> Техника, страница 88 > Упругий гистерезис
Упругий гистерезис
Упругий гистерезис, явление отставания величины напряжения от величины деформации в упругой области, которое указывает отклонение свойств металла от закона прямой пропорциональности (Гук) и замедление роста (убывания) деформации по сравнению с ростом (убыванием) напряжений.
Соотношение между напряжением σ и деформацией ε, к-рое в теории сопротивления материалов должен быть признано основным, графически выражается в упругой области прямой АС в координатах σ и е для случая нагрузки и разгруз-
| (V« | ||
| - о | ||
-ε(Τ)
Фигура 1.
Фигура 2.
ки(фигура 1). Между тем опыт дает соотношение между σ и ε при большой точности измерения (в опытах Фёппля 10-5) в виде некоторой кривой (фигура 2). На фигуре 3 представлена машина Шенка, которая позволяет видеть простым глазом эту кривую за цикл напряжений (от +т до —т) на матовом стекле. Машина состоит из оптич. индикатора и электромотора с механизмом для повторного скручивания образца а. В е ά закреплен один конец образца, а другой соединен с крутильным динамометром, правый конец с которого закреплен зиса (или петлю гистерезиса) можно наблюдать также в неупругдй области, притом очень легко при обычных средствах измерения, т. к. наибольшее и наименьшее измерения этой кривой, т. н. полуоси петли гистерезиса, велики по сравнению с теми же величинами упругой об

ходя через две призмы, падает на призму е, свободно насаженную на стержень динамометра, но связанную с головкой b и вибрирующую вместе с последней. От призмы е световой луч попадает через систему призм на матовый экран д и проходит на нем путь, составляющий диаграмму напряжение—деформация в течение каждой смены нагрузки образца, то есть при каждом обороте машины. Кривую гистере ласти (фигура 4). Петля гистерезиса обнаружена при переменной нагрузке (от 0 до σ) и знакопеременной нагрузке (от —σ до +σ) и в условиях как статического,так и динамич. действия нагрузки. Полуоси петли гистерезиса и объём ее (площадь) имеют различную величину для разных металлов и изменяются для одного и того же металла под действием особых факторов—истории металла (числа циклов предварительной нагрузки), высоты наибольшего напряжения в цикле, ί°, формы и размеров образца, вида деформации, а также термич. и холодной обработки. Фигура 5 изображает изменение петли от высоты напряжения. От скорости деформации появление петли и размеры ее повидимому не зависят; также и от продолжительности действия нагрузки. Нек-рые хрупкие металлы обладают гистерезисом (например чугун); вязкие металлы с удлинением при статич. разрыве не менее 5,5% всегда показывают петлю того или иного размера.
Электронная теория строения материи рассматривает закон пропорциональности между напряжением и деформацией в качестве первого и грубого приближения к действительным соотношениям, которые подчинены более сложному закону вида:
σ=Εε+±Εε*+±Ε"ε
где а — напряжение, ε — деформация, Ε, Е, Е", .—постоянные. Т. о. криволинейная зависимость между напряжением и деформацией соответствуетэле-ктрич. природе металла и ей вполне объясняется. Расхождение между кривой нагрузки и разгрузки (необратимый процесс) находит свое объяснение в явлениях внутреннего трения металлов (Warburg), или в явлениях упругого последействия (Bennewitz) или в совместном действии обоих факторов, или в явлении начальных напряжений (Sachs). В чистом одиночном кристалле явления упругого последействия и упругого гистерезиса не имеют места(идеально упругоетело),почему появление петли гистерезиса связано с дефектами внутри металла и остаточной деформацией в дефектных местах (Иоффе). Kuntze, снимая петлю гистерезиса при различных нагрузках и за разные периоды времени в условиях статич.испытания, приходит к выводу, что петля имеет один и тот же вид и объём в пределах нагрузок до 2/3 as(as—начало текучести). Если принять для рас-
пределения дефектов внутри сечения металла нормальную кривую Gauss’a, то возможно доказать совпадение результатов эксперимента (объёма петли гистерезиса) с вероятным значением их в пределах ошибок наблюдения.
Но какова бы ни была природа петли гистерезиса, последняя своей формой и особенно объёмом позволяет выделить динамически прочные металлы, годные для знакопеременных как угодно быстро меняющихся нагрузок, и поэтому расценивается в технике как важное качество металла. Для обозначения этого качества предложен специальный термин— коэфициент затухания, а в качестве сравнительного измерителя свойств металла— относительный коэф. затухания. Коэф. затухания & есть величина работы внутренних сил в единице объёма, которая определяется объёмом петли гистерезиса и усваивается металлом в необратимой форме (нагревание) за один цикл изменений. Размерность &— Относительный коэф. затухания·—частное от деления коэф-та затухания на величину энергии, соответствующей высоте напряжения петли гистерезиса при условии подчинения свойств металла закону Гука, то есть
£
Не
(1)
где Ue =гд для кручения. Объем петли гистерезиса и следовательно коэф. затухания зависят от высоты напряжения в цикле, поэтому различают средний коэф. затухания (#) для единицы объёма данного образца, наибольший (#„), соответствующий крайнему напряжению волокна, и предельный (#f), соответствующий пределу выносливости или усталости. По Rowett’y зависимость между # и #0, также между #, #0 и размерами полого скручиваемого цилиндра с наружным радиусом гг и внутренним г2 может быть дана в форме
$„= #
П + 2
2
НЕ
НГа
(2)
если считать действительным соотношение между #о и углом сдвига у0 при кручении:
#о=а7о “ 7о=сг, (2а)
где г—радиус цилиндра,
При П=27а а и с—постоянные.
И —=ρ:
#0=2,16 9 ; (3)
при п=3 И ρ=0 (сплошной цилиндр)
#0=2,5#. (За)
По опытам Фёппля п при пределе выносливости поднимается до 8. Из опыта удобно определяется величина среднего коэф-та затухания и по у-риям (2) и (3) отыскивается #„. Наибольшее напряжение τ0 при кручении сплошного цилиндра с диам. d и длиной I, согласно Пранд-тлю, м. б. найдено из ур-ия:
τ°=^ΓΛ3Μ + ^·γ°*)’ (4)
dM,
причем берем из кривой статич. испытании (диаграмма М и Αφ—крутящий момент и угол кручения) и строим новую кривую т0 и у„. Петли гистерезиса изображают также в координатах т0 и ~, откладывая по оси ординат т0и по оси абсцисс полуразности углов сдвига крайнего волокна при нагрузке и разгрузке (фигура 6). На фигуре 6 изображены две петли для стали при угле сдвига γ0=20· КГ4 и γ0=16· 1СГ4. Очевидна разница между петлями по объёму. Если принять между действующим моментом и деформацией закон пропорциональности, что соответствует опытным данным, то
“=А=Const и М=ку0
и ур-ие (4) преобразуется сл. обр.:
r"= L· (3 1 + А тонн) У»= Су«’ (4а>
где С—константа. Поэтому наибольший коэф. затухания по ур-ию (2а) равен
#0=-QH > (5)
и средний коэф. затухания по ур-ию (2) будет равен:
#=(5а)
причем
Со
Для п=273
2 а
: Сп (п + 2) *
‘ C0T21/s (1 - ρ41/8)
ДЛЯ п=3 И ρ=О
1
ι-e2
(6)
#=С0тз. (7)
Т. о. коэф. затухания, и следовательно динамич. прочность материала, зависит от формы сечения (коэф. С0 и С0) и высоты напряжения.
Сравнение металлов в отношении прочности при колебательной нагрузке (динамич. прочности) возможно сделать по величине &, найденной для одной и той же формы сечения и для одной
Фигура 6.
Фигура 7.
и той же деформации. Величина & м. б. определена опытом в условиях статич. или динамич. нагрузки, причем для последней несколькими способами. На фигуре 7 показана схема установки для снятия петли при статич. нагрузке (А—в горизонтальной и В—в вертикальной плоскости). Один конец образца заделан прочно в стене, другой несет шкив, к-рый снабжен лентой с грузом. Величина груза в опыте изменяется, и т. о. в образце создается напряженное состояние при нагрузке и разгрузке. Деформация измеряется при помощи зеркального прибора с большим увеличением. На фигуре 8 изображена машина для динамических испытаний кручением. Стержень а имеет один конец, жестко закрепленный в тяге b и подвижный вместе с ней, другой конец присоединен к маховику с. При вращении мотора стержень периодически скручивается; мотор подвергается регулировке до тех пор, пока система маховик— образец не оказывается в резонансе с системой мотора. Т. о. создается устойчивый режим колебаний, в котором образец воспринимает в необратимой форме известное количество энергии и нагревается. Амплитуда колебаний изме
ряется путемШаблюдения за отметками на маховике (в виде тр-ков), которые отчетливо видны во время поворота маховика в начале размаха или м. б. сфотографированы. Повышение t° отмечается термоэлементом с точностью до 0,05°. Для определения площади петли гистерезиса измеряют: 1) отводимое образцом тепло в установившемся состоянии, или 2) изменение t° при пуске, или 3) непосредственно подводимую работу к системе маховик—образец. Во всех случаях образец д,б. подготовлен предварительно: он должен испытать не менее 10-106 циклов при угле сдвига, большем того, к-рый имеет место в динамич. условиях, т. к. только после этой предварительной обработки петля приобретает
изображены кривые &, полученные измерением Г-ного градиента (полной линией) и статич. путем (пунктиром) для стали со следующими характеристиками: сгв=7 380 килограмм/см“, δ=15,8%, τη =2 450 килограмм/см2 при числе циклов ρ=2 · 10е, после отпуска при t°=620° в течение 20 мин. и охлаждения в масле. Кривые дают явно одну и ту же закономерность при статич. и динамич. испытаниях. То же на фигуре 10, где динамич. затухание (полная линия) найдено по принципу измерения подводимой работы. В табл. 1
измерения при деформации кручения. На фигуре 11 сопоставлены кривые затухания, полученные из опытов на кручение: 1—железо Круппа, 2—сталь отожженная, 3—медь, 4—латунь и 5—электрон; пунктирные кривые относятся к изгибу, сплошные—к кручению. Расхождение замечается, но не существенное в отношении
опытов на изгиб и кручение. Большая разница наблюдается между значениями коэф-та затухания для различной величины деформации и напряжения (фигура 9 и 10), поэтому принять коэф. затухания в качестве характеристики ме
талла возможно только при одной величине деформации. Если взять для сравнения деформацию, соответствующую пределу пропорциональности (у=0,002), получим средние коэф-ты затухания, приведенные в таблице 2 (стр. 571).
В основание суждения о динамич. прочности металла возможно положить наибольшее значение относительно го коэф-та затухания ψ, которое находится указанным путем измерения &. На фигуре 12 представлены кривые изменения относительного коэф-та затухания в зависимости от высоты напряжения при различном числе циклов для нек-рых металлов. Все кривые обнаруживают максимум при особом для каждого металла напряжении, после которого начинается
Таблица 1. — Коэфициент затухания при кручении стального образца.
У о
| т0 | Статическое | По отводимому теплу | По 4°=гради-енту | По поглощаемой работе | Число оборо тов п | |||||
| о, % | V, % | », % | V, % | д, % | V. % | », % | ψ, % | |||
| 0,01150 | 2,19 | 0,016 | 3,05 | 0,0135 | 2,57 | 150 | ||||
| 0,0135 | 2,57 | 0,016 | 3,05 | 0,016 | 3,05 | 600 | ||||
| 0,0110 | 2,10 | 0,016 | 3,05 | 0,015 | 2,86 | 1 200 | ||||
| 0,0105 | 2,00 | 0,016 | 3,05 | 0,014 | 2,67 | 2 400 | ||||
| 0,024 | 2,93 | 0,0235 | 3,23 | 0,026 | 3,17 | 150 | ||||
| - - г, | 0,025 | 3,14 | 0,0265 | 3,23 | 0,029 | 3,54 | 600 | |||
| 0,02: 5 | 2,87 | 0,027 | 3,29 | 0,0285 | 3.48 | 1 200 | ||||
| 0,0225 | 2,79 | 0,028 | 3,42 | 0,0270 | 3,30 | 2 400 | ||||
| 0,044 | 3,73 | 0,055 | 4,66 | 0,050 | 4,23 | 150 | ||||
| 0,015 | 3,85 | 0,055 | 4,66 | 0,060 | 5,08 | 600 | ||||
| 0,040 | 3,39 | 0,0555 | 4,70 | 0,087 | 4,83 | 1 200 | ||||
| 1 | 0,046 | 3,90 | 0,0555 | 4,70 | 0,053 | 4,50 | 2 400 | |||
13 *ю-4
20*10-4
21*10-4
сопоставлены коэф-ты затухания для той же стали, что и на фигуре 9, из различных способов
Таблица 2. —Средние коэфициенты затухания.
| Деформации | Железо
Крупна |
Сталь отожж. | Медь | Ла тунь | Элек трон | Же лезо |
| Изгиб. | 0,5 | 0,5 | 0,3 | 0 | 0 | 0,125 |
| Кручение. | 0,1 | 0,1 | 0,06 | 0 | 0 | 0,025 |
быстрое падение величины коэфициента затухания. Кроме того максимум кривой выявляется различным числом циклов, также особым для каждого металла: для стали (кривая а)— после 20-10е циклов, для инструментальной стали (кривая Ь)—после 2-106 циклов, для специальной стали V CN (кривая с)—после 5 · 106цик-лов, для никеля (кривая d)—после 4 - 10е циклов и для электролитич. железа (кривая е)— после 4-106 циклов. Сравнение по наибольшему относительному коэф-ту затухания ψ дало следующие результаты (определение получено на машине Шенка для динамического растяжения—сжатия) (в %):
Сталь № 14, 12. 1,3 Никель. 5,5
Инстр. сталь. 1,5 Электрол. железо. 4,25
VCN сталь. 2,2
Сравнивают также металлы по величине относительного ксэф-та затухания, значение которого находят другим путем, отличным от описанных методов. Относительный коэф. затухания ψ находится в тесной, хотя и не вполне выясненной, зависимости с пластич. частью деформации, которая имеет место в пределах упру-
Т а б л. 3.—О т н о с и т е л ь н ы и коэфициент гости. Если предел упругости найден с точностью до 0,003% (что соответствует международным нормам), то остаточная деформация равна ερΐ=0,003%. Для мягкой стали упругое удлинение в пределах упругости не превышает
ел ~ 12-106 i ооо ’ ОД/о· (8)
Отсюда доля пластич. деформации в пределах упругости составляет или 3% общей деформации. По опытам Фёппля, Беккера и др. отношение λκψ колеблется очень значительно, среднее его значение м. б. взято между 0,16 и 0,23 для железа и стали, приблизительно 0,2, то есть
Ψ=5 λ. (10)
Величина ψ м. б. найдена также по кривой колебаний (в координатах <р и ί). Пусть колеба ние подчинено гармонии. закону, тогда поглощаемая в данный момент энергия равна:
Τ=ΑφΙ, (И)
где А—постоянная, ςρ0·—амплитуда. За бесконечно малую часть 2-го колебания поглощае-
dT
мая энергия увеличивается на и следовательно относительный коэф. затухания равен
_ dT 1 _ dlnT _ 2А<Р0 df0_odln<p0 /10Ч ψ dz Τ dz Αφ% di Λ dz
Но dd°y°=Const в затухающих колебаниях и
| Z=n Z—П | ||
| 1 lny„=C 1 z | (13) | |
| 0 0 | ||
| ИЛИ | In 9>„-1п <р0=Сп, | (14) |
| и далее | In — | |
| С=—δ,
п ’ |
(15) |
где δ—логарифмич. декремент колебаний. Наблюдая Ю последовательных колебаний или ме нее для любого случая, определяем — и затем
<Ро
In —= δ. По ур-ию (12) находим »/>=2<5. Поэтому,
<Ρθ
определив ψ по отношению (12) или (10), находим & и, если желательно, &0. В табл. 3 сведены коэф-ты затухания ψ при пределе усталости. затухания при пределе усталости.»
Выбор материала на основании объёма петли гистерезиса представляет верный ход при конструировании машинных деталей, но не решает окончательно вопроса об их обязательной прочности в работе, т. к. петля гистерезиса находится в большой зависимости и от формы сечения детали [ур-ия (6) и (7)]. Коэф. С0 Д. б. найден опытом для данной конструкции. Принимают для полого вала из отожженной углеродистой стали С0=1675-КГП, для целого вала С0=500· Ю “, если величина деформации (у0) находится в пределах ок. 0,0015—0,0020. Очевидно полная работа, к-рую воспринимает упругое тело с средним коэф-том затухания $ за один цикл и превращает в теплоту без изменения внутренней структуры и притом в течение какого угодно продолжительного времени, будет равна:
И„=7 (16);
где 7—объём детали в см3, & — средний коэф.
| Материал |
Химический состав, % | °s,
кг/мм2 | V
кг/мм“ | <5,
о /о | Of,
кг/мм“ | xpf | Of | ||
| а$ + °в | °Б | ||||||||
| Чугун.. | 3,5С; | 0,6Мп; 2,0Si; 0,5Р | 28 | 6,5 | 1,76 | 0,23 | |||
| Заклеп. железо. | 0,08С | 0,5Mn; 0,12S | 29 | 40 | 26 | 25 | 0,26 | 0,36 | 0,62 |
| С.-м. сталь .. | 0,34С | 0,6JMn; O.lSi | 35 | 53 | 21 | 25 | 3,37 | 0,28 | 0,47 |
| Пруж. сталь.. | 0.43С | Ι,δΜη; 0,12Si | 54 | 75 | 22 | 32 | 1,07 | 0,25 | 0,43 |
| Пруж. сталь.. | о,53С; | 0,53Mn; i,73Si | 43 | 72 | 16 | 37 | 0,01 | 0,32 | 0,51 |
| Нике л, сталь.. | 0,38С | 0,73Mn;0,21Sl;l,7Ni | 85 | 93 | 18 | 50 | 0 | 0,28 | 0,52 |
| Хромоникелевая сталь. | о,14С; | 4,7Ni; l,0Cr | 85 | 91 | 19 | 60 | 0 | 0,34 | 0,66 |
| Хромоникелевая сталь. | 0,17 С | 3,8Ni; l,lCr | 47 | 78 | 26 | 45 | 0,65 | 0,36 | 0,58 |
| Латунь.. | — | 33 | 47 | 13 | 15 | 0 | 0,20 | 0,34 | |
| Медь.. | — | 29 | 31,5 | 17 | 9 | 0 | 0,15 | 0,29 | |
| Электрон .. | -- | — | 23 | 18 | 9 | 0 | — | 0,39 | |
| Алюминий.. | -- | 11 | 13,5 | 10 | 5,5 | 0 | 0,22 | 0,41 | |
| Дуралюминий.. | --- | 22 | 38 | 13 | 14,5 | 0,15 | 0,24 | 0,38 | |
* Sachs, Handbuch fur Physik, В. 5.
затухания по формуле (6) или (7) для полого и целого цилиндра с круглым сечением, или по табл. 2 или 3. Сравнивая внешнюю работу, которая передается детали во время толчков или колебаний при наибольшем отклонении от положения равновесия, с величиной 110, можем определить величину напряжения детали и следовательно установить действительный запас прочности ее. Для 6-цилиндрового мотора, например с симметричным расположением цилиндров, избыточный крутящий момент на валу (против среднего) м. б. представлен рядом с точностью до 3-го члена:
AM=εΜ0 cos (3 α + β), (17)
где εΜ0 — амплитуда избыточного момента, М„—средний момент, а—угол поворота вала, β — фазовый угол. Угол кручения во время резонанса выражается рядом:
φ=<Ро cos (з a i- β + · (18)
Поэтому величина избыточной работы будет:
2π
А =J AM άφ =3 Μ0φ0επ. (19)
О
Работа внутренних сил должна возрасти на величину
ηο=Α=3πεΜοΨο (20)
и при отсутствии внешних сопротивлений должен быть равна объёму петли гистерезиса, то есть 3 &V. Отсюда, полагая <p0=^j-, имеем для полого
Бс1Л£1!
3V& > 3 πεΜ„ (21)
ИЛИ
^ (*3(1 —ρ2)£ £< 8γοΜ~0
(22)
Но так как
M0=(l-g*)Rs, (23)
где Rs—расчетное напряжение, то 2&
ε
πγο (l+e2) Rs
Полагая— si (7, имеем: Уо
2Gв
ИЛИ
ε<
π(1 + qz)tRs2 GC0rlU
лНе
(24)
для’полого вала. Пусть во время колебаний напряжение не должно превышать допустимого в 2 раза, то есть тогда
ε <
2 GCp л
2 7/зж!/з
(26)
Rs>
(27)
•2 7C?G3
Для Се=1675 -10-11 и G=0,8-106 кг/см2 имеем: Rs > 10εε3. (28)
Если ε=0,17, то Rs> 173-10 6 -105=500 килограмм/см2: допустимое напряжение должен быть не менее определенной величины для заданной амплитуды из быточного момента; чем выше наибольший момент по сравнению со средним, тем лучший материал должен быть выбран.
Относительный коэф. затухания у> имеет большое значение в теории упругого демпфера (так называется упругое тело различной формы, которое присоединяется ^
к основным деталям для амортизации их колеба- |
ний в целях полного ус- ^
покоения). На фигуре 13 дана схема упругого демп-
| i | демпфер | |
| 1 Вал | m | md |
| * | — ι —i |
Т Го
Фигура 13.
Фигура 14.
фера вала двигателя. Если преобразовать петлю гистерезиса в равновеликий эллипс, то объём ее будет равен:
#=jiy0T0tga, (29)
где Уо—наибольший угол сдвига, т0—наибольшее напряжение в эквивалентном эллипсе (фигура 14). Площадь тр-ка ОАВ—величина энергии в единице объёма в случае изменения по прямой—равна
Uo=ir· (30)
Поэтому относительный коэф. затухания равен V’=^=2jrtg а, (31)
или tg α= —, то есть зависимость между напряжением в петле и напряжением по прямой Гука определяется коэф-том затухания. В виду того· что для эллипса имеют место следующие соотношения:
yi=y0sin(ot и T=j5§5Sin(a)i + а),
получим
(32)
где А =^—постоянная величина, отличная от модуля сдвига. Для демпфера в виде цилиндра с круговым сечением ур-ие колебаний при кручении будет иметь вид:
-Мх + Мх+(fa -μΙ0άχ^=0.
(33)
Здесь μ—удельная масса цилиндра, 10—полярный момент инерции сечения цилиндра, (Мх — ~Μχ+Λχ)—момент от гистерезиса, амплитуда.
Отсюда очевидно можно положить:
л д“Р ^ = i?«aE
M,=^r*=—0 (у( + ^~
ro ro V1 2 πω
-мх
. _ ΛΙο (r, уг-о
Г0 0 дхЬ 2 πω
Тогда придем к ур-ию:
Эуд Si ) *
дг<Р πω dx^dt)
ч
+ — · дх2 2 πω dxzdt
)
δ2φ Λ
А* Д75=0;
(34)
Ψ и А находятся в зависимости от высоты напряжения для одного и того же материала. Если считать их постоянными, то интеграл ур-ия (34) м. б. представлен в виде:
φ =φβ (a sin cot + β COS ωΐ),
(35)
причем
α= е
/j>qx
(A sin ωρχ -f В COS ωρχ) +
_!_ е-“8ж (Η sin ωρχ -)- C cos ωρχ); β=еш9Х (В sin ωρχ — A cos ωρχ) +
Jr e~mqx (A cos ωρχ — C sin ωρχ);
H=sin ωρί;
В=е~2<“зе + cos 2 cupi;
C=e2<u?e + cos 2 ωρί;
В=В + C;
*-hVb P=Vl’
φ0—амплитуда места закрепления демпфера. Пограничные условия:
ψχ-0=<Ро sin ωί; Ш Iχ~Γϋ при любш 1 (свободный конец цилиндра без напряжений). Для ψ —0 имеем свободное колебание самого демпфера, частота которого в резонансе с местом закрепления равна по ур-ию (35)
«<.=271/4· (36)
2п
Из ур-ия U0=f Мх άφ найдем величину рабо-
0
ты, поглощаемой демпфером за цикл:
1 α=πψΙΟΛν. (37)
Здесь обозначены:
Zip zn — siHZTC
1 — __.
η ΑΙ о.
4 cos2
ψ+{^)
-τ, ζ=—=* ωα
действительная угловая скорость демпфера круговая частота свободных колебаний цилиндра демпфера (без гистерезиса)
В случае резонанса «0 =
8π2 φξθα
Ψ
(38)
Включение демпфера на вал, свободная частота которого равна £, где с
G(вала и т—ПрИве.
т ’ ’ 1В____
денная масса на конце вала вблизи демпфера, приводит амплитуду колебаний вала к величине
φ=-, -М*---- _(39)
V (c-mmZ-Cd-u)· + (km + CdV)2
где Ме—амплитуда избыточного момента на валу,
jrzsin zn
U=-
4 COS2 — +
(т)2
к—коэф. внешнего сопротивления вала, остальные величины известны. На фигуре 15 представлено изменение φ в зависимости от числа оборотов вала и относительной величины массы демпфера. Легко усмотреть, что резонанс наступает для каждого значения дважды; абсолютная величина амплитуды при известном резонансе дает указание относительно решения вопроса: включить демпфер или нет. Размеры демпфера в случае настройки его работы в резонанс с ва лом для определенного числа оборотов последнего можно найти сл. обр.:
i i k/πιω вала
1 ψ/2π ’
_ тл2 c’d _ ту,а т<г 1 ‘ с 8х ’
су2 2 π2κ9
md=pl0l.
(401
Если при тл демпфер нагревается очень быстро и выше нормы, работа его в консонансе с ва
лом невозможна, и размеры демпфера должен быть установлены по ур-ию (37), причем амплитуда колебаний определяется по ур-ию (39) для известного пульсирующего момента Ме. Послед
ний отыскивается гармонии, анализом кривой моментов двигателя. На фигуре 16 сделано сравнение кривых амплитуд двигателя — одной, полученной из опыта, другой—расчетом на основании приведенных ур-ий.
Лит.: Иоффе А., Физика кристаллов, М.—Л., 1932; Кузнецов В., Физика твердого тела, Томск, 1933; М о о г е A. and Kommers J., The Fatigue of Metalls, L., 1927; Gough H., The Fatigue of Metalls, L., 1924; Lehr E., Die Abkiirzungverfahren zur Er-mittelung d. Schwingungsfestigkeit von Materialen, Stg., 1925; Lehr E., Schwingungstechnik, B., 1930; Sachs G., Handbuch d.experim. Phys., hrsg. von W. Wien u. F. Harms, Band 5, B., 1932; Graf 0., Die Dauerfestig-keit der Werkstoffe u. d. Konstruktionselemente, B., 1929; Warburg E. u. Heuse W., «Verh. d. deut-schen Phys. Ges.», Brschw., 1915, B. 17, p. 212; Popple-well W., «Engineer», 1916, 121, p. 339; Wart en-b e r g H., «Verh. d. deutschen Phys. Ges.», Brschw., 1918, B. 20, p. ИЗ; К u n d s e η M., «Ann. d. Phys.», Lpz., 1915, B. 47, p. 697; Bennewitz K., ibid., 1919, B. 59, p. 193; Bennewitz K., «Phys. Ztschr.», Lpz. 1920, B. 21, p. 703; Mark K. H„PoIanyi M. u. Schmidt E., «Ζ. f. Phys.», Lpz., 1922; V о 1 m e r M.,
«Phys. Ztschr.», Lpz., 1921, B. 22, p. 646; Tolmer M., «Ztschr. f. Physik», Lpz., 1921;Yolmer 11., ibid., 1921, 7, p. 1 u. 13; P о 1 a n у i M., «Ztschr. f. Elektro-chemie», Lpz., 1922, B. 28, p. 16; M a s i n g &., «Wiss. Veroff. aus d. Siemens-Konz.», B., 1922, H. 3; А I t e rt-h u ш Η., «Z. f. Elektrochemie», Lpz., 1922, B. 28, p. 347; B e η n e w i t z, «Phys. Ztschr.», Lpz., 1924, B. 25, 17, p. 417; M a u к s c h W., «Ilitt. d. Kais. Wilh. Inst. f. Yletallkunde», B., 1922, 1, p. 41;Feussner 0. u. R a m b, «Ztschr. f. Metallkunde», B., 1927, 19, p. 115; Pert! E., Die Bestimmung d. Baustcffdampfung nach d. Verdrehungsausschwingverfahren, Sammlung Vieweg, Brschw., 1928, H. 91; F δ p p I Ο., «Z. d. VDI», 1928, B. 72, p. 1293; В e с к e r E. u.Fippl 0., «Forsch. Arb.», B., 1928, H. 304; S p a t h W., «Ztschr. i. ang. Mathem. u. Mechanik», B., 1927, p. 360; Voigt E., «Z. t. techn. Phys.», Lpz., 1928, 9, p. 321;Geller, «Arch. f. Eisenhiittemvesen», 1928, p. 257; J e n к i n C., «Engineering», 1922, Ili, p. 603; ibid., 13i, 612; M a i-
1 a n d er R., «Forsch. Arb.», B., 1922. H. 295; «St. u. E.», 1924, H. 21—25; A d e r s, «Mitt. Forsch. Inst. d. Vereinig. Stahlwerke», 1929; Boudouard M., «Bulletin de Ia Societd d’encouragement», P., 1910; F δ p p 1 O., Becker E., v. Heydekampf, Metallwirtschaft, 1929; Houdremont E. u. Ilailander R., «Kruppsche llonatshefte», Essen, 1929; Ros, Verh. des
2 int. Kongresses t. techn. Mechanik, Delft, 1926; R o-
wett F., «Proceed, ot the Royal Society of London», 1924, Ser. A., v. 89; S t г о in e у e r C., «Engin.», L., 1915;Lud vik P., Schwingungsfestigkeit, «Ztschr. d. osterreich Ingen. u. Arehit.-Vereins», W., 1929, B. 81, p. 403; Kuntze W., «Mitt. d. deutschen Material-priifungsanstalten», B., 1930, Sonderheft 14; F б p p 1 O., «Z. d. VDI», 1932, B. 76, p. 1129; T h u n A., ibid., 1931, B. 75, p. 324; «Ztschr. f. angew. Mathem. u. Mechanik», B. 1928 — 1933. C- Лебедев.