/17103/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис. 2. Установка свращающимся диском для исследования кинетических коэффициентовтрения.

В процессе проведения эксперимента сила трения между рыбой,находящейся в неподвижном состоянии, и материалом вращающегосядиска передается через гибкую нить на пружинную балку с тензодатчиками,далее сигнал поступает на тензостанцию и записывается шлейфовым осциллографом. Скорость вращениядиска регулируется путем изменения напряженияв обмотке возбуждения двигателя и сменных шкивов ременной передачи. На установках такого типа можноисследовать силы трения при скоростяхскольжения от 0,1 до 2 м/с. Преимущество установки этого типазаключается в том, что при сравнительнонебольших габаритах они позволяют исследовать силу трения между рыбой исоответствующим материалом в широкомдиапазоне скоростей скольжения. Однако установка, имеет и недостатки. Рыба, уложенная в процессе эксперимента навращающийся диск, находится в неподвижном состоянии, поэтому не подвержена воздействию центробежных сил. Однако траектория относительного перемещенияотдельных точек тела рыбы состоит из окружностей разного диаметра, и, по-видимому, элементарные силы трениябудут в различных точках иметь разные направления. В связи с этим необходимо исследовать погрешности, допускаемые призамере суммарной величины силы трения.

Установка«Экспресс».Разработана С. И. Брилем и состоит из движущейся наклонной плоскости,к которой крепится соответствующий материал 1(рис.3).Исследуемый образец (или рыба) является звеномпараллелограммного четырехзвенногомеханизма ABCD. Звеньямеханизма 3 и 4 являются гибкими нитями. Плоскостьдвижения механизма параллельна плоскости 1. При исследовании трущейсяпары плоскость 1 перемещается в направлении х—х спостоянной скоростью υ. Между плоскостью 1 иисследуемым образцом 2 возникает сила трения, увлекающаяза собой образец 2.

<img src="/cache/referats/17103/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис. 3. Схемаустановки «Экспресс»

При этом гибкие звенья четырехзвенного параллелограмма отклоняютсяот плоскости АтК на угол β. Силатяжести образца Gстремится вернуть образец 2 в исходное положение.В некотором положении нитей наступает равновесие механизма. Уголотклонения нитей в этом положении βпропорционален коэффициенту трения. Плоскость АтК перпендикулярнаплоскости KmXи параллельна силе тяжести G. Силы,действующие в установке, изображены на рис. 4.

<img src="/cache/referats/17103/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">

Рис. 4. Силы,действующие в установке «Экспресс»:

а– фронтальнаяплоскость; б – нормальная плоскость

КОЭФФИЦИЕНТЫ ТРЕНИЯРЫБ

Коэффициенты трения покоя рыб.

Опыты по определению коэффициентов трения покоя различных видов рыб поповерхностям из различных материаловпроводят на специальных экспериментальныхустановках.

Силатрения между рыбой и различными поверхностями де формировала балку стензодатчиками и через тензоусилитель записывается шлейфовымосциллографом на фотобумагу.

Поосциллограмме процесса трения определяют силу трения покоя,т. е. минимальную силу, необходимую для сдвига рыбы с места.Чем больше продолжительность неподвижного контакта, тем больше силатрения. Коэффициент трения покоя определяют как частное от делениясилы трения на силу нормального давления (силу тяжести при горизонтальнойплоскости):

<img src="/cache/referats/17103/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">                                                          (1)

Так каккоэффициент трения покоя зависит от нормального давления, т. е.от силы тяжести рыбы, поэтому при проведении экспериментов подбирают рыб, незначительно различающихся по массе. Однако даже при одинаковоймассе рыб коэффициенты трения покояразличаются. Для достоверности результатовопределяют необходимое число экспериментов по формуле

<img src="/cache/referats/17103/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">                                                 (2)

где t(p) —доверительный интервал; ε — доверительная оценка погрешности; σ —среднее квадратичное отклонение.

Таблица 1

Коэффициент трения fi

Среднее значение коэффициента трения fср

Δf= fср — fi

Δfi2

0.22

+0.05

0.0025

0.23

+0.04

0.0016

0.34

–0.07

0.049

0.26

0.27

+0.01

0.0001

0.31

–0.05

0.0025

 Необходимое число экспериментов можно определить следующим образом. Сначала провести пять-шесть экспериментов и рассчитать доверительный интервал, а затем уточнить необходимоеколичество измерений, исходя из того, чтоуменьшение доверительного интервала в λраз обеспечивает увеличениеколичества измерений в λ2раз.

Втабл. 1 приведены результаты опытов поопределению коэффициен тов тренияпокоя атлантической сельди по нержавеющей стали при продолжительностинеподвижного контакта, равной 10 с. Все эксперименты по определениюкоэффициентов трения покоя проводились в зависимости от продолжительности непод вижного контакта. Время неподвижного контактапринималось равным 0, 10, 20, 30, 40,60, 120, 180, 240-и 300 с. Как было установлено,изменение силы трения практически происходитв интервале от 0 до 300 с.Коэффициенты трения покоя зависят отмассы рыбы и температуры ее тела. При проведении экспериментов брали рыб массой, наиболее характернойдля данного вида. Посколькукоэффициент трения покоя изменяется обратнопропорционально корню кубическому из массы рыбы, то при изменении массырыбы в 1,5 раза коэффициент трения изменяетсяв 1,13 раза. Все эксперименты проводили при температуре 10—12° С.

Кинетические коэффициенты трения рыб.

Кинетическиекоэффициентывычисляются как частное от деления силы трения на силу нормального давления. Силы трения определяются в зависимостиот скорости скольжения на экспериментальных установках, описанных в разделе«Установки для исследования коэффициентовтрения». Силы трения определяются по осциллограмме для тогомомента, когда фрикционныйконтакт полностью сформирован.

Анализируя осциллограмму процесса трения, можно еще раз убедиться в том, что сила трения зависит от площади фрикционного контакта. В начальный момент сила трения меньше, чем вконце; по мере формирования площади фрикционногокон такта она увеличивается. Площадь фрикционного контакта при движенииформируется значительно быстрее, чем при покое. Ее формированиепрактически заканчивается за 5—6 с. В интервале исследованных скоростей будетиметь место полужидкостное трение.

В процессе взаимногоперемещения между рыбой и соответствующимматериалом устанавливаются фрикционные связи, которые непрерывно возникают и разрушаются. Количество установившихсясвязей зависит от относительной скорости скольжения, формы тела рыбы (т. е. площади фрикционного кон такта) исвойств исследуемого материала. Как правило, с увеличением скорости силатрения, а, следовательно, коэффициент тренияуменьшаются. Это объясняется тем, что с увеличением скоростиотносительного перемещения уменьшаетсяколичество связей между рыбой и исследуемым материалом, а, следовательно, и коэффициентом трения. По-видимому, при скорости более 2 м/с имеетместо жидкостный режим трения, при котором с увеличением скорости воз растаетсила трения.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕДАННЫЕ О КОЭФФИЦИЕНТАХ ТРЕНИЯ РЫБ

Коэффициенты трения единичных экземпляров рыб.

Были проведенымногочисленные исследования по определению коэффициентовтрения единичных экземпляров некоторых видов рыб по материалам, наиболее часто используемым для изготовления рабочих органов рыбообрабатывающихмашин.

Экспериментальныеисследования по определению коэффициентов трения и кинематическихкоэффициентов трения про водили на установках, описанных в разделе«Установки для исследования коэффициентов трения».

Опытыпроводили только с размороженной рыбой. Для достоверности результатов опыты поопределению коэффициентов трения при одних и тех же продолжительностинеподвижного контакта и скорости повторяли 15—20 раз, а затемопределяли средние значения и средние квадратичные отклонения. Посред ним значениям строили графические зависимости коэффициен товтрения покоя от продолжительности неподвижного кон такта,

На рис. 5 представленыграфические зависимости коэффициентов тренияпокоя сельди по нержавеющей стали, оргстеклу и прорезиненной лейте отпродолжительности неподвижного контакта. Каквидно из приведенных данных, наименьший коэффициент трения покоя полученпри контакте сельди с оргстеклом, несколькобольший — при контакте с прорезиненной лентой. Оргстекло имеет чистоту поверхности, соответствующую седьмому,а нержавеющая сталь — пятому классушероховатости. При контакте рыбы с нержавеющей сталью и оргстеклом сила трения, по-видимому, в основном обусловливается адгезионнойсоставляющей, поэтому коэффициенты трения сравнительно невелики.

<img src="/cache/referats/17103/image014.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">

Рис. 5.Зависимость коэффициентов трения покоя сельди от продолжительностинеподвижного контакта: 1— сельдь — прорезиненная лента;2 — сельдь — нержавеющая сталь; 3 — сельдь — оргстекло:а — при ориентации рыбы головойпо направлению движения; б — то же, хвостом по направлению движения.

Прорезиненнаялента является легко деформируемым материалом, при контакте с которым сила тренияобусловливается деформационной и адгезионной составляющими, а поэтому икоэффициент трения для этого материалов значительно больше, чем для других. Приориентации сельди хвостом по направлению движения коэффициент трениябудет несколько больше, чем при ее ориентации головой понаправлению движения. Это объясняется строением чешуйчатого покрова. Приориентации рыбы хвостом по направлению движенияувеличивается деформационная составляющая силы трения.

Коэффициенты трения рыб, замороженных в брикеты.

Для транспортировкирыбы, замороженной в брикеты, по наклонным плоскостям и посредствомконвейеров необходимо знать углы наклона, при которых возможна такая транспортировка.Углы наклона можно определить, если известны коэффициен тытрения

tgφ = tgα = f                                             (3)

где φ — угол трения; α — уголнаклона плоскости; f — коэффициент трения.

Коэффициентытрения рыбы, замороженной в брикеты, определяли на тех же экспериментальных установках,что и коэффициенты трения покоя отдельных экземпляров рыб. Исследованные поверхности водой не смачивались. Нарис. 6 и 7представленыэкспериментальные данные исследований коэффициентов трения рыб, замороженных вбрикеты, по нержавеющей стали ипрорезиненной ленте в зависимости от продолжительности неподвижного контакта. Анализ опытных данных позволяет предполагать, что между льдом иисследуемой поверхностью устанавливаются так называемые мостики сварки, которые и обусловливают величину силы трения.

<img src="/cache/referats/17103/image016.jpg" v:shapes="_x0000_i1032">

Рис. 6. Коэффициенты трения покояразличных видов рыб, замороженных в брикеты, в зависимости от продолжительностиконтакта с нержавеющей сталью:

1 —сельдь; 2 —треска; 3 —сайра; 4 — ставрида; 5 — скумбрия; 6 — сардинелла.

<img src="/cache/referats/17103/image018.jpg" v:shapes="_x0000_i1033">

Рис.7. Коэффициенты трения покояразличных видов рыб, замороженных в брикеты, в зависимости от продолжительностинеподвижного контакта с резиной:

1—сельдь;2—треска; 3—сайра; 4—ставрида; 5—скумбрия; 6 — сардинелла.

Чембольше продолжительность неподвижного контакта, тем больше устанавливаетсямостиков сварки и, следовательно, тем больше сила трения. Поскольку дляразных видов рыб, замороженных в блоки, коэффициенты трения различны, то,по-видимому, от дельные экземпляры рыб по-разному касаются исследуемой поверхности.Чем больше поверхность касания, тем больше сила трения. Сила трения междубрикетом и исследуемой поверхностью будет зависеть от толщины слоя глазуровки.Данный фактор, на наш взгляд, является решающим. В связи с этим приведенныеэкспериментальные данные являются сугубо ориентировочными.

РЕОЛОГИЧЕСКИЕСВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ ТЕЛ

Реологическиесвойства реальных тел могут характеризоваться упругостью, вязкостью ипластичностью. При описании реологических свойств тела рыбы будут использованыи другие термины, такие, как напряжение, деформация, релаксация и т.д..

Подупругостью обычно понимают свойство тела мгновенно изменять споюформу под действием приложенной силы, а после снятия напряжения восстанавливать первоначальнуюформу.

Вязкость — мерасопротивления, течению жидкости, равная отношению напряжения сдвига к скорости сдвига. Различают ньютоновские и неньютоновские жидкости. Ньютоновская жидкостьхарактеризуется тем, что напряжение в ней пропорционально скорости деформации,т. е. коэффициент динамическойвязкости является величиной постоянной. У неньютоновской жидкости при заданныхтемпературе и давлении коэффициент динамической вязкости зависит от скорости деформации.

Пластическиесвойства тела характеризуются пределом текучести, т. е. уровнемнапряжения, ниже которого пластическая деформация отсутствует илинезначительна. Пластическое тело, так же как и вязкое, является диссипативнойсистемой. В случае вязкого течения механическая энергия, котораядиссипировалась при возникновении данной деформации, зависит от скоростидеформации, тогда как в случае пластического течения диссипированная энергия независит от скорости деформации.

Деформацияпредставляет собой смещение частиц материального тела, прикотором не нарушается непрерывность самого тела. Способность де формироватьсяпод действием внешних сил — основное свойство материалов всехреальных тел.

Под деформацией обычнопонимают не только процесс относительного перемещенияточек тела, протекающий во времени, по и мгновенное перемещение точек тела влюбой фиксированный момент времени в течение: этого процесса.

Деформацияможет быть другой, т. е. исчезающей после снятия нагрузки, и остаточной,необратимой. Если деформация тела под действием конечныхсил растет непрерывно и неограниченно, значит, материал течет. Пластическоетечение возникает только тогда, когда силы превышают некоторый предел,называемый пределом текучести. Вязкое течение может происходить под действиемлюбых сил. Скорость деформации в этом случае пропорциональнавеличине действующей силы и при исчезновении ее обращается в нуль.Следовательно, материал, которому присуще вязкое течение, является жидкостью,так как сколь угодно малому напряжению отвечает неограниченноевозрастание деформации со временем; после снятия напряжения деформацияне восстанавливается. Обратимость деформации есть проявлениесвойства упругости, и соответственно вся обратимая деформация являетсяупругой. При снятии нагрузки упругая деформация полностью исчезает.

Поддействием внешних сил происходит изменение формы и размеров тела, т.е. все реальные тела деформируются. Величина и характер деформациизависят от свойств материала, его формы и способа приложения внешнихсил. Деформация тела сопровождается возникновением внутренних силвзаимодействия между частицами, т. с. напряжением. Под напряжением понимаетсямера интенсивности внутренних сил.

Различаютмгновенную и запаздывающую упругую деформации. Поскольку в реальных телах,как деформация, так и напряжение распространяются с конечной скоростью, томгновенная деформация является абстракцией. Если скорость распространениядеформации весьма велика, то время процесса деформации с небольшойпогрешностью можно принять равным нулю. Такую деформацию принятоназывать мгновенной.

Упругую деформацию,протекающую во времени, принято называть запаздывающейупругой деформацией.

Подползучестью понимается возрастание деформации при постоянном напряжении,а соответствующая деформация называется деформацией ползучести.

Релаксациянапряжений — это уменьшение напряжений в теле при постояннойдеформации. При этом предполагается, что деформация создается сбольшой скоростью, в противном случае релаксация напряжений может частичнопли полностью пройти за время создания деформации.

МЕХАНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ,ОПИСЫВАЮЩИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАРЕАЛЬНОГО ТЕЛА

Процессдеформации реального тела весьма сложен, поэтому построитьматематическую модель такого тела трудно даже при наличии эмпирическихкоэффициентов. В действительности модель должна описывать такиесвойства, как упругая деформация, пластическое и вязкое течение, ползучесть и релаксация и т. д. Если бы даже удалось создать такуюмодель, то она была бы слишком громоздкой для того, чтобы служить основой для решения задач, связанных с определениемнапряжений и деформаций в твердыхтелах. В связи с этим обычно пользуются более простыми моделями, описывающимилишь те механические свойства, которые наиболее существенны для рассматриваемой задачи.

Наиболееизвестными моделями такого типа являются упругое тело Гука иньютоновская вязкая жидкость, представляющие собой математическиеабстракции, лишенные физической реальности и тем не менееявляющиеся полезными средствами для изучения реальных физическихсвойств.

Упругоетело является консервативной системой, т. е. механическая энергия,используемая для совершения деформации, накапливается в теле и можетбыть получена обратно при раз грузке. Вязкое тело, т. е. такое тело, в которомнапряжение зависит от скорости деформации, является диссипативной системой,поскольку механическая энергия, затраченная на преодолениевнутреннего трения, препятствующего деформированию, обращается втеплоту.

Приматематическом описании конечных деформаций упругого тела возникаютопределенные трудности, обойти которые можно, ограничившисьрассмотрением бесконечно малых деформаций.

Рассмотрениеконечных деформаций для вязких жидкостей не приводит к особым математическим затруднениям.Различия в математическом описании конечных деформаций для упругих тел и вязких жидкостей состоят в том, чтомеханическое поведение упругого телаопределяется напряжениями и деформациями,а механическое поведение вязких жидкостей -напряжениями и скоростямидеформаций. При определении де формациймы сопоставляем деформированное состояние с не которым исходным состоянием, обычно с состояние