Обзор методов и способов измерения физико-механических параметров рыбы
в брикеты, определяли на тех же
экспериментальных установках, что и коэффициенты трения покоя отдельных
экземпляров рыб. Исследованные поверхности водой не смачивались. На рис. 6
и 7 представлены экспериментальные данные исследований коэффициентов трения
рыб, замороженных в брикеты, по нержавеющей стали и прорезиненной ленте в
зависимости от продолжительности неподвижного контакта. Анализ опытных
данных позволяет предполагать, что между льдом и исследуемой поверхностью
устанавливаются так называемые мостики сварки, которые и обусловливают
величину силы трения.
[pic]
Рис. 6. Коэффициенты трения покоя различных видов рыб, замороженных в
брикеты, в зависимости от продолжительности контакта с нержавеющей сталью:
1 — сельдь; 2 —треска; 3 —сайра; 4 — ставрида; 5 — скумбрия; 6 —
сардинелла.
[pic]
Рис.7. Коэффициенты трения покоя различных видов рыб, замороженных в
брикеты, в зависимости от продолжительности неподвижного контакта с
резиной:
1—сельдь; 2—треска; 3—сайра; 4—ставрида; 5—скумбрия; 6 — сардинелла.
Чем больше продолжительность неподвижного контакта, тем больше
устанавливается мостиков сварки и, следовательно, тем больше сила трения.
Поскольку для разных 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 между брикетом и исследуемой поверхностью будет
зависеть от толщины слоя глазуровки. Данный фактор, на наш взгляд, является
решающим. В связи с этим приведенные экспериментальные данные являются
сугубо ориентировочными.
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ ТЕЛ
Реологические свойства реальных тел могут характеризоваться упругостью,
вязкостью и пластичностью. При описании реологических свойств тела рыбы
будут использованы и другие термины, такие, как напряжение, деформация,
релаксация и т. д..
Под упругостью обычно понимают свойство тела мгновенно изменять спою
форму под действием приложенной силы, а после снятия напряжения
восстанавливать первоначальную форму.
Вязкость — мера сопротивления, течению жидкости, равная отношению
напряжения сдвига к скорости сдвига. Различают ньютоновские и
неньютоновские жидкости. Ньютоновская жидкость характеризуется тем, что
напряжение в ней пропорционально скорости деформации, т. е. коэффициент
динамической вязкости является величиной постоянной. У неньютоновской
жидкости при заданных температуре и давлении коэффициент динамической
вязкости зависит от скорости деформации.
Пластические свойства тела характеризуются пределом текучести, т. е.
уровнем напряжения, ниже которого пластическая деформация отсутствует или
незначительна. Пластическое тело, так же как и вязкое, является
диссипативной системой. В случае вязкого течения механическая энергия,
которая диссипировалась при возникновении данной деформации, зависит от
скорости деформации, тогда как в случае пластического течения
диссипированная энергия не зависит от скорости деформации.
Деформация представляет собой смещение частиц материального тела, при
котором не нарушается непрерывность самого тела. Способность де
формироваться под действием внешних сил — основное свойство материалов всех
реальных тел.
Под деформацией обычно понимают не только процесс относительного
перемещения точек тела, протекающий во времени, по и мгновенное перемещение
точек тела в любой фиксированный момент времени в течение: этого процесса.
Деформация может быть другой, т. е. исчезающей после снятия нагрузки, и
остаточной, необратимой. Если деформация тела под действием конечных сил
растет непрерывно и неограниченно, значит, материал течет. Пластическое
течение возникает только тогда, когда силы превышают некоторый предел,
называемый пределом текучести. Вязкое течение может происходить под
действием любых сил. Скорость деформации в этом случае пропорциональна
величине действующей силы и при исчезновении ее обращается в нуль.
Следовательно, материал, которому присуще вязкое течение, является
жидкостью, так как сколь угодно малому напряжению отвечает неограниченное
возрастание деформации со временем; после снятия напряжения деформация не
восстанавливается. Обратимость деформации есть проявление свойства
упругости, и соответственно вся обратимая деформация является упругой. При
снятии нагрузки упругая деформация полностью исчезает.
Под действием внешних сил происходит изменение формы и размеров тела,
т. е. все реальные тела деформируются. Величина и характер деформации
зависят от свойств материала, его формы и способа приложения внешних сил.
Деформация тела сопровождается возникновением внутренних сил взаимодействия
между частицами, т. с. напряжением. Под напряжением понимается мера
интенсивности внутренних сил.
Различают мгновенную и запаздывающую упругую деформации. Поскольку в
реальных телах, как деформация, так и напряжение распространяются с
конечной скоростью, то мгновенная деформация является абстракцией. Если
скорость распространения деформации весьма велика, то время процесса
деформации с небольшой погрешностью можно принять равным нулю. Такую
деформацию принято называть мгновенной.
Упругую деформацию, протекающую во времени, принято называть
запаздывающей упругой деформацией.
Под ползучестью понимается возрастание деформации при постоянном
напряжении, а соответствующая деформация называется деформацией ползучести.
Релаксация напряжений — это уменьшение напряжений в теле при постоянной
деформации. При этом предполагается, что деформация создается с большой
скоростью, в противном случае релаксация напряжений может частично пли
полностью пройти за время создания деформации.
МЕХАНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, ОПИСЫВАЮЩИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕАЛЬНОГО ТЕЛА
Процесс деформации реального тела весьма сложен, поэтому построить
математическую модель такого тела трудно даже при наличии эмпирических
коэффициентов. В действительности модель должна описывать такие свойства,
как упругая деформация, пластическое и вязкое течение, ползучесть и
релаксация и т. д. Если бы даже удалось создать такую модель, то она была
бы слишком громоздкой для того, чтобы служить основой для решения задач,
связанных с определением напряжений и деформаций в твердых телах. В связи с
этим обычно пользуются более простыми моделями, описывающими лишь те
механические свойства, которые наиболее существенны для рассматриваемой
задачи.
Наиболее известными моделями такого типа являются упругое тело Гука и
ньютоновская вязкая жидкость, представляющие собой математические
абстракции, лишенные физической реальности и тем не менее являющиеся
полезными средствами для изучения реальных физических свойств.
Упругое тело является консервативной системой, т. е. механическая
энергия, используемая для совершения деформации, накапливается в теле и
может быть получена обратно при раз грузке. Вязкое тело, т. е. такое тело,
в котором напряжение зависит от скорости деформации, является диссипативной
системой, поскольку механическая энергия, затраченная на преодоление
внутреннего трения, препятствующего деформированию, обращается в теплоту.
При математическом описании конечных деформаций упругого тела возникают
определенные трудности, обойти которые можно, ограничившись рассмотрением
бесконечно малых деформаций.
Рассмотрение конечных 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, что
механическое поведение упругого тела определяется напряжениями и
деформациями, а механическое поведение вязких жидкостей -напряжениями и
скоростями деформаций. При определении де формаций мы сопоставляем
деформированное состояние с не которым исходным состоянием, обычно с
состоянием, свободным от напряжений. При конечном отклонении от этого со
стояния математические формулы, определяющие деформации, становятся весьма
сложными. Кроме того, при определении скоростей деформаций сопоставляют
состояния рыбы в момент времени, разница между которыми равна dt.
Отклонения между этими состояниями бесконечно малы, поэтому не возникает
математических усложнений.
В упругих телах напряжение связано с мгновенным состоянием деформации,
а в вязкой жидкости и пластических телах — с мгновенным состоянием течения;
вязкое и пластическое течения связаны с диссипацией энергии и приводят к
остаточным деформациям. В случае вязкого течения механическая энергия,
которая диссипировалась при возникновении данной деформации, зависит от
скорости деформации; в случае пластического течения диссипированная энергия
не зависит от скорости деформации.
Математическую зависимость между напряжением деформаций и временем в
виде линейного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами
можно установить и без моделей, однако модели в значительной степени
облегчают уяснение физической сущности механического поведения того или
иного тела, а также дают возможность определить, обладает ли тело
мгновенной упругой деформацией, запаз
| |  скачать работу |
Обзор методов и способов измерения физико-механических параметров рыбы |
