Динамические и статические нагрузки: «Чем динамическая нагрузка отличается от статической?» – Яндекс.Кью

Содержание

Статическая или динамическая нагрузка?

Люди бегают. Они считают, что бег единственный способ для достижения желаемого результата, как правило, снижения веса.

Да, это так. Но, опять же, не совсем. Динамичная нагрузка далеко не единственный способ держать себя в отличной физической форме. Бег – это движение, динамика, тело постоянно меняет свое положение, бег требует выносливости и силы. Для бега нужно пространство. Можно ли, выполняя статические упражнения, прокачать и нагрузить мышцы? Ответ: да!

Статическая нагрузка против динамической

К статике мы относим такое положение тела, при котором нельзя шевелиться, тело должно замереть в определенном положении. Яркий пример, упражнение планка. Данное упражнение является самым эффективным для тренировки мышц пресса, также спортсмены его любят за то, что одновременно с брюшной мышцей работают руки и спина. Выполняется упражнение следующим образом: принимаете позу планки, при этом тело должно быть идеально ровным.

Поясничный прогиб при выполнении упражнения обязательно убирается. Напрягаются мышцы пресса, спины, рук. В таком положении необходимо провести минимум минуту. Натренированные люди выполняют его гораздо дольше. Вот она статика в чистом виде!

Статические упражнения отличный конкурент динамическим

Хатха йога – яркий пример статики. Нет ни бега, нет динамичных движений. Лишь ровное дыхание через нос, плавность в движении и фиксация поз. Выносливость приобретается и с йогой тоже. При чем невероятно эффективно, кто не уверен предлагаю попробовать. А, соответственно, и со статической нагрузкой.

Динамическая нагрузка представляет собой движение. Статическая нагрузка характеризуется спокойствием статуи. Динамика меняется, статика неподвластна движению. Не существует разницы между ними в качестве проработки той или иной части тела или группы мышц. Лишь место играет роль. Статическая нагрузка идеальна в замкнутых пространствах, в квартирах, спортивных залах.

Динамическая нагрузка требует пространства, свободу движения. Упражнения со статической нагрузкой можно выполнять дома, для них не требуется много места. Возвращаясь к Хатха йоге, хочется добавить, что индийские йоги выделяются своей выносливостью, поражающими до онемения способностями, непоколебимым здоровьем.

Вывод: статическая нагрузка ни чуть не уступает динамической. Некоторые статические упражнения даже наиболее эффективны. Используйте статическую нагрузку наряду с динамической и тогда тренировки будут эффективными, разнообразными, более экономичными по времени.

Нагрузки динамические статические — Энциклопедия по машиностроению XXL

Эквивалентная нагрузка динамическая статическая Рц= [c.158]

Концентрация напряжений может существенно влиять на общую прочность бруса в случае действия динамической нагрузки. При статической нагрузке и пластичном материале ее можно в расчетах не учитывать, ограничиваясь определением основных напряжений. [c.215]

В зависимости от характера приложения сил во времени различают нагрузки статические и динамические. Нагрузка считается статической, если она сравнительно медленно и плавно (хотя бы в течение нескольких секунд) возрастает от нуля до своего конечного значения, а затем остается неизменной. При этом можно пренебречь ускорениями деформируемых масс, а значит, и силами инерции. [c.35]

Динамическими называются нагрузки, изменяющиеся во времени с большой скоростью (например, ударные нагрузки). Действие таких нагрузок сопровождается возникновением колебаний сооружений. При колебании же вследствие изменения скорости колеблющихся масс возникают силы инерции, пропорциональные (по второму закону Ньютона) колеблющимся мас-са.м п ускорениям. Эти силы инерции могут во много раз превосходить те же нагрузки, приложенные статически. [c.11]

По способу приложения силы делятся на статические и динамические. Статические нагрузки медленно возрастают от нуля до конечного значения, после достижения которого их величина не изменяется. Динамические нагрузки подразделяются на ударные и повторно-переменные, изменяющиеся с течением времени обычно по периодическому закону. [c.180]

На практике влияние динамической нагрузки, как правило, учитывается с помощью динамического коэффициента К ,. Для получения максимальных значений динамических напряжений и перемещений динамическая нагрузка заменяется статической, а найденные от нее напряжения

[c.54]

Из анализа формул (23.19) и (23.20) видно, что при равномерно распределенных напряжениях, одинаковых во всех сечениях стержня, величина динамических напряжений зависит не только от площади F его поперечного сечения, как это имеет место в случае действия статической нагрузки в статически определимых системах, но и от длины / и модуля упругости Е материала стержня, т.

е. можно сказать, что динамические напряжения в стержне при ударе зависят как от объема, так и от качества его материала. При этом чем больше объем упругого стержня, подвергающегося удару (чем больше энергоемкость стержня), тем меньше динамические напряжения. [c.694]

По характеру изменения во времени нагрузки разделяют на статические и динамические. Статическая нагрузка прикладывается к телу в течение большого промежутка времени так, что ускорениями точек тела (следовательно, и возникающими силами инерции) можно пренебречь. Динамическая нагрузка меняет свою величину и положение (движущаяся нагрузка) в сравнительно короткий промежуток времени.

[c.6]

Какая нагрузка называется статической, какая — динамической [c.8]

При статическом действии силы оба бруса равнопрочны, так как наибольшие напряжения (при расчете без учета концентрации напряжений) в каждом из них а = Р1Р. При ударном же действии нагрузки динамический коэффициент, по приближенной формуле (14.16), для первого бруса

[c.518]

Большое значение для поведения материалов под действием механической нагрузки может иметь характер приложения нагрузки. Различают статическую — плавно возрастающую — нагрузку и динамическую — прилагаемую внезапно, в виде рывка или удара.-Хрупкие материалы сравнительно легко разрушаются под действием динамических нагрузок, хотя многие из них обладают большой прочностью по отношению к статическим нагрузкам. Пластичные материалы в ряде случаев постепенно увеличивают деформацию при длительном приложении сравнительно небольшой статической нагрузки, это называется текучестью иод нагрузкой. Например, свободно подвешенный образец полиизобутилена даже при нормальной температуре в течение нескольких часов может заметно деформироваться под действием собственного веса.

[c.149]

По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические. Статической нагрузкой будем называть нагрузку, возрастающую медленно от нуля до некоторого определенного максимального значения и далее остающуюся постоянной или меняющуюся очень незначительно. [c.14]

Примером статической нагрузки или статического действия нагрузки является действие висящего на цепи груза. Это действие остается статическим, если груз будет подниматься цепью с постоянной скоростью, т. е. с ускорением, равным нулю. Но тот же груз, поднимаемый цепью с ускорением, будет действовать на цепь динамически. Для расчета цепи в этом случае мы должны учесть не только вес груза, но и силу инерции груза. Эта сила инерции может быть значительно больше, чем вес самого груза.

[c.337]

Нагрузка динамическая 8 — 1021 — Нагрузка дополнительная 8 — 1020 —Нагрузка от сил тяжести 8 — 1020 — Приводы индивидуальные 8 — 1022 — Статический момент 8—1021 — Усилия 8— 1020 —Шаг 8—1020 [c.245]

Нагрузки статические и динамические. Статическое нагружение конструкции характеризуется постепенным нарастанием нагрузки до ее конечного значения. При этом силами инерции без ущерба для точности расчета можно пренебречь.

[c.16]

В зависимости от изменения во времени нагрузки подразделяются на статические и динамические. Статические нагрузки, а следовательно и статическое нагружение, характеризуются малой скоростью изменения своей величины, А динамические нагрузки изменяются во времени с большими скоростями, например при ударном нагружении. [c.25]

п. Поверхностные нагрузки распределены по значительным участкам и являются результатом взаимодействия различных конструктивных элементов одного с другим или с другими физическими объектами (например, давление жидкости или газа на стенки сосуда, давление ветра на оболочку градирни и т.п.). Если силы действуют на небольшую поверхность конструкции, то их можно рассматривать как сосредоточенные нагрузки, условно приложенные в одной точке. По характеру действия нагрузки можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка возрастает от нуля до своего номинального значения и остается постоянной во время эксплуатации конструкции. Переменное, или динамическое, нагружение — нагружение, изменяющееся во времени. Часто встречающимся видом переменного нагружения являются циклические нагрузки, характеризующиеся периодическим изменением значения и/или знака. Модели нагружения должны учитывать воздействие полей и сред. Наиболее существенным является воздействие температурного поля. Изменение температуры элементов конструкций вызывает температурные деформации.

Если они не удовлетворяют уравнениям совместности деформаций, то в элементах конструкций возникают температурные напряжения, значения которых часто оказываются соизмеримы со значениями напряжений, возникающих от воздействия внешних сил. Кроме того, изменение температуры влияет на механические характеристики конструкционных материалов. В некоторых случаях приходится учитывать влияние нейтронного облучения, электромагнитного поля, воздействие коррозионных сред. [c.401]

Нагрузки. На статическую прочность валы рассчитывают по наибольшей кратковременной нагрузке, повторяемость которой настолько мала, что не может вызвать усталостного разрушения. При назначении ее расчетной величины исходят из наиболее тяжелых реально возможных условий работы машины, учитывая при этом динамические и ударные нагрузки. [c.102]

Под жаропрочностью понимают свойство металлов при высоких температурах сопротивляться деформации и разрушению при действии приложенных напряжений [4]. Как и обычная прочность, жаропрочность должна быть обеспечена в условиях самых разнообразных схем напряженного состояния, обусловленных эксплуатацией котельного оборудования статического приложения растягивающей или изгибающей нагрузки, динамического воздействия внешних сил, приложения перемещенной нагрузки и т. д. Жаропрочность котельных материалов оценивают по результатам длительные испытаний на растяжение или изгиб при высоких температурах. Основными характеристиками жаропрочности являются предел ползучести и предел длительной прочности. Жаропрочность зависит от химического состава и структуры. Структура, в свою очередь, зависит от технологии изготовления детали и обработки. [c.45]

Под словами увеличить работоспособность подразумевается и повышение предела усталости, и увеличение критической силы, то есть именно несущей способности стержня по отношению к нагрузке, как статической, так и динамической (знакопеременной). [c.108]

Нагрузка на режущие инструменты в зависимости от рабочего процесса может носить статический или динамический характер. Так, например, при непрерывной обработке резанием, при токарной обработке высокопрочных материалов нагрузка имеет статический характер. В прерывистых операциях резания, например при чистовом фрезеровании, долблении или при использовании дисковой фрезы, нагрузка на инструмент имеет динамический характер. Кроме того, нагрузка циклически изменяется, повторяется, что вызывает усталость. Очень опасными для инструмента являются также быстро изменяющиеся, повторяющиеся сложные нагрузки, порождаемые вибрацией. [c.20]

Можно показать, что дополнительный динамический прогиб, вызываемый выбоиной, пропорционален о и зависит от величины отношения TJT, где Т—период вертикальных колебаний колеса, возникающих под воздействием на него рельса как пружины, а Tj—время, в течение которого колесо проходит выбоину. Наибольший дополнительный прогиб, равный 1,47 S, получается при скорости, соответствующей Т 1Т=2/3. Отсюда можно заключить, что дополнительное динамическое давление, являющееся результатом выбоины, равно приблизительно нагрузке, производящей статический прогиб рельса, равный 1,5 3. Мы видим, что сравнительно малая выбоина производит при определенных скоростях весьма заметный динамический эффект. [c.519]

Эквивалентная нагрузка динамическая Р = Х . статическая [c.138]

Эквивалентная нагрузка динамическая P==V.F статическая Рц= г [c.141]

Эквивалентная нагрузка динамическая Р статическая Р = Р . [c.149]

Эквивалентная нагрузка динамическая Я статическая Р. 0= — [c.149]

Эквивалентная нагрузка динамическая P = VF , статическая Р(, [c.158]

Степень использования грузоподъемности вагонов характеризуется его нагрузкой. Различают два вида нагрузок, а именно нагрузку статическую и нагрузку динамическую. Статическая нагрузка является показателем, характеризующим качество использования грузоподъеме10сти вагонов при его погрузке, и выражается числом тонн груза, приходящегося в среднем на один вагон. Динамическая нагрузка в отличие от статической характеризует степень использования грузоподъемности вагона с учетом расстояния пробега вагона и определяется как частное от деления выполненных тонно-километров на вагоно-километры пробега и выражается количеством тонн груза, приходящегося на вагон на всем пути следования. [c.350]

Эквивалентная нагрузка динамическая статическая Ро- Р г+УоРа- [c.101]

Внешние силы могут быть классифицированы и по другому признаку — по характеру изменения силы в процессе ее приложения. Если сила изменяется очень медленно и возникающие в процессе приложения силы ускорения точек тела очень малы, а следовательно, малы и соответствующие им силы инерции (намного меньше других сил), то ими можно пренебречь и считать, что нагрузка прикладывается статически. Примером является приложение снеговой нагрузки к крыше здания. Другим примером может служить приложение веса кирпичной стены к фундаменту в процессе постепенного ее возведения. Если же ускорения точек тела таковы, что соответствующие им силы инерции не малы по сравнению с остальными, то такое действие называется динамическим. Если ускорения, возникающие в процессе приложения внешней силы, могу быть определены, то можно считать известными и соответствующие им силы инерции. Примером такого случая является подъем кабины лифта. В тех случаях, когда конечное изменение внешней силы и конечное изменение скорости тела, передающего силу, происходит в очень короткий промежуток времени, динамическая нагрузка называется ударной. Обычно про-должителыюсть удара неизвестна, неизвестными оказываются и ускорения. Силы инерции в этом случае можно определить косвенно из энергетических соображений, не выражая их явно через ускорения. Примером ударной является нагрузка, передаваемая молотом на сваю в процессе ее забивки. [c.25]

Важно отметить что жаропрочные материалы работают при раз личных схемах нагружения статических растягивающих, изгибающих или скручивающих нагрузках динамических переменных нагрузках раз личнон частоты и амплитуды термических нагрузках вследствие изме нении температуры динамическом воздействии скоростных газовых по токов на поверхность [c.292]

Испытания при повторно-переменной на1рузке. При этом нагрузка прилагается статически или динамически многократно, чаще всего в условйях изгиба или кручения (реже сжатия или растяжения). [c.12]

Томас Юнг первый показал (см. стр. 116), насколько значительным может быть динамический эффект нагрузки. Понселе, побуждаемый к тому современной ему практикой проектирования висячих мостов, входит в более подробное изучение динамического действия. Пользуясь диаграммами своих испытаний, он показывает, что до предела упругости железный брус способен поглотить лишь малую долю кинетической энергии и что в условиях удара легко могут быть вызваны остаточные деформацип. Для элементов конструкций, подвергающихся ударам, он рекомендует применять сварочное железо, дающее при испытаниях на растяжение сравнительно большое удлинение и способное поглотить, не разрушаясь, большее количество кинетической энергии. Понселе доказывает аналитически, что внезапно приложенная нагрузка вызывает вдвое большее напряжение, чем та же самая нагрузка, приложенная статически (с постепенным возрастанием до полной величины). Он исследует влияние продольного удара на брус и вызываемые таким ударом продольные колебания. Он показывает также, что если пульсирующая сила действует на нагруженный брус, то амплитуда возникающих при этом вынужденных колебаний может значительно возрастать в условиях резонанса, п этим объясняет, почему маршировка солдат по висячему мосту может оказаться опасной. Мы находим у него любопытное истолкование экспериментов Савара по продольным колебаниям стержней и обоснование того факта, что большие амплитуды и большие напряжения могут быть вызваны малыми силами трений, действующими по поверхности. [c.110]

В первой главе (п. 1.1.3) в качестве критерия, разделяющего нагрузки на статические и динамические, названа существенность инерционных сил деформационного движения тела. Если тело закреплено так, что у него нет степеней свободы, то его точки способны совершать движение только вследствие его деформаций. В практике часты случаи, когда деформационное движение является лигаь частью общего движения тела (самолет, автомобиль, детали кривошипно-гнатунного и других механизмов и т. п.). Поэтому прежде всего возникает необходимость разделения общего движения на движение как жесткого тела и деформационное движение. Примеры такого разделения даны в 14.1. А в 14.2-14.5 как пример динамического нагружения рассмотрено поведение упругих систем при ударном нагружении. [c.445]

Типы 2000 и 32000 —см. эскизы соохветственяо к табл. 35 и 36. Эквивалентная нагрузка динамическая Р = У.Р , статическая Рд [c.143]

Статическое и динамическое действия нагрузки

Статическое и динамическое действия нагрузки [c.289]

Учитывая линейную связь между напряжением и деформацией, а также принимая одинаковыми модули упругости при статическом и ударном действии нагрузки, что с достаточной степенью точности подтверждается экспериментом, по аналогии с последней формулой можно установить связь между статическим и динамическим напряжениями [c.627]

На раму троллейбуса действуют статические и динамические изгибающие нагрузки, вызывающие напряжения и (Т .

При пределе текучести условие прочности [c.334]

По характеру действия различают нагрузки статические и динамические. [c.173]

В зависимости от характера действия нагрузки подразделяют на статические и динамические. [c.181]

Нагрузки различаются не только по способу их приложения (распределенные и сосредоточенные), но также по длительности действия (постоянные и временные) и характеру воздействия на конструкцию (статические и динамические). [c.9]

При расчетах деталей наибольшие затруднения нередко вызывают составление расчетных схем, отображающих реальную картину сил их взаимодействия, а также определение значения и характера приложения действительных нагрузок с учетом тех или иных видов их соединения или сочленения. Различают два основных вида нагрузки по характеру их действия статические и динамические. [c.244]

Датчики силы с упругими элементами применяют во многих испытательных машинах для статических и динамических измерений силы, действующей на испытуемый образец. При статическом градуировании такой силоизмерительной системы, установленной в испытательной машине, элементы колебательной системы машины остаются неподвижными, поэтому пос едэ-вательно соединенные испытуемый образец и упругий элемент датчика силы нагружаются одинаково и показания силоизмерителя полностью соответствуют нагрузке, приложенной к образцу. А во время работы машины, когда ее колебательная система находится в движении, показания силоизмерителя уже не соответствуют действительной нагрузке на образец, так как возникают дополнительные инерционные силы, действующие на упругий элемент датчика силы. В зависимости от соотношения масс и жесткостей колебательной системы машины, показания силоизмерителя могут быть как выше, так и ниже нагрузки на образце. Разность между фактической нагру-женностью образца Ро и упругого элемента датчика силы Рд составляет динамическую ошибку. Однако точность измерения динамической нагрузки с практической точки зрения удобнее характеризовать не абсолютной динамической ошибкой, а отношением (%) ее к усилию, действующему на образец [c.39]

Представление зависимостей, учитывающих совместное влияние нелинейных статических и динамических факторов. Для резиноподобных материалов, на которые действует динамическая нагрузка, накладывающаяся на нелинейное статическое нагружение, в работе [3.2] было предложено представить напряжение в виде произведения функции частоты колебаний со и функции деформации X [c.125]

На вагон действуют а) статические нагрузки (постоянные силы) (см. табл. 5) и б) динамические нагрузки (переменные силы) (см. табл. 6). Расчёт выполняется в двух вариантах 1) с учётом только одних статических нагрузок и 2) с учётом совместного действия статических и динамических нагрузок при наиболее неблагоприятном их сочетании. [c.637]

Каждая машина, попавшая к потребителю и включенная в соответствующий производственный процесс, испытывает действие сложной системы внешних и внутренних сил — статических, медленно изменяющихся, и динамических (технологическая нагрузка от выполняемой работы, нагрузка при транспортировке и статическая нагрузка при [c.233]

Динамические характеристики незамкнутых гидромуфт с внутренним тором и черпаковыми трубками не отличаются от статических при i 0,92. Динамические характеристики гидромуфт отличаются от статических (в сторону увеличения передаваемых крутящих моментов) при г 0,92 из-за увеличенного количества жидкости в рабочей полости. Они зависят от характера и времени действия нагрузки. [c.65]

На рис. 62, а приведены статические и динамические нагрузки, действующие в деталях механизма свободного хода, расположенного между насосным и турбинным колесами гидротрансформаторов с осевым турбинным колесом в тяговом режиме. [c.109]

Отношение напряжения оГд, вызванного динамическим действием нагрузки, к напряжению а, вызванному статическим действием той же нагрузки, носит название динамического коэффициента и обозначается /С [c.59]

При ударной нагрузке следует учесть, что напряжения обычно повышаются. Так как и в этом случае напряжения все же обычно вычисляют в предположении статического действия сил, то влияние динамического действия нагрузки приходится учитывать соответствующим увеличением коэ( ициента запаса. [c.60]

Гидродинамические силы. При анализе динамики роторов, опирающихся на подшипники скольжения, необходимо решать совместную задачу теории колебаний и гидродинамики. Гидродинамическая сторона задачи сводится к решению ряда уравнений гидродинамической теории смазки при неустановившемся течении, окончательной целью решения которых, как правило, является определение так называемых статических и динамических характеристик. Статические характеристики определяют кривую стационарных положений цапфы, расход смазки, потери мощности на трение. Динамические характеристики (коэффициенты) определяют действующие на цапфу дополнительные силы, возникающие при малых перемещениях цапфы из стационарного положения. Знание этих коэффициентов позволяет решать задачи устойчивости и линейные задачи вынужденных колебаний при внешних периодических нагрузках, малых по сравнению со статической нагрузкой. [c.160]

Модели нагружения. Эти модели содержат схематизацию внешних нагрузок по координатам, времени, а также по воздействию внешних полей и сред. Силовые нагрузки, действующие на конструкции, можно разделить на три группы 1) объемные или массовые силы 2) поверхностные силы 3) сосредоточенные силы. Объемные нагрузки действуют на каждую частицу внутри тела. К таким нагрузкам относятся собственный вес конструкции, силы инерции, силы магнитного притяжения и т.п. Поверхностные нагрузки распределены по значительным участкам и являются результатом взаимодействия различных конструктивных элементов одного с другим или с другими физическими объектами (например, давление жидкости или газа на стенки сосуда, давление ветра на оболочку градирни и т. п.). Если силы действуют на небольшую поверхность конструкции, то их можно рассматривать как сосредоточенные нагрузки, условно приложенные в одной точке. По характеру действия нагрузки можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка возрастает от нуля до своего номинального значения и остается постоянной во время эксплуатации конструкции. Переменное, или динамическое, нагружение — нагружение, изменяющееся во времени. Часто встречающимся видом переменного нагружения являются циклические нагрузки, характеризующиеся периодическим изменением значения и/или знака. Модели нагружения должны учитывать воздействие полей и сред. Наиболее существенным является воздействие температурного поля. Изменение температуры элементов конструкций вызывает температурные деформации. Если они не удовлетворяют уравнениям совместности деформаций, то в элементах конструкций возникают температурные напряжения, значения которых часто оказываются соизмеримы со значениями напряжений, возникающих от воздействия внешних сил. Кроме того, изменение температуры влияет на механические характеристики конструкционных материалов. В некоторых случаях приходится учитывать влияние нейтронного облучения, электромагнитного поля, воздействие коррозионных сред. [c.401]

Обычно паяные соединения должны противостоять внешним механическим нагрузкам статическим и динамическим с различным временем н знаком нагружения как в обычных, так и высоко илн низкотемпературных условиях. Растягивающие или сжимающие нагружения могут развиваться в изделиях, практически не работающих под действием внешних нагрузок, но испытывающих периодический [c.149]

Действующие на конструкцию нагрузки описываются для расчетных фрагментов и в общем случае являются композициями трех составляющих продольной (в плоскости сечения конструкции), поперечной (в окружном направлении) и динамической. Каждая из составляющих задается отдельно, а их взаимосвязь обеспечивается использованием ссылок. При этом различные продольные составляющие нагрузок могут иметь одинаковые законы изменения в окружном направлении и во времени. Подобный подход позволяет описать различные схемы нагружения изделий осесимметричное, неосесимметричное, статическое и динамическое. [c.332]

При изучении прочности и разрушения деталей, конструкций и машин различают два вида нагрузок статические и динамические. К статическим нагрузкам относят такие, которые постепенно возрастают от нулевых до своих конечных значений, вызывая в теле медленный рост напряжений и деформаций. Здесь в любой момент имеет место равновесие между внешними и внутренними силами. При действии же динамической нагрузки нарушается равновесие между ними. Примером статической нагрузки может служить подъем груза на некоторую высоту с постоянной скоростью (установившееся движение), когда в любой момент времени существует равновесие между грузом (внешняя сила) и натяжением в канате (внутренняя сила). В то же время при неравномерном (например, ускоренном) движении того же груза на [c. 50]

Иными словами, между актом приложения нагрузки и моментом наступления в деформированном материале равновесного состояния проходит достаточно большой отрезок времени. Процессы установления равновесия, временной ход которых определяется перегруппировкой частиц под действием теплового движения, являются релаксационными. Релаксационная природа — основная особенность высокоэластической деформации резины, определяющая ее основные физико-механические свойства. Вследствие релаксационных процессов, протекающих в резине при деформации, проявляются явления ползучести и релаксации напряжения, уровень которых в свою очередь определяет долговечность материала. Проявление того или иного эффекта зависит от режима деформации резины. В зависимости от частоты деформирования различают статический и динамический режимы нагружения, а в зависимости от способа деформирования — режимы постоянной нагрузки или постоянной деформации. [c.25]

Адсорбционный механизм действия [426] проявляется в чистом виде в неэлектролитах, но неполярные жидкости обычно не приводят к охрупчиванию высокопрочных сталей, подвергаемых статической и динамической нагрузкам [427]. Опыты с карбоксильными кислотами показали, что абсорбционное понижение прочности высокопрочных сталей при статических и динамических нагрузках зависит от длины углеводородной цепи в этих соединениях [427]. [c.157]

Токовая и тепловая защита электродвигателей от перегрузки. На крановых фазовых электродвигателях устанавливаются токовые реле мгновенного действия. Токовое реле способно пропускать максимальный ток, соответствующий суммарной (статической и динамической) нагрузке практически этот ток превышает в 2— 2,5 номинальный. Возможна регулировка и на меньший ток. Однако такая защита, обеспечивая сохранность электродвигателя, не предупреждает возможных механических повреждений или опрокидывания крана при его перегрузке. Тепловые реле предупреждают опасный для целости изоляции нагрев обмоток двигателя при режимах работы, которые на практике могут оказаться выше расчетных. Некоторые зарубежные фирмы устанавливают на кранах и мгновенно действующие и тепловые реле. В СССР и США ограничиваются в основном мгновенно действующими реле, считая, что при повторно-кратковременном режиме тепловые реле не всегда могут правильно реагировать на изменение температуры обмоток. При повышенном же режиме работы единственно правильное решение — замена двигателя или принятие мер к недопущению такого режима. [c.13]

В процессе эксплуатации на платформу автомобиля-самосвала действуют статические и динамические нагрузки, зависящие от свойств и расположения перевозимого груза и перекосов автомобиля. Нагрузки можно разделить на следующие виды [c.120]

Однако необходимо иметь в виду, что процесс деформирования при действии ударных нагрузок существенно отличен от деформирования при статических нагрузках. При малых скоростях деформирования температура тела практически остается неизменной, так как она успевает выравниваться по всему телу и с окружающей средой. Наоборот, при ударных нагрузках, прикладывающихся с большой скоростью, такое выравнивание происходить не может, поэтому процесс деформирования происходит практически при постоянном количестве тепла в деформируемом объеме. Таким образом, процессы деформирования при статической и динамической нагрузках происходят в существенно различных условиях. Если первый является изотермическим, то второй следует считать адиабатическим. Эта разница должна сказываться уже при упругих деформациях, так как в случае адиабатического процесса упруго деформирующийся образец охлаждается (объем увеличивается при постоянном количестве тепла). После того как возрастание нагрузки прекращается, образец нагревается и вследствие этого получает добавочную деформацию при разгрузке тот же процесс протекает в обратном порядке, так что диаграмма деформации образует петлю (петля гистерезиса). Еще более заметно сказывается адиабатический характер процесса на пластической деформации, которая сопровождается освобождением значительного количества тепла. В результате этого происходит значительное повышение предела текучести при замедленном упрочнении и относительно малом изменении временного сопротивления. Качественное различие адиабатического и изотермического процессов деформирования можно видеть на схематических диаграммах этих процессов, представленных на рис. 247. Таким образом, характери- [c.441]

По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические. Статические нагрузки прикладываются к конструкциям постепенно и остаются почти неизменными в течение всего времени работы конструкции. Динамические нагрузки действуют непродолжительное время и достигают значительных величин в малый отрезок времени. Их возникновение в большинстве случаев связано с силами инерции. Например, шатун и ползун быстроходного кривошипно-ползунного механизма во время работы получают большие динамические нагрузки от изменения величины и направления скоростей. Значительные динамические нагрузки создаются также на сцепки вагонов при трогании состава с места, на детали пневматических молотков и других машин ударного действия. [c.156]

В случае изгиба при действии ударной нагрузки берут отношение статического и динамического прогибов для определения динамических напряжений [c. 169]

Увеличение мощности при сохранении габаритных размеров вызывает резкое увеличение нагрузки на детали и необходимость соответствующего повышения статической и динамической прочности. С этой целью необходимо широкое применение экспериментальных методов определения фактических напряжений и деформаций. В качестве примера может быть приведена втулка рабочего колеса Куйбышевской ГЭС весом 82 т, которая имеет сложную форму и подвергается действию сложной системы сил. Для ее расчета с помощью экспериментальных методов на моделях из пластмассы были уточнены распределение напряжений, деформации, влияние присоединенных деталей. Для расчета лопасти рабочего колеса был создан уточненный метод, проверенный на модели оптическим методом, а также тензометрическими датчиками кроме того, были исследованы вибрационные свойства лопасти. Это дало конструкторам большой материал для правильного конструирования турбин и снижения их конструктивной металлоемкости. [c.7]

По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические. Статические нагрузки передаются на конструкцию спокойно, плавно, возрастая от нуля до конечного своего значения. Характерным примером статической нагрузки может служить нагрузка от собственной массы элементов, не подвергающихся сотрясению машин усилия, возникающие в конструкциях вследствие предварительных внутренних напряжений, и т. д. Динамическим нагрузкам свойственно резко изменяющаяся во времени их величина, часто со столь же быстрым изменением их направления. К ним относятся инерционные нагрузки, возникающие при разгоне или замедлении перемещающихся масс машин при прямолинейном или вращательном движении (в том числе вызванные и неоднородностью рабочей среды), а также центробежные силы, возникающие при вращении. Динамические нагрузки могут быть пульсирующими, знакопеременными или носить характер единичного импульса, в результате действия которого в конструкции возникают свободные колебания. [c.84]

Во время работы кранов на механизмы и металлоконстрзгкции действуют статические и динамические (инерционные) нагрузки. Инерционные нагрузки возникают в начале движения цри разгоне и торможении, а также вследствие толчков и ударов. На краны, работалощие на открытом воздухе, кроме статических нагрузок от массы груза и конструкций, действуют ветровая нагрузка, нагрузки от массы снега и льда при гололеде. Во время работы механизма подъема наибольшее значение имеют инерционные нагрузки, возникающие при разгоне, подъеме груза и торможении при опускании груза. Величины этих нагрузок во время подъема зависят от первоначального положения груза, так как разгон механизма может начаться либо при удержании груза на весу на натянутом канате, либо при подъеме груза с земли (подъем с подхватом), если барабан приводится во вращение при ослабленном канате, и происходит рывок. Зазоры между звеньями также неудовлетворительно влияют на их работоспособность. При больших зазорах и значительных скоростях относительных движений звеньев возможны удары их друг о друга, что приводит к дополнительному увеличению инерционных нагрузок и снижению надежности узлов и механизмов кранов. [c.145]

Приемке подлежат машины новые, после ремонта или монтажа, а также машины, передаваемые одной организацией другой. При приемке проверяют наличие установленной документации — паспорта, технического описания и инструкции по эксплуатации, а для мащин, находящихся под контролем органов Госгортехнадзора, кроме того, также документации, устанавливаемой этими органами комплектность машины, инструмента и запасных частей техническое состояние машины путем осмотра и испытаний на холостом ходу и под нагрузкой. Машины, на которые распространяются требования Госгортехнадзора, при приемке и сдаче в эксплуатацию подвергаются полному техническому освидетельствованию, включающему статические и динамические испытания. Статические испытания проводят с целью проверки прочности несущей конструкции машины под нагрузкой. При динамических испытаних проверяют действия всех механизмов машины под нагрузкой. [c.18]

При анализе пусков и торможений, а также работы гидропривода в условиях установившейся динамики (раскачка тру а, работа н волне плавучего крана и т. п.) возникает необходимость отображать гидропривод динамической схемой и соответствующей этой схеме математической моделью. При таком подходе Лроцессы в крановых механизмах соответствуют процессам в цепных динамических моделях, свойства которых определяются парциальными свойствами отдельных звеньев и подсистем, включая динамическую xieMy гидропривода 141. На рис. II.2.7 изображена динамическая схема гидропривода объемного регулирования с разомкнутым потоком. Модель внешне напоминает упрощенную принципиальную схему соот]ветствующего гидропривода, связи в котором идеализированы (отсутствуют статическая и динамическая податливость и потери давления в гидромашинах и гидролиниях). При этом утечки и перетечки Qy в гидромашинах, гидроаппаратуре и гидролиниях, определяющие статическую податливость — снижение частоты вращения а выходного звена гидропривода под действием установившейся части Л1о2 нагрузки Mg (/) — имитируются расходом Qy через условный дроссель сжимаемость жидкости и. расширение гидролиний, определяющих динамическую податли- [c. 301]

Размеры намечаемого к применению подшипника могут быть выбраны на основе оценки его грузоподъемности в соответствии с действующими нагрузками, частотой вращения, требуемыми ресурсом и надежностью. Значения динамической и статической грузоподъемности приведены в каталоге. Должны быть выполнены расчеты на статическую и динамическую грузоподъемность. На статическую грузоподъемность расчеты должны быть выполнены не только для невращающихся подшипников или вращающихся при малых частотах вращения (и 10 мин и подверженных действию кратковременных ударных нагрузок или значительной перегрузке. На статическую грузоподъемность проверяют также подшипники, работающие при малых частотах вращения и рассчитанные на небольшой ресурс. [c.226]

Влияние остаточных напряжений на прочность при статических и динамических нагрузках. В первую очередь выясним действие остаточных напряжений в деталях, работающих при однородном напряженном состоянии. Для этого рассмотрим стержень, кривая деформирования материала которого не имеет упрочнения (рис. 8.17, а). В стержне имеются остаточные напряжения (рис. 8.17, б), и он нагружается растягивающей силой N (рис. 8.17, в и г). Если материал работает в области упругих деформаций, то суммарные напряжения стс получаются алгебраическим сложением остаточных напряжений Оост и напряжений от внешних нагрузок ом (рис. 8.17, в). При некотором значении N напряжения во внешних волокнах достигнут предела текучести. При дальнейшем возрастании нагрузки напряжения в этих волокнах увеличиваться не будут, хотя деформации стержня продолжают расти. В данном случае влияние остаточных напряжений сказалось в преждевременном появлении пластической деформации в наружных (растянутых) волокнах. Если бы на стержень действовала сжимающая нагрузка, то пластическая деформация началась бы в срединных (сжатых остаточными напряжениями) волокнах. Влияние остаточных напряжений сказывается на понижении предела пропорциональности и предела упругости (в некоторых случаях и условного предела текучести). [c.294]

Для определения механических свойств металлов и спла )в испытывают стандартные образцы.

Механические испытания в зависимости от характера действия нагрузки могут быть статические, при которых нагружение производится медленно и нагрузка возрастает плавно или остается постоянной длительное время, динамические, при которых нагрузка на образец возрастает мгновенно, и повторно-переменные, при которых изменяются величина и направление действия нагрузки. [c.94]

Подшипники роликов следует рассчитывать по наиболее на-гр уженному горизонтальному ролику, на который действует сумма максимальных внешних и внутренних технологических (послесборочных) нагрузок. На значение и характер внешних нагрузок (рис. 2.25) значительное влияние оказывают скорость движения V и поперечные вертикальные перемещения (колебания) 2 х, /) ленты в пролете, шаг опор /р, распределенная масса ленты и изменяющаяся во времени из-за неравномерности нагрузки неравномерно распределенная по длине ленты масса груза д (х, t). Для упрощения решения задачи ленту рассматривают в виде гибкого с неизменным поперечным сечением элемента, растянутого на каждом участке постоянной силой и не работающего на изгиб. В свою очередь, внешние нагрузки можно разделить на статические и динамические. Прн определении внешней статической нагрузки на ленту, а через нее и на опору насьшной груз, включая и среднекусковой состав, может быть представлен в виде сплошной среды с изотропными свойствами. При транспортировании крупнокусковых грузов или сьшучих грузов с крупными кусками ролики опор, кроме того, воспринимают значительные динамические нагрузки. [c.130]

Изоляция вибрацнонны.х перегрузок нелинейными амортизаторами существенно зависит от того, действуют или нет при этом линейные перегрузки. Поэтому для правильной оценки виброизолирующих свойств нелинейных амортизаторов необходимо иметь упруго-демпфн-рующие характеристики этих а-мортнзаторов, снятые при различных статических и динамических нагрузках и различных частотах иагружения. [c.118]

При статически действующих нагрузках на тело или конструкцию несущая способность определяется значе-иием нреде.тьных интенсивностей нагрузок. При динамически действующих нагрузках для разрушения конструкци » или для того, чтобы вызвать в ней недопусти.лше остаточные перемещения, необходимо приложить к ней импульс нагрузки, значение которого не менее некоторого предельного. Однако при этом существенное влияние на поведение конструкции может оказывать форма гнгаульса и.ли зависимость нагрузки от времени. Целью решения конкретных задач мо кет быть именно определение предельного значершя импульса действующей нагрузки, причем в зависимости от его формы. Решение таких задач сводится к построению зависимости остаточных перемещений и деформаций от величины действующего илшульса при заданно его форме. [c.100]

Виды и классификация нагрузок. Статические и динамические нагрузки.

Воздействия, испытываемые стойкой от согнувшей ее руки (см. рис. 42), доской от груза (см. рис. 44), цилиндрическим стержнем болта при навинчивании гайки гаечным ключом (см. рис. 45) и т. д., представляют собой внешние силы или нагрузки. Силы, возникающие в местах закрепления стойки и опирания доски, называются реакциями.

Рис. 42

Рис. 44

Рис. 45

По способу приложения нагрузки делятся на сосредоточенные и распределенные (рис. 49).

Виды и классификация нагрузок:

Сосредоточенные нагрузки передают свое действие через,очень малые площади. Примерами таких нагрузок могут служить давление колес железнодорожного вагона на рельсы, давление тележки тали на монорельс и т. д.

Распределенные нагрузки действуют на сравнительно большой площади. Например, вес станка передается через станину на всю площадь соприкосновения с фундаментом.

По продолжительности действия принято различать постоянные и переменные нагрузки. Примером постоянной нагрузки может служить давление подшипника скольжения — опоры валов и осей — и его собственный вес на кронштейн.

Переменной нагрузке подвержены в основном детали механизмов периодического действия. Одним из таких механизмов служит зубчатая передача, у которой зубья в зоне контакта смежных пар зубчатых колес испытывают переменную нагрузку.

По характеру действия нагрузки могут быть статическими и динамическими. Статические нагрузки почти не изменяются в течение всего времени работы конструкции (например, давление ферм на опоры).

Динамические нагрузки действуют непродолжительное время. Их возникновение связано в большинстве случаев с наличием значительных ускорений и сил инерции.

Динамические нагрузки испытывают детали машин ударного действия, таких, как прессы, молоты и т. д. Детали кривошипно-шатунных механизмов также испытывают во время работы значительные динамические нагрузки от изменения величины и направления скоростей, то есть наличия ускорений.

Расчет динамических нагрузок на трубопроводы

Трубопроводы относятся к категории энергонапряженных объектов, отказы которых, как правило, влекут за собой значительный материальный и экологический ущерб. Многочисленные отказы на технологических трубопроводах приводят к локальным и масштабным загрязнениям окружающей среды, создают повышенный риск для безопасности персонала и населения. Определяющим критерием экологической безопасности трубопроводов является их надежность – один из основных показателей качества любой конструкции.

Надежность трубопроводных систем испытывается при воздействии как статических, так и динамических нагрузок. Статические нагрузки прилагаются достаточно медленно, чтобы трубопроводная система успела отреагировать и внутренне распределить нагрузки, оставаясь тем самым в состоянии равновесия.

С динамическими нагрузками дело обстоит совсем иначе. Они быстро изменяются с течением времени, и может получиться так, что за время воздействия нагрузок трубопроводная система не успеет внутренне распределить нагрузки, поэтому силы и моменты сил не всегда разрешаются, в результате возникают несбалансированные нагрузки, вследствие чего происходит движение трубы. Поскольку сумма сил и моментов сил не обязательно равна нулю, внутренне наведенные нагрузки могут оказаться разными – выше или ниже приложенных нагрузок.
Ввиду указанной проблемы перед инженерами довольно часто встает вопрос, каким образом учитывать динамические ударные нагрузки и учитывать ли их вообще. Такая постановка вопроса обусловлена как необходимостью сбора дополнительных исходных данных, так и наличием определенных ограничений в различных программных комплексах, поскольку не секрет, что не все программы для расчета трубопроводных систем на прочность и устойчивость позволяют проводить динамический анализ, ограничиваясь лишь статическим (например, программа СТАРТ). Естественным образом напрашивается вопрос, насколько целесообразно в век передовых технологий и широчайших возможностей использовать консервативные методы расчета, основанные на выкладках прошлого столетия, когда и в помине не существовало современных вычислительных ресурсов.
Данная статья ставит целью показать необходимость проведения именно динамического анализа ударных нагрузок в трубопроводных системах. Такой метод расчета полностью оправдал себя в различных международных проектах, в том числе реализованных на территории Российской Федерации.
В подтверждение обоснованности применения современных подходов в сфере программного обеспечения предлагается рассмотреть преимущества двухстороннего расчета трубопроводной системы в одном из наиболее передовых программных комплексах – Hexagon CAESAR II

Рис. 1 Модель трубопроводной системы.

Для сравнительного анализа была выбрана реальная модель трубопроводной системы с выходом на колонну (рис. 1).
В условиях эксплуатации трубопроводная система опирается на строительную эстакаду, а вертикальный выход трубопровода для уменьшения подвижности крепится к колонне фермами. По трубопроводу идет двухфазный поток (жидкость/газ), в котором при определенных скоростях возникает пробковое течение. Пробковое течение характерно для двухфазного потока, где образующиеся волны “собирают” периодически быстро движущийся газ, образуя вспененные поверхностные пробки (рис. 2), которые передвигаются вдоль трубы с большей скоростью, чем средняя скорость жидкости. При таком типе течения пробки могут создавать серьезные, а в некоторых случаях опасные вибрации в трубопроводных системах из-за воздействия высокой начальной скорости пробки в деталях, таких как отвод, тройник и т.п. Чрезмерная вибрация может привести к поломке элементов вследствие усталости металла и эффекта резонанса. Этой проблемы можно избежать путем тщательного расчета на этапе проектирования.

Рис. 2 Пробка.

Произведенный гидравлический расчет выявил возможность появления ударов от пробки на режимах пуска/остановки системы. По результатам расчета, пробковая волна генерируется на вертикальном прямолинейном участке и создает силу удара в двух отводах по ходу движения (рис. 3)

Рис. 3. Место удара пробки.

Системный отклик на данную динамическую нагрузку может быть больше или меньше статической величины силы. Максимальный динамический отклик от ударной нагрузки в любое время равен двойному отклику от статической силы. Отношение динамического отклика к статическому называют коэффициентом динамической нагрузки (DLF). DLF отражает отношения между временем события (временем срабатывания, затухания и продолжительностью) и динамическими особенностями трубопроводной системы – ее собственными частотами.
Зная статическую нагрузку и достоверную частоту трубопроводной системы, можно произвести достоверную оценку системного отклика на воздействие нагрузки. Первоначально рассчитывается сила удара. Ударную нагрузку в трубопроводной системе можно оценить разными способами. Распространено два вида расчета ударной нагрузки от пробкового течения: консервативный – эквивалентный статический и современный – динамический. Рассмотрим их оба.
Консервативный подход применяется для расчета систем в тех программных комплексах, которые не имеют возможностей динамического анализа. Статический эквивалентный метод заключается в простом приложении статической силы и умножении полученного результата на коэффициент динамической нагрузки (DLF) с последующим учетом в статическом расчете. Этот самый простой, самый консервативный метод использует максимально возможный DLF, равный 2 (рис. 4).

Рис. 4. Приложение статической эквивалентной нагрузки.

В рассматриваемом примере для получения корректных результатов расчета были созданы дополнительные сочетания нагрузок для просмотра нагрузок на патрубок колонны и для оценки кратковременных напряжений (рис. 5).

Рис. 5. Сочетание статических нагрузок.
Второй, современный, метод, – динамический анализ по спектру отклика с учетом работы строительной конструкции – используется для точного расчета в программах (таких как, например, Hexagon CAESAR II), позволяющих проводить динамический анализ трубопроводных систем с учетом (или без) работы строительных конструкций.
Обычно в системе существует больше одной формы колебания, и тогда простой статический эквивалентный подход может привести к ошибочным результатам. Отклик на каждую форму колебания должен быть рассчитан и затем объединен, чтобы приблизиться к значению, отражающему полный отклик системы. Для описываемой задачи наиболее подходит Метод спектра отклика (Slug Flow Spectrum). В программе отклик каждой формы рассчитывается на основе своего DLF (рис. 6). Эти модальные отклики объединяются методом SRSS (сумма квадратного корня квадратов) для определения полного отклика системы на воздействие.

Рис. 6. Данные пульсационной нагрузки
Первое, что мы делаем, – создаем профиль спектра. Ударная сила является одним из видов импульсной нагрузки. Поэтому ее величина меняется от нуля до максимального значения, остается постоянной в течение некоторого времени, и далее снижается до нуля.
По результатам произведенного соответственно описанному методу расчета получили, что в двух случаях, действующие напряжения получили близкие расчетные значения, а вот результаты расчета действующих нагрузок на патрубок колонны отличались кардинально (табл. 1-2).
Результаты расчета подтверждают, что, как было сказано выше, статический эквивалентный метод не всегда дает корректные результаты и при расчете проекта может вводить инженеров в заблуждение. Самое опасное, что это приводит не просто к поломкам конструкции и дополнительным финансовым затратам, но и к экологическим катастрофам.
Определяющим критерием безопасности трубопроводов является их надежность. Таким образом, расчетные модели трубопроводов и парков должны строиться с учетом современных передовых методик и с применением комплексных технологий.
Так какой подход лучше?
Большая проблема при статическом подходе к динамическому моделированию состоит в том, что фокус в нем делается на приложенной нагрузке, а не на важных динамических особенностях системы. Эта ошибка приводит ко множеству проблем. Оценка ударной нагрузки при статическом эквивалентном расчете хотя и производится быстро, но она не выделяет динамические сходства
между приложенной нагрузкой и системным откликом.
Динамический расчет по спектру отклика достаточно прост и дает больше важной информации. Он требует большего количества исходных данных, но дополнительные результаты стоят этих усилий. Для понимания полной картины требуется получение спектра отклика. В описанном примере был построен собственный спектр отклика для расчета пробкового течения использованием генератора нагрузок программы, и результаты анализа показали целесообразность проведенного расчета.

Динамические нагрузки — Строительная механика

Колебания являются наиболее распространенной формой движения в природе. Инженерные конструкции могут совершать колебанияя от ветра, землетрясения, работы различных машин и механизмов. Опасность колебаний для сооружений заключается в том, что величины и знаки внутренних усилий при этом постоянно изменяются.

Динамика исследует механические колебания конструкций, рассматриваемых как колебательные системы.

Колебательные системы:

– Диссипативная система – это система, у которой происходит диссипация (рассеивание) энергии.

– Консервативная система – это система, для которой рассеиванием энергии пренебрегают.

Примером консервативной колебательной системы может выступать пружина с закрепленной на ее конце массой (рис. 1). Жесткость пружины r характеризует упругость системы, а масса m – ее инерционные свойства.

Рисунок 1. Консервативная система

Примером диссипативной системы может выступать система, состоящая из пружины, вязкого элемента и массы (рис. 2). Сила сопротивления c, возникающая в вязком элементе, стремится прекратить колебания системы. Вязкий элемент называют демпфером (или амортизатором). Поэтому диссипативную систему по другому называют демпфированной системой.

Рисунок 2. Диссипативная система

Причиной возникновения колебаний сооружения являются динамические нагрузки, которые в отличие от статических изменяются во времени по величине, направлению или положению. Они сообщают массам тел системы ускорения, вызывая тем самым инерционные силы, которые приводят к увеличению колебаний, что в результате может привести к разрушению коснтрукции.

Виды динамических нагрузок:

1) Периодическая нагрузка – это нагрузка, которая воздействует на сооружение через определенный период (причиной выступают различные механизмы: электродвигатели, металлообрабатывающие станки, вентиляторы и др.).

Если их вращающиеся части не уравновешены, то они вызывают гармоническую нагрузку.

Такие механизмы как поршневые компрессоры и насосы, штамповочные машины, дробилки приводят к возникновению негармонической нагрузки.

2) Импульсные нагрузки (взрыв, падающий груз или частяи силовых установок (молотов, копров и др.).

3) Подвижные нагрузки (поезда, автомобили и др. ).

4) Недетерминированные (случайные) нагрузки (ветер, сейсмические и взрывные нагрузки).

При динамическом нагружении деформации сооружения зависят не только от уровня внешних воздействий, но и от уровня возникающих сил инерции, которые противоположны по направлению ускорению а массы m.

Закон распределения сил инерции зависит от расположения масс в расчетной схеме. В динамике принято два вида расчетных схем:

1) расчетные схемы с дискретным расположением сосредоточенных (точечных) масс, движение которых характеризуется конечным числом степеней свободы и описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями;

2) расчетные схемы с распределенными массами, движение которых характеризуется функциями времени и пространственных координат (бесконечное число степеней свободы) и описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

Для анализа колебаний деформируемых систем в основном применяются расчетные схемы с дискретным расположением масс. В таких расчетных схемах все элементы сооружения считаются невесомыми, а их массу заменяют сосредоточенными массами, расположенными в узловых точках. В этом случае выражение для сил инерции получается наиболее простым.

Для одной сосредоточенной массы сила инерции определяется по формуле:

где Z – перемещение массы.

Для нескольких масс:

где J – вектор обобщенных сил инерции;

М – матрица сосредоточенных масс;

– вектор ускорений масс.

Кроме динамических нагрузок и сил инерции на характер колебаний деформируемой системы существенное влияние оказывают силы сопротивления движению. В динамике дискретных систем полагается, что силы сопротивления движению Ф(t) пропорциональны и противоположны скоростям перемещений узлов:

где H – матрица коэффициентов сопротивления.

Т.о., в процессе динамической деформации на узлы колеблющейся дискретной системы действуют суммарные внешние динамические силы P_D, равные сумме заданных динамических нагрузок P(t), вызванных ими сил инерции J(t), и сил сопротивления движению Ф(t):

Особенности влияния динамической и статической физической нагрузки на дыхательную систему младших школьниц Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

ной терапии, что приведёт к улучшению результатов терапии внебольничной пневмонии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Казанцев В.А., Удальцов Б.Б. Пневмония. Руководство для врачей. — СПб.: СпецЛит, 2002. — 118 с.

2. Раков А.Л., Мельниченко П.И., Синопальни-ков А.И., Мосягин В.Д. Диагностика, лечение и профилактика внебольничной пневмонии у военнослужащих МО РФ. — М.: РМ-Вести, 2003. — 82 с.

3. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ «Statistica». — М.: Медиа Сфера, 2006. — 312 с.

4. Синопальников А.И., Зайцев А.А. Анализ состояния пульмонологической помощи в Вооружённых

силах и пути её улучшения // Воен.-мед. ж. — 2008. — Т. 329, №8. — С. 31-40.

5. Стандарты (протоколы) диагностики и лечения больных с неспецифическими заболеваниями лёгких: приказ МЗ РФ от 9.10.1998 г. №300. — М.: Грантъ,

1999. — 40 с.

6. Чучалин А.Г., Синопальников А.И., Страчун-ский Л.С. и др. Внебольничная пневмония у взрослых. Практические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике. — М.: Издательский дом «М-Вести», 2006. — 76 с.

7. ЧучалинА.Г., СинопальниковА.И., СтрачунскийЛ.С. Пневмония. — М.: МИА, 2006. — 461 с.

8. Bartlett J.G., Dowell S.F., Mandell L.A. Guidelines from the Infections Diseases Society of America. Practice guidelines for the management of community-acquired pneumonia in adults // Clin. Infect. Dis. — 2000. — Vol. 31. — P. 347-382.

УДК 612.216.2: 612.744.211: 616-0 5 3.5 Т04

ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ И СТАТИЧЕСКОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА ДЫХАТЕЛЬНУЮ СИСТЕМУ МЛАДШИХ

ШКОЛЬНИЦ

Марсель Муратханович Зайнеев, Нафиса Ильгизовна Зиятдинова, Олег Петрович Мартьянов, Тимур Львович Зефиров*

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Реферат

Цель. Изучение влияния динамической и статической тестирующей физической нагрузки на составляющие конвекционного транспорта газов у девочек, обучающихся в начальной школе.

Методы. В исследовании участвовали 22 девочки в возрасте 9 лет. Функциональное состояние дыхательной системы оценивали по величине лёгочных объёмов и показателям вентиляции лёгких. Пробу изометрической нагрузкой проводили в положении сидя путём сжатия левой рукой динамометра с усилием, равным 50% максимально производимого усилия, в течение 1 мин. Динамическая нагрузка задавалась на велоэргометре и составляла 1,0 Вт на 1 кг массы тела ребёнка. Статистическую значимость различий определяли с учётом критерия Стьюдента.

Результаты. Проведено исследование реакции показателей дыхательной системы девочек 9-летнего возраста на динамическую и статическую нагрузку в начале, середине и конце учебного года. Сравнительный анализ реакции системы внешнего дыхания девочек в начале учебного года показал, что изометрическая нагрузка вызывала увеличение частоты дыхания, а динамическая приводила к снижению данного показателя. В то же время оба вида нагрузки вызывали снижение экономичности дыхания. В середине учебного года изометрическая нагрузка вызывала снижение частоты дыхания и резервной вентиляции лёгких. В целом и в середине, и в конце учебного года система внешнего дыхания девочек 9-летнего возраста в ответ на разные виды нагрузки реагировала адекватными изменениями показателей, свидетельствующими об оптимизации экономичности дыхания.

Вывод. В системе внешнего дыхания девочек 9-летнего возраста наиболее неблагоприятная реакция на статическую и динамическую нагрузку проявилась в начале года снижением экономичности вентиляционной функции лёгких; оптимальная реакция показателей биомеханики дыхательной системы младших школьниц на динамическую нагрузку выявлена и в середине, и в конце учебного года, на изометрическую нагрузку — только в конце учебного года.

Ключевые слова: респираторная система, физическая нагрузка, младшие школьники, онтогенез.

INFLUENCE OF DYNAMIC AND STATIC PHYSICAL ACTIVITY FEATURES ON RESPIRATORY SYSTEM OF JUNIOR SCHOOLGIRLS M.M. Zayneev, N.I. Ziyatdinova, O.P. Martiyanov, T.L. Zefirov. Kazan (Volga Region) Federal University. Aim. To study the influence of different types of physical exercise on components of gases convective transport in junior schoolgirls. Methods. Twenty two 9 year old schoolgirls were included. The functional condition of respiratory system was estimated based on pulmonary function tests and respiratory volumes. Isometric physical exercise test was performed by the left hand compression of a dynamometer with the effort equal of 50% from maximum possible effort within 1 minute. Dynamic physical load was dosed as 1,0 W per 1 kg of body weight while pedalling a stationary exercise bicycle ergometer. Statistical difference between groups was determined using Student’s t-statistics. Results. Influence of dynamic and static physical exercise on respiratory function tests in 9 year old schoolgirls was studied at the beginning, in the middle and at the end of the school year. The comparative analysis of respiratory function tests in 9 year old schoolgirls at the beginning of academic year showed that isometric physical exercise caused the breath rate increase, and dynamic physical exercise led to decrease of this parameter. At the same time both types of physical exercise caused decrease in expiratory time to total breath cycle time ratio. In the middle of the academic year isometric physical exercise caused the breath rate decrease and maximum voluntary ventilation increase. As a whole, both in the middle and at the end of the academic year the

Адрес для переписки: [email protected] 870

respiratory system of 9 year old schoolgirls reacted adequately in reply to different types of physical exercise to optimize the performance. Conclusion. The most unfavorable reaction of respiratory system in 9 year old schoolgirls in reply to static and dynamic physical exercise at the beginning of the academic year was registered as a decrease of expiratory time to total breath cycle time ratio. The optimal reaction of respiratory system in 9 year old schoolgirls in reply to dynamic physical exercise was registered both in the middle and at the end of the school year, to static physical exercise — at the end of the school year. Keywords: respiratory system, physical activity, junior students, ontogenesis.

Состояние системы дыхания во многом определяет возможности адаптации к разным видам деятельности, в том числе к началу обучения в школе [5, 9]. Известно, что организм детей младшей школы находится на границе двух важных периодов развития системы дыхания: 6-7 лет, когда происходит значительное снижение бронхиального сопротивления, что приводит к увеличению объёма вдоха и выдоха, и 10-11 лет — периода интенсивного увеличения объёмов лёгких. Возраст 7-10 лет характеризуется плавными изменениями морфофункциональных показателей. При этом происходит увеличение резервных и функциональных возможностей системы внешнего дыхания [3, 4]. Необходимый уровень минутного объёма дыхания может быть обеспечен только при наличии соответствующего функционального резерва и зрелости механизмов регуляции [3, 10].

При исследовании механизмов адаптации и функционирования дыхательной системы используют различные тестовые физические нагрузки [5, 8, 12]. Есть публикации о реакции дыхательной, мышечной и сердечно-сосудистой систем при физических упражнениях [11]. Исследуют влияние различных видов и интенсивности физической нагрузки в норме [7, 10], при патологии респираторной системы, а также у детей, проживающих в экологически неблагоприятных районах [6]. В большинстве исследований используют динамические нагрузки различной мощности, причём основной упор сделан на оценке функций сердца [3]. В других работах в основном изучают влияние статических нагрузок, характерных для учебного процесса [1].

Целью нашей работы было изучение влияния статических и динамических физических нагрузок на составляющие конвекционного транспорта газов у девочек начальной школы.

В исследовании участвовали 22 девочки (п=22) 9 лет, практически здоровых, со средним уровнем физического развития, обучающихся во 2-м классе общеобразовательной школы г. Казани. В течение года проводили три обследования: в октябре, феврале и мае. С целью исключения влияния суточных и недельных ритмов испытуемых приглашали

в один и тот же день недели, в одно и то же время суток [1]. Использовали автоматизированный кардиопульмонологический комплекс АД-03М на базе «Пентиум I».

Функциональное состояние дыхательной системы оценивали по величине лёгочных объёмов и показателям вентиляции лёгких: жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ), резервному объёму вдоха (РОвд) и выдоха (РОвыд), резервному объёму при спокойной вентиляции лёгких (РВЛ), максимальной вентиляции лёгких (МВЛ), объёму форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1) и отношению ОФВ1/ ЖЕЛ, а также минутному объёму дыхания (МОД), дыхательному объёму (ДО), частоте дыхания (ЧД), отношению времени, затраченного на выдох и вдох, к общему времени выдоха и вдоха (Твыд/Тобщ, Твд/Тобщ). Пробу изометрической нагрузкой проводили в положении испытуемого сидя путём сжатия левой рукой динамометра с усилием, равным 50% максимально производимого усилия, в течение 1 мин. За показатель максимально производимого усилия принимали среднюю величину из трёх попыток. Дозированная физическая нагрузка задавалась на велоэргометре с магнитным торможением и составляла 1,0 Вт на 1 кг массы тела ребёнка, длительность педалирования — 5 мин, частота — 60 оборотов в минуту. Лёгочные объёмы и вентиляционные показатели приведены в системе BTPS (Body Temperature and Pressure Saturated — температура тела, окружающее атмосферное давление в момент исследования, полное насыщение водяными парами). Статистическую значимость различий определяли с учётом t-критерия Стьюдента.

При изучении реакции респираторной системы на разные виды нагрузки для каждого среза в качестве контроля принимали значения параметров внешнего дыхания в состоянии покоя. После динамической нагрузки в начале учебного года у девочек второго года обучения изменялись некоторые параметры внешнего дыхания. Увеличивались ЖЕЛ с 1,55±0,15 до 1,86±0,17 л (р <0,001) (рис. 1), РОвыд с 0,32±0,14 до 0,52±0,16 л (р <0,01). Экономичность дыхания при этом несколько снизилась, о чём свидетельствует снижение соотношения Твыд/Тобщ с 0,53±0,06 до 0,44±0,10 (р <0,05).

Рис. 1. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 9 лет на статическую и динамическую нагрузку в начале учебного года. ЧД — частота дыхания, ДО — дыхательный объём, МОД — минутный объём дыхания, ЖЕЛ — жизненная ёмкость лёгких, ОФВ1/ЖЕЛ — индекс Тиффно, МВЛ — максимальная вентиляция лёгких. Статистическая значимость различий показателей после нагрузки по отношению к исходному показателю (принят за 100%): *р <0,05; **р <0,01.

В исследованиях, проведённых в начале учебного года, изометрическая нагрузка у девочек второго года обучения привела к увеличению ЖЕЛ с 1,55+0,15 до 1,73+0,16 л (р <0,01), РОвыд с 0,32+0,14 до 0,57+0,16 л (р <0,01), уменьшению РОвд с 0,85+0,17 до 0,62+0,16 л (р <0,05). МОД имел тенденцию к увеличению за счёт возрастания ЧД с 16,42+0,61 до 17,09+0,69 в минуту (р <0,05) (см. рис. 1). Зарегистрировано уве-

личение РВЛ/МВЛ с 79,14+0,9 до 84,49+0,65% (р <0,05). Значение Твыд/Тобщ уменьшалось с 0,53+0,06 до 0,44+0,10 (р <0,05), что свидетельствует о снижении экономичности дыхания.

Таким образом, реакция системы внешнего дыхания на динамическую и изометрическую нагрузку у девочек в начале учебного года имела некоторые различия. К примеру, изометрическая нагрузка вызывала увеличе-

Рис. 2. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 9 лет на статическую и динамическую нагрузку в середине года. ЧД — частота дыхания, ДО — дыхательный объём, МОД — минутный объём дыхания, ЖЕЛ — жизненная ёмкость лёгких, ОФВ1/ЖЕЛ — индекс Тиффно, МВЛ — максимальная вентиляция лёгких. Статистическая значимость различий показателей после нагрузки по отношению к исходному показателю (принят за 100%): *р <0,05; **р <0,01.

ние ЧД (р <0,05), а динамическая приводила к снижению данного показателя в аналогичный период времени (см. рис. 1). В то же время, оба вида нагрузки вызывали увеличение ЖЕЛ и РОвыд. РОвд в большей степени снижался (р <0,05) после изометрической нагрузки. После неё в большей степени увеличивалось отношение РВЛ/МВЛ (р <0,05).

Динамическая нагрузка в середине учебного года у девочек второго года обучения не оказывала влияния на значения МОД, ЧД и ДО (рис. 2). При этом отмечалось увеличение ЖЕЛ с 1,52±0,17 до 1,84±0,15 л (р <0,05), РОвд с 0,65±0,15 до 0,88±0,15 л (р <0,05), Твыд/Тобщ с 0,42±0,07 до 0,52±0,09. Зарегистрировано увеличение таких показателей, как РВЛ с 38,73±1,11 до 42,48±1,23 л (р <0,01) и отношение РВЛ/МВЛ с 79,14±0,9 до 84,49±0,65%.

В исследованиях, проведённых в середине учебного года, после изометрической нагрузки было зафиксировано увеличение ЖЕЛ с 1,52±0,17 до 1,62±0,16 л (р <0,01) за счёт увеличения РОвд с 0,65±0,15 до 0,79±0,18 л (р <0,05). Отмечено уменьшение РВЛ с 38,73±1,11 до 24,37±0,97 л (р <0,05) и РВЛ/МВЛ с 81,28±1,09 до 67,65±1,37% (р <0,05). Возрастало отношение Твыд/Тобщ с 0,42±0,07 до 0,52±0,09 (р <0,01), что свидетельствует об увеличении экономичности дыхания.

Динамическая нагрузка в конце учебного года у девочек второго года обучения привела к увеличению ЖЕЛ с 1,57±0,17 до 1,95±0,18 л (р <0,05) (рис. 3), РОвыд с 0,32±0,13 до 0,44±0,1 л и РОвд с 0,74±0,17 до 0,91±0,17 л (р <0,05). Наблюдалось увеличение МОД с 10,75±0,39 до 15,21±0,58 л (р <0,01). Отношение Твыд/Тобщ увеличивалось с 0,47±0,07 до

0,51±0,05 (р <0,05), что свидетельствует о повышении экономичности дыхания.

В ходе исследований, проведённых в конце учебного года, было выявлено, что изометрическая нагрузка приводила к увеличению МОД с 10,75±0,39 до 13,04±0,75 л (р <0,01) при равном участии частотной и объёмной составляющих (см. рис. 3), а также ЖЕЛ с 1,57±0,17 до 1,72±0,13 л (р <0,01), РОвыд с 0,32±0,13 до 0,46±0,17 л (р <0,05). При этом мы зафиксировали существенное увеличение МВЛ с 45,77±1,18 до 54,02±1,23 л (р <0,05). Индекс Тиффно (ОФВ1/ЖЕЛ) возрос с 67,5±1,36 до 80,44±1,03% (р <0,05), что свидетельствует об увеличении лёгочной проходимости. Отношение Твыд/Тобщ изменялось с 0,47±0,07 до 0,51±0,05 (р <0,05), что свидетельствует о повышении экономичности дыхания.

Исследования, проведённые в конце учебного года, показали, что реакция показателей внешнего дыхания на разные виды нагрузки в данной возрастной группе девочек

Рис. 3. Реакция показателей внешнего дыхания девочек 9 лет на статическую и динамическую нагрузку в конце учебного года. ЧД — частота дыхания, ДО — дыхательный объём, МОД — минутный объём дыхания, ЖЕЛ — жизненная ёмкость лёгких, ОФВ1/ЖЕЛ — индекс Тиффно, МВЛ — максимальная вентиляция лёгких. Статистическая значимость различий показателей после нагрузки по отношению к исходному показателю (принят за 100%): *р <0,05; **р <0,01.

также была однонаправленной: и динамическая, и изометрическая нагрузка приводила к увеличению МОД (р <0,05) и ЖЕЛ (р <0,05) (см. рис. 3), причём динамическая нагрузка приводила к увеличению РОвд (р <0,05), а изометрическая вызывала увеличение РОвыд (р <0,05).

ВЫВОДЫ

1. Сравнительный анализ реакции системы внешнего дыхания девочек в начале учебного года показал, что изометрическая нагрузка вызывала увеличение частоты дыхания, а динамическая приводила к снижению данного показателя, оба вида нагрузки вызывали снижение экономичности дыхания.

2. В середине учебного года изометрическая нагрузка вызывала снижение частоты дыхания и резервной вентиляции лёгких. В середине и конце учебного года система внешнего дыхания девочек 9-летнего возраста в ответ на разные виды нагрузки реагировала адекватными изменениями показателей, свидетельствующими о повышении экономичности дыхания.

3. Таким образом, наиболее неблагоприятная реакция системы внешнего дыхания на статическую и динамическую нагрузку у девочек 9-летнего возраста зарегистрирована в начале учебного года.

4. Оптимальная реакция показателей биомеханики дыхательной системы младших школьниц на динамическую нагрузку выявлена и в середине, и в конце учебного года, на изометрическую нагрузку — только в конце учебного года

5. Реакция системы внешнего дыхания девочек 2-го класса на разные виды нагрузки в целом гораздо благоприятнее, чем таковая у первоклассниц [2]. Данный факт можно расценивать как позитивную адаптивную реакцию организма девочек, обучающихся в начальных классах общеобразовательной школы.

Работа выполнена при поддержке проекта РГНФ №12-16-16 000 а (р).

ЛИТЕРАТУРА

1. Батенкова И.В., Горбунов Н.П., Шабунин Р.А. Состояние кардиореспираторной системы младших школьников, адаптированных к статическим напряжениям // Рос. физ. ж. им. Сеченова. — 2004. — Т. 90, №8. — С. 350.

2. Зайнеев М.М., Зиятдинова Н.И., Ситдиков Ф.Г., Зефиров Т.Л. Реакция кардиореспираторной системы первоклассников на различные виды нагрузки в течение учебного года // Каз. мед. ж. — 2008. — Т. 89, №6. — С. 830-834.

3. Соколов Е.В., Кузнецова Т.Д., Самбурова И.П. Возрастное развитие резервных и адаптивных возможностей системы дыхания. Физиология развития ребёнка. — М.: Медицина, 2000. — 184 с.

4. Кузнецова О.В., Сонькин В.Д. Автономная регуляция респираторно-гемодинамической системы у детей 8-11 лет с разной барорефлекторной чувствительностью // Физиол. чел. — 2008. — Т. 34, №5. — С. 106-116.

5. Ferguson C, Whipp B.J, Cathcart A.J. et al. Effects of prior very-heavy intensity exercise on indices of aerobic function and high-intensity exercise tolerance // J. Appl. Physiol. — 2007. — Vol. 103, N 3. — P. 812-822.

6. Marchal F, Schweitzer C, Demoulin B. Filtering artefacts in measurements of forced oscillation respiratory impedance in young children // Physiol. Meas. — 2004. — Vol. 25, N 5. — P. 1153-1166.

7. Ozyener F, Rossiter H.B., Ward S.A., Whipp B.J. Negative accumulated oxygen deficit during heavy and very heavy intensity cycle ergometry in humans // Eur. J. Appl. Physiol. — 2003. — Vol. 90, N 1-2. — P. 185-190.

8. Palange P., Ward S.A., Carlsen K.H. et al. Recommendations on the use of exercise testing in clinical practice // Eur. Respir. J. — 2007. — Vol. 29, N 1. — Р 185-209.

9. Puente-Maestu L, Sanz M.L., Sanz P. et al. Effects of two types of training on pulmonary and cardiac responses to moderate exercise in patients with COPD // Eur. Respir. J. —

2000. — Vol. 15. — P. 1026-1032.

10. Rossiter H.B, Kowalchuk J.M, Whipp B.J. A test to establish maximum O2 uptake despite no plateau in the O2 uptake response to ramp incremental exercise // J. Appl. Physiol. — 2006. — Vol. 100, N 3. — P. 764-770.

11. Stringer W.W., Whipp B.J., Wasserman K. et al. Nonlinear cardiac output dynamics during ramp-incremental cycle ergometry // Eur. J. Appl. Physiol. — 2005. — Vol. 93, N 5-6. — P. 634-639.

12. Whipp B.J. Physiological mechanisms dissociating pulmonary CO2 and O2 exchange dynamics during exercise in humans // Exp. Physiol. — 2007. — Vol. 92, N 2. — P. 347-355.

Тип сил / нагрузок — Разделы 3 и 4 Конструкция и технология 1: 1

(A) Обычно существует 5 различных типов сил:

a) Напряжение

b) Сжатие

c) Сдвиг

d) Изгиб

e) Торсион

Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть некоторые иллюстрации.

YouTube Видео

Приведите пример изгибающей силы, силы сжатия, силы натяжения, силы сдвига и силы скручивания, которые вы видите в нашей школьной мастерской.

В чем разница между силой и нагрузкой?

Когда на конструкцию действует сила, эта сила становится нагрузкой на конструкцию.

Типичная нагрузка, действующая на конструкцию, — это ее собственный вес или сила тяжести. Вес вашего собственного тела — это нагрузка на ваш скелет.

(B) Существует два основных типа общей нагрузки на конструкцию:

a) Статическая нагрузка;

б) Динамическая нагрузка.

Статические нагрузки или силы — это нагрузки, которые не меняются по размеру, положению или направлению.С другой стороны, динамические нагрузки или силы — это нагрузки, которые меняются по размеру, положению или направлению.

Хорошим примером статической нагрузки является вес здания, действующего на землю. Другой пример — автомобиль, припаркованный на стоянке.

Хорошим примером динамической нагрузки является вес движущегося по дороге автомобиля.

Щелкните следующую ссылку, чтобы увидеть больше иллюстраций.

Помимо классификации различных нагрузок на статические и динамические, также важно знать, являются ли нагрузки постоянными или статическими.Мы классифицируем нагрузку как мертвую или находящуюся под напряжением в зависимости от конструкции, которую мы проектируем. Следовательно, в этом смысле он не является общим.

По определению, постоянные нагрузки обычно являются постоянными, а временные нагрузки — непостоянными.

Примеры статической нагрузки включают собственный вес пола, столбов или конструкции крыши.

Примеры живой нагрузки включают жителей здания, обслуживающего персонала на крыше или ветровую нагрузку.

Поскольку временные нагрузки более изменчивы и неопределенны, FS для временных нагрузок выше, чем для постоянных нагрузок.

Давайте посмотрим видео ниже, чтобы проиллюстрировать разницу между статической и динамической нагрузкой:

YouTube Video

Приведите пример статической временной нагрузки и динамической статической нагрузки.

(D) Коэффициент безопасности (FS)

При проектировании конструкции коэффициент безопасности добавляется к нагрузке, которая была оценена для элемента конструкции.Это обеспечит безопасность конструкции при неожиданной нагрузке, неправильном использовании или плохом контроле на стройплощадке во время строительства.

Википедия дает следующее определение:

«Коэффициент безопасности — это термин, описывающий структурную способность системы сверх ожидаемых или фактических нагрузок. предполагаемая нагрузка.

Коэффициент безопасности = Расчетная нагрузка__

Приложенная нагрузка

или FS = _ Предельная нагрузка__

Рабочая нагрузка

При проектировании здания FS может принимать значение из между 1.От 4 до 1,6, в зависимости от нагрузок. Чем более неопределенными являются нагрузки, тем выше FS.

В чем разница между статическими и динамическими нагрузками?

Статическая нагрузка в сравнении с динамической нагрузкой Основное различие между статической и динамической нагрузкой заключается в силах, создаваемых весом объекта. В статическом состоянии нагрузка остается постоянной и не меняется с течением времени. При динамической нагрузке какой-то внешний фактор вызывает изменение силы веса груза.Некоторые из факторов, которые могут повлиять на нагрузку и сделать ее динамической, включают:

Движение : Если держатель груза находится в движении, есть вероятность, что сила, создаваемая распределением веса, может измениться. Это означает, что такие изменения силы необходимо учитывать при перемещении груза с одного места на другое.

Повышенное натяжение : Напряжение возникает, когда две нагрузки сталкиваются друг с другом. Это увеличение может привести к смещению сил веса с одного груза на другой.В результате большая нагрузка оказывает большее влияние на меньшую нагрузку, возможно, даже приводя к ее разбалансировке.

Внешняя сила : Движение воздуха, воды и земли может вызвать смещение груза. Это смещение обычно также вызывает изменения в силе веса. Это означает, что все, что удерживает вес, необходимо отрегулировать, чтобы компенсировать изменяющуюся силу.

Примеры статической и динамической нагрузки Хороший пример статической нагрузки — грузовик с грузом внутри неподвижно сидящий на одном месте.Сила веса груза имеет мало шансов измениться, пока грузовик остается неподвижным. Как только грузовик начинает движение, груз становится динамическим, поскольку сила движения может вызвать смещение груза, изменяя влияние силы веса груза. Если грузовик едет слишком быстро, это может даже вызвать сильное смещение силы груза, что приведет к его падению или, по крайней мере, затруднит движение грузовика по дороге. Кроме того, при остановке сила веса груза может смещаться вперед, что затрудняет столь быструю остановку транспортного средства.

Мост представляет собой еще один пример действующих статических и динамических сил. Вес моста представляет собой статическую нагрузку, поскольку он не меняется со временем, пока ничего не движется по нему или внешние силы, такие как ветер, не движутся против него. Грузовик, движущийся по мосту, создает динамическую нагрузку на мост, увеличивая вес моста при его пересечении. Ветер, дующий на мост, также может изменить силу веса моста, поскольку он перемещает его из стороны в сторону, создавая динамическую нагрузку на мост.Вот почему важно, чтобы инженеры использовали все силы, которые могут быть приложены к конкретному мосту, чтобы спроектировать стабильную и безопасную конструкцию. Еще одна важная сила, о которой следует помнить, — это скручивание, когда любое скручивание моста на ветру вызывает дополнительное напряжение в конструкции, что, в свою очередь, может повлиять на то, какую нагрузку мост может выдержать.

Dynamic Loads — обзор

При производстве текстильных конструкций текстильные материалы (волокна, пряжа) постепенно повреждаются по следующим причинам:

В этом разделе процессы прядения и ткачества с точки зрения динамических и усталостных повреждений процесса Обсуждаются.

Прядение

Прядение состоит из подготовки к прядению и формирования пряжи. Подготовка к прядению представляет собой процессы, в которых волокна превращаются в волокнистую прядь. Формование пряжи превращает эту прядь в пряжу.

Подготовка к прядению состоит из вскрытия и очистки, чесания, вытяжки, гребнечесания и ровницы. Препарат для прядения может вызвать повреждение волокна из-за сильного взаимодействия между рабочими элементами и волокнами. Это повреждение может быть представлено фрагментацией волокна.Степень фрагментации волокна обычно определяется путем тестирования содержания коротких волокон, оценки распределения волокон по длине или оценки прочности пучка.

«Содержание коротких волокон» или SFC произвольно определяется как процент волокон короче 12,7 мм (0,5 дюйма). В некоторых случаях содержание коротких волокон в выходном материале оказывается немного ниже, чем в исходном [30]. Для этого случая простое выражение, основанное на принципе баланса массы для вычисления степени повреждения волокна EFD [%] во время подготовки к прядению, было предложено Эль Могази [30]

7.21EFD = SFCout − SFCinSFCin + WSFCw − SFCoutSFCin

, где SFC _out [%] — это содержание коротких волокон в выходном материале, SFC _в [%] — содержание коротких волокон во входном материале, SFC _w [%] — это содержание коротких волокон в отходах, а W [%] — это процент отходов. Некоторые примеры применения ур. (7.21) приведены в [30].

Крифа [23] исследовал распределение длины 67 узоров хлопковых тюков с помощью измерений AFIS.Для всего хлопка был выявлен локальный пик в диапазоне очень коротких волокон (3,2 мм) (см. Рис. 7.8).

7.8. Распределение длины хлопка с UHM 27,9–28,4 мм [23].

Причина скопления фрагментов волокна, вероятно, связана с поломкой волокна, происходящим во время механической обработки волокна или во время самой процедуры тестирования AFIS. Аналогичный пик был замечен Schneider et al. [31] с использованием метода измерения, основанного на анализе изображений, и было объяснено обрывом волокна во время хлопкоочистки.

Было обнаружено, что одномодальное распределение длины указывает на значительный разрыв хлопковых волокон [23]. Эта картина характерна для незрелого и слабого хлопка, но также может наблюдаться для зрелого и крепкого хлопка, который имеет агрессивную историю обработки (т. Е. Подвергался чрезмерному повреждению). На рис. 7.9 показано изменение распределения по длине хлопка, обработанного путем агрессивного раскрывания.

7.9. Влияние агрессивного механического раскрытия на распределение длин волокон [23].

Форма распределения длины зависит от сопротивления разрушению, присущего волокну; и от агрессивности механических процессов, которым подвергается хлопок. Свидетельства бимодальности, наблюдаемые в распределении длины тюка (хлопка-сырца), по-видимому, коррелируют с высокой устойчивостью к разрыву (более высокая прочность и более зрелые волокна). Подвергание сырого волокна механическим нагрузкам (подготовка к прядению) в результате процесса разрушения, по всей видимости, постепенно разрушает бимодальную структуру распределения, которая смещается в сторону более коротких длин.Унимодальная структура также может быть результатом чрезмерной механической обработки волокна во время уборки урожая, хлопкоочистки и очистки от ворса.

Основными видами прядильных систем являются кольцепрядильная и роторная (или с открытым концом) технологии. Кольцевое прядение характеризуется непрерывностью потока волокна от входной пряди к пряже и процессом прядения с контролируемым натяжением [30].

Механизм уплотнения при кольцепрядении крутящийся. Твист вводится в волокна с помощью бегунка, вращающегося вокруг кольцевого фланца.Величина крутки пряжи регулируется скоростью переднего валка (или скорости подачи) и скоростью вращения бегунка.

При роторном прядении вытяжной механизм состоит из [30]:

•: механическое открывание с помощью открывающего ролика
•: вытяжка воздуха с помощью воздушного потока и транспортировочного канала
•: сдвоенный механизм.

Использование ленты требует большой вытяжки, чтобы уменьшить ее размер до размера пряжи.

Одним из фундаментальных отличий пневмомеханического прядения от кольцевого прядения является отсутствие перепада натяжения при пневмомеханическом прядении. Это низкое натяжение имеет тенденцию к снижению прочности пряжи из-за низкой миграции волокон и крутящего момента, необходимого для скручивания волокон. В принципе, пряжа пневмомеханического прядения требует большего количества волокон на поперечное сечение, чем сопоставимая пряжа кольцевого прядения, из-за недостаточного крутящего момента в точке образования пряжи.

Натяжение прядения при кольцевом прядении определяется как растягивающее усилие, прилагаемое к пряже в начале кручения.Изменение натяжения прядения напрямую приводит к изменению прочности пряжи. Чрезмерное натяжение или пики натяжения могут привести к поломке конца во время прядения. Фактически считается, что более 80% торцевых разрывов при прядении колец происходит из-за пиков напряжения. Связь между скоростью бегунка и натяжением прядения F _Y имеет вид [30]

7.22Fy = μr / tsinαFc

, где μ _{r / t} — коэффициент трения между кольцом и бегунком, α — угол между пряжа от бегунка к шпульке и прямая горизонтальная линия от бегунка к оси шпинделя.Центробежная сила F _c имеет вид

7.23Fc = mt⋅Vt2dr

, где m _t — масса ходового, V _t — это скорость ходового, а _{r 4 4 — диаметр кольца. Наблюдаемый факт, что почти все обрывы пряжи в кольцевой раме происходят сразу после подачи из переднего зазора в зоне прядения, то есть между зазором передних роликов и нитенаправителем.}

Явление обрыва пряжи при кольцевом прядении связано с преобладанием проскальзывания, т.е.е. нет свидетельств обрыва волокна. Прочность пряжи в зоне прядения значительно меньше прочности пряжи, полученной при помощи прибора для испытания на растяжение. Как правило, натяжение прядения значительно превышает одну треть прочности одиночной нити [40]. Фактически, очень тонкая часть пряжи сразу после выхода из переднего зазора вызывает обрыв пряжи при кольцевом прядении [41]. Вариации натяжения прядения при прядении колец в основном вызваны неравномерностью вращения бегунка вокруг кольца.Это установленный факт, что на каждый оборот путешественника приходится пять пиковых напряжений вращения [40].

Увеличение скорости вращения шпинделя — один из возможных способов повышения эффективности прядильной машины. Однако следствием этого является увеличение натяжения пряжи, которое может привести к обрыву пряжи выше допустимого уровня. Количество обрывов пряжи можно ограничить за счет уменьшения натяжения пряжи, возникающего при их обработке с помощью прядильной машины. В реальных условиях работающей прядильной машины очень сложно получить информацию о влиянии выбранных параметров и факторов на динамику крутильно-намоточной системы.Эффективный метод получения данных о динамике системы основан на моделировании на основе математических моделей. В [42] программа моделирования использовалась для оценки зависимости между параметрами материала пряжи и динамикой системы. Изменение натяжения намотки при намотке первого слоя (для высоты баллона H _max) для различных материалов приведено в таблице 7.1 [42].

Таблица 7.1. Имитация натяжения для правильной работы системы скручивания-намотки (высота баллона H _макс)

9015 9015 9015 макс. _мин. приводит к выводу, что во время формирования пакета средние значения натяжения анализируемых нитей уменьшаются, а амплитуды растут [42].

На основе огромного моделирования было установлено, что материал пряжи и свойства поверхности пряжи влияют на натяжение пряжи при прядении с системой скручивания и намотки, работающей несовершенно, а также с правильно работающей системой. Однако степень влияния различается в зависимости от материала пряжи. [42].

Материал льна наиболее заметно влияет на процесс натяжения пряжи в зависимости от времени и форму шара. Причина такого поведения льняной пряжи — ее высокая жесткость.Следующим сырьем, проявляющим свои характерные особенности при прядении, является хлопок. Импульсный характер натяжения пряжи (который сигнализирует о схлопывании баллона) можно наблюдать на заключительной фазе формирования пакета хлопковой пряжи. Для всего остального сырья уровни натяжения пряжи стабильны. [42].

Для уменьшения обрывов пряжи во время кольцевого прядения необходимо учитывать следующие аспекты [40]:

•: Поскольку обрыв пряжи при кольцевом прядении связан с проскальзыванием волокон в треугольнике прядения из-за пиков. В прядильном волокне натяжения следует усилить захват передних вытяжных роликов за счет более высокого давления на верхние ролики.Использование более мягких детских кроваток также улучшает сцепление с передними роликами. Если общее давление на ролики не может быть увеличено, захват передних роликов может быть улучшен за счет уменьшения ширины детских кроваток.
•: Уменьшение трения между кольцом и бегунком может снизить пиковое натяжение во время вращения бегунка.
•: Необходимо принять меры для уменьшения неоднородности массы пряжи сразу после кардочесания.
•: Необходимо уменьшить ширину вытянутой ленты в прижиме переднего ролика.

Натяжение прядения при пневмомеханическом прядении особенно зависит от этого параметра ( T _r ² R _r ²). Важность натяжения пряжи заключается в его значительном влиянии на качество пряжи. Предыдущие исследования показали, что существует линейная зависимость между изменением натяжения пряжи и изменением массы пряжи (Uster CV%).Увеличение скорости ротора или увеличение диаметра ротора приводит к последовательному снижению удлинения при разрыве нити [30]. Натяжение пряжи вне ротора F _из во время роторного прядения может быть выражено соотношением, предложенным группой Rieter [30].

7.24Fout = FP + Tyωr2Rr22expμ / 2

где F _p — натяжение пряжи в точке отслаивания (обычно F _p ≈ 0), T _пряжа линейная. плотность [текс], T _r — скорость вращения ротора в радианах, R _r — радиус ротора [мм], а μ — коэффициент трения нити о поверхность ротора.

Гросберг и Мансур [49] вывели практически такое же уравнение для F _out [cN]

Fout = 0,72Tyωr2Rr2

Как и в случае кольцевого прядения, натяжение пряжи во время пневмомеханического прядения также имеет пики. Увеличение скорости ротора может привести к увеличению пиков напряжения, даже более резкому, чем это происходит при среднем напряжении. Этот эффект увеличивает вероятность большей поломки концов во время вращения.

В реальных условиях прядения значения временного натяжения более важны, чем средние значения [48].Исследование динамических сил, действующих на пряжу роторного прядения [49], подтвердило наличие высокочастотных (коротковолновых) колебаний натяжения пряжи значительной амплитуды, которая даже превышает среднее значение около 30%. Максимальное натяжение пряжи напрямую влияет на количество обрывов пряжи [49]. Увеличение натяжения пряжи во время прядения вызывает уменьшение удлинения пряжи по сравнению с растяжением до разрыва. Это влияние очень велико, хотя значения натяжения пряжи составляют лишь 10–20% от разрывного усилия пряжи [50].

Экспериментальное измерение натяжения пряжи при пневмомеханическом прядении было выполнено Лоткой и Яковски [47]. Исследованы хлопчатобумажные пряжи линейной плотностью 25, 35, 45 и 55 текс, сформированные на пневмомеханической прядильной машине BD 200S. На рисунке 7.10 показана гистограмма натяжения пряжи для пряжи 25 текс.

7.10. Гистограмма натяжения пряжи 25 текс [47].

Самый высокий коэффициент вариации натяжения пряжи был получен для пряжи с линейной плотностью 25 текс, тогда как самый низкий был получен для пряжи 55 текс.Явление динамических колебаний натяжения пряжи более интенсивно, когда формируются пряжи с низкой линейной плотностью, поскольку эти пряжи характеризуются более высокой неоднородностью массы, чем грубая пряжа. Это очень опасное явление, поскольку может привести к обрыву пряжи.

Увеличение силы связки на последующих этапах обработки может обеспечить полезный показатель производительности обработки. Процесс, демонстрирующий другую тенденцию (например, снижение прочности пучка), может указывать на потенциальную проблему на этапе вытяжки или гребнечесания [30].

Механические процессы при прядении отрицательно сказываются на структуре поверхности волокна. Повреждение поверхности хлопкового волокна после прядения — трещины, удаление слоя кутикулы, расслоение и наличие морщин и поверхностных складок наблюдались в [32, 34] с помощью сканирующих электронных микроскопов. Поверхность хлопка-сырца была гладкой, без повреждений и с видимыми волокнами. СЭМ-изображения и изображения хлопка-сырца после прохождения через ленточную машину финишной прядильной машины с открытым концом показаны на рис.7.11. Морщины и складки соответствуют слабым местам вторичной стены. Видимые трещины развиваются параллельно углу спирали макрофибрилл, что доказывает, что слабые места в хлопке происходят вдоль скручивания макрофибрилл. Hearle и Hasnain [33] наблюдали серьезные последствия складок и трещин в хлопковых волокнах при испытаниях на усталость.

7.11. СЭМ-изображения: а) хлопок-сырец, б) трещина из-за вращения ротора в) складки из-за вращения ротора [34].

Частота механических повреждений различных волокон во время прядения оригинального ротора из-за контакта с открывающими роликами привлекла большое внимание в ходе различных исследований [36–38].Другой источник повреждения, который приведет к механическому ослаблению волокон и катастрофическому разрыву, — термическое повреждение. Такое повреждение может произойти из-за обработки волокна в разрыхляющем ролике, роторе и приемном сопле. Термическое повреждение полиэфирных волокон происходило во время прядения колец при прочесывании, вытяжке в каналах, регуляторе баллона пряжи и бегунке в кольцевой раме [39]. Интенсивность повреждения будет зависеть от количества выделяемого тепла, которое в основном может зависеть от качества отделки отжима, скорости вращения открывающего ролика и ротора, а также типа ротора и открывающего ролика.Термическое повреждение волокон ПЭТ (тонина 1,5 ден) при прядении на пневмомеханической прядильной машине BDA 10N Elitex показано на рис. 7.12. Испытание проводилось при скорости вращения открывающего ролика и ротора 7000 об / мин и 70 000 об / мин соответственно. Использовался самопрокачивающийся ротор диаметром 43 мм [35].

7.12. Термическое повреждение ПЭТ-волокон: а) контакт с раскрывающим роликом, б) продольная трещина на волокне в) сплющивание волокна [35].

При изготовлении и последующем использовании пряжи часто их транспортируют из одной цилиндрической пачки (бобины, конусы).В случае высокой скорости транспортировки баллон формируется путем прядения пряжи между упаковкой и направляющей проушиной, вызывая нелинейность натяжения пряжи, что может даже вызвать разрыв пряжи. Падфилд [43] сообщил о всестороннем исследовании динамики чрезмерного раскручивания. Котари и Лиф [44] сообщили об обширных численных расчетах, основанных на анализе Падфилда. Госвами [45] продолжил исследования нелинейной динамики размотки на конце, но до сих пор нет точной математической модели этого процесса, и даже в случае упрощенной математической модели ее параметры в значительной степени зависят от многих условий.Напряжение в процессе размотки через край зависит от множества параметров, таких как скорость транспортировки, модуль упругости пряжи, плотность намотки паковки. Для решения этой проблемы можно было бы использовать ПИД-регулятор с переменным коэффициентом усиления, но для повышения производительности была использована фундаментальная идея контроллера активного подавления помех (ADRC). [46]

На рисунке 7.13a показано натяжение пряжи без контроля (пассивный балансир). Видно, что натяжение увеличивается при уменьшении диаметра упаковки, что согласуется с исследованием Госвами [45].На рис. 7.13b показано натяжение пряжи при включенном контроле ADRC. Видно, что разброс натяжения примерно в два раза меньше, чем в случае неконтролируемого натяжения, и во время работы нет увеличения натяжения [46].

7.13. Натяжение пряжи при размотке: а) без контроля б) с контролем [46].

Изменение натяжения во время разматывания зависит от скорости разматывания и неровности упаковки (рис. 7.14). Увеличение скорости разматывания приводит к более высокому натяжению пряжи.Состояние входящего пакета существенно влияет на изменение пряжи во время размотки. Можно заметить, что хотя минимумы напряжения остаются прежними, максимумы напряжения резко возрастают. По изменению натяжения во время прядения или намотки можно определить спектр нагрузки, а затем накопление усталости.

7.14. Изменение натяжения пряжи при размотке: а) гладкая поверхность, б) неровная поверхность.

Статические нагрузки — обзор

2.09.4.1 Аэродинамические нагрузки

Аэродинамические нагрузки сильно нелинейны и являются результатом статического и динамического относительного ветрового потока, динамического сваливания, перекоса притока, сдвиговых воздействий на индукцию и эффектов больших прогибов. Комплексные методы расчета аэродинамики основаны на решении уравнений Навье – Стокса (NS) для глобального сжимаемого потока в дополнение к учету потока вблизи лопаток. Расширенная теория BEM может быть использована для рассмотрения продвинутых и нестационарных аэродинамических эффектов для расчета аэроупругости во временной области.Также могут применяться подходы промежуточной сложности, такие как вихревой и панельный методы [11]. Методы вычислительной гидродинамики (CFD) являются наиболее точными, но требуют очень много времени. Усовершенствованная теория BEM является быстрой и дает хорошую точность по сравнению с методами CFD. Метод БЭМ основан на данных профиля; следовательно, результаты, полученные с помощью этого метода, не лучше исходных. Предлагается использовать методы NS для извлечения данных о профиле и применять их в менее продвинутых методах (например,г., теория БЭМ).

Аэродинамические силы складываются из подъемной силы и силы сопротивления. Подъемная сила, поверхностное трение и вязкое сопротивление давления являются основными источниками аэродинамических сил для тонких частей ветряной турбины. Для тонких конструкций применима двумерная аэродинамическая теория. В рамках теории BEM коэффициенты подъемной силы и сопротивления используются для моделирования аэродинамических сил. Для припаркованной ветряной турбины аэродинамические силы рассчитываются непосредственно с использованием относительной скорости ветра.Однако для работающей ветряной турбины необходимо определить индуцированные скорости и влияние следа на скорость, наблюдаемую лопаточным элементом.

Как упоминалось выше, лопасти ветряной турбины и башня представляют собой длинные и тонкие конструкции. Составляющая скорости по размаху намного меньше продольной, и. поэтому во многих аэродинамических моделях предполагается, что поток в данной точке является двумерным (2D), и могут применяться двухмерные данные аэродинамического профиля. На фиг. 3 показан поперечный разрез элемента лезвия, если смотреть из-за кончика лезвия.На этом рисунке также изображены аэродинамические силы, действующие на элемент лопасти. Лопастной элемент движется в воздушном потоке с относительной скоростью V _отн.. Коэффициенты подъемной силы и сопротивления определяются следующим образом [11, 12]:

Рисунок 3. Силы, действующие на элемент лопасти.

[4] CL (α) = L12ρaVrel2cCD (α) = D12ρaVrel2c

, где D и L — силы лобового сопротивления (по длине), c — хорда профиля, ρ _a — плотность воздуха, α — угол атаки, V _rel — относительная скорость [13, 14].

[5] Vrel = V (1 − a) 2+ (rωV (1 + a ′)) 2

[6] α = ϕ − β

[7] tan⁡ (ϕ) = Vrω (1− a1 + a ′)

, где a и a ′ — коэффициенты осевой и вращательной индукции соответственно, V — скорость ветра вверх по потоку, T — сила тяги, r — расстояние сечение профиля от хвостовика лопасти, ω — скорость вращения (рад с ^-1). a и a ′ являются функциями ϕ, C _L, C _D и прочности (доля кольцевой площади, которая покрывается лопаточным элементом).Аэродинамические теории расчета ветровых нагрузок для условий эксплуатации и стоянки очень похожи. Для припаркованной ветряной турбины скорость вращения (ω) равна нулю, поскольку лопасти зафиксированы и не могут вращаться. ϕ составляет 90 градусов, что означает, что относительная скорость ветра параллельна.

Аэродинамические нагрузки можно разделить на различные типы [13]:

•: Статические нагрузки, такие как устойчивый ветер, проходящий мимо стационарной ветряной турбины
•: Устойчивые нагрузки, такие как устойчивый ветер прохождение вращающейся ветряной турбины
•: Циклические нагрузки, такие как вращающаяся лопасть, проходящая через сдвиг ветра
•: Переходные нагрузки, такие как нагрузки трансмиссии из-за применения тормоза
•: Импульсные нагрузки, то есть нагрузки с короткой продолжительностью и значительной пиковой величиной, такие как лопасти, проходящие вслед за мачтой для подветренной турбины
•: Стохастические нагрузки, такие как турбулентный ветер
•: Нагрузки, вызванные резонансом, то есть силы возбуждения, близкие к собственным частотам.

Средний ветер вызывает устойчивые нагрузки, тогда как сдвиг ветра, ошибка рыскания, рыскание и гравитация вызывают циклические нагрузки. Турбулентность связана со стохастической нагрузкой. Порывы, запуск, остановка, флюгирование лопастей и раскачивание вызывают кратковременные нагрузки. Наконец, собственные частоты конструкции могут быть источником резонансной нагрузки.

В аэродинамическую модель необходимо включить следующие эффекты [14]:

•: Детерминированные аэродинамические нагрузки: установившийся (равномерный поток), рыскание, наклон вала, сдвиг ветра, тень башни и следы
•: Стохастические аэродинамические силы из-за временных и пространственных колебаний / вариаций скорости ветра (турбулентность)
•: Аэродинамика вращающихся лопастей, включая индуцированные потоки (т.е., изменение поля ветра из-за турбины), эффекты трехмерного потока и эффекты динамического сваливания
•: Динамические эффекты от лопастей, трансмиссии, генератора и башни, включая изменение аэродинамических характеристик силы из-за вибрации и движений твердого тела
•: Динамические эффекты подсистемы (т. е. система рыскания и управление шагом лопастей)
•: Управляющие эффекты во время нормальной работы, пуска и останова, включая парковку условия.

Аэродинамические характеристики ветряной турбины в основном зависят от аэродинамики в установившемся режиме. Однако существует несколько важных стационарных и динамических эффектов, которые вызывают повышенные нагрузки или снижение выработки энергии по сравнению с ожидаемыми из базовой теории БЭМ. Эти эффекты могут особенно увеличить переходные нагрузки. Некоторые из сложных аэродинамических объектов перечислены [13]:

1.

Неидеальные стационарные аэродинамические проблемы

•: Снижение мощности из-за шероховатости поверхности лезвия (для поврежденного лезвия до 40 % меньше выработки энергии)
•: Влияние сваливания на коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления аэродинамического профиля
•: Условия вращения влияют на аэродинамические характеристики лопастей.Задержка срыва вращающейся лопасти по сравнению с такой же лопастью в аэродинамической трубе может сократить срок службы ветряной турбины.

2.

Турбина выходит из спящего режима

•: Наклонный след в турбине с подветренной стороны
•: Ближний и дальний следы. Турбулентность и вихри, возникающие в роторе, рассеиваются в ближнем следе, а профили турбулентности и скорости в дальнем следе более равномерно распределены.
•: Внеосевые потоки из-за ошибки рыскания или вертикальных компонентов ветра.

3.

Неустойчивые аэродинамические эффекты

•: Тень башни (дефицит скорости ветра за башней из-за наличия башни)
•: Динамическое сваливание, то есть резкие изменения аэродинамики которые приводят к срыву или задерживают его
•: Динамический приток, то есть изменения в работе ротора
•: Вращательный отбор проб. Возможны быстрые изменения потока, если лопасти вращаются быстрее, чем скорость турбулентного потока.

Эксперименты: статические и динамические нагрузки

Ваши первые эксперименты основаны на пружине из резиновой ленты.

Ваши первые эксперименты основаны на пружине из резиновой ленты. Вы узнаете о ползучести, кривых отклонения нагрузки и отскока. Вы также увидите, как мы разделяем инженерную механику на «статику» и «динамику». Учебники обычно выпускаются в двух отдельных томах, по одному на каждый. Некоторые говорят, что на самом деле все это динамика, а то, что мы называем статикой, — это просто динамика, где все ускорения равны нулю.Но мы думаем, что Статика и Динамика достаточно разные, чтобы оправдать разделение. Но так ли четко отличаются друг от друга Статика и Динамика? Обратите внимание, что бывают ситуации, когда ускорения определенно существуют, но мы можем игнорировать их для всех практических целей. В качестве крайнего примера, когда полосы ползут, возникают ускорения, но эти незначительные ускорения не оказывают значительного влияния на силы. Это то, что вы могли бы назвать квазистатическим, то есть мы знаем, что есть ускорения, но мы все еще можем рассматривать ситуацию, как если бы она была статической.Надеемся, вы сами опробуете эксперименты — получите практический опыт. Это достаточно просто. Почему бы не попробовать? Вы можете загрузить инструкции к эксперименту в разделе «Загрузки» ниже.

Темы для обсуждения

Вы видели, как простые эксперименты могут дать вам понимание? В конце концов, физическая реальность — это физическая реальность, как бы вы на нее ни смотрели.

Вы выяснили, почему цепочка лент вызывает больший прогиб, чем одна полоса?

Что еще вы заметили в видео?

Какие эксперименты вы пробовали и что нашли?

Поделитесь своим экспериментом

Если вы попытаетесь провести эксперимент, сделайте снимок и загрузите его на нашу стену Padlet глазами инженера.Вы можете включить ссылку на свою фотографию в комментариях к этому шагу (нажмите на свое сообщение на стене Padlet, а затем скопируйте веб-адрес). Если у вас нет доступа к камере, мы рекомендуем вам по-прежнему делать это действие и напишите описание вашего эксперимента на стене Padlet. Инструкции по использованию Padlet см. на странице справки FutureLearn в социальных сетях.

Динамическая сила для начинающих — A_MADAM

Прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.Прочность материала зависит от материала, но очень важным открытием XIX века было то, что прочность также зависит от изменения приложенных нагрузок.

Если интенсивность направления нагрузки не меняется со временем (или изменяется очень медленно), то она классифицируется как «статическая нагрузка» . С другой стороны, если интенсивность направления нагрузки изменяется со временем, она классифицируется как «динамическая нагрузка» . Максимальные значения статических нагрузок, которые может выдержать механический компонент или конструкция, часто называют ее «статической прочностью» .С другой стороны, максимальные значения динамических нагрузок, которые может выдержать механический компонент или конструкция, часто называют ее «динамической прочностью» .

Классификация нагрузок имеет первостепенное значение, поскольку максимальные динамические нагрузки, которые может выдержать механический компонент или конструкция, обычно значительно меньше, чем ее статическая прочность. Коварный характер динамических нагрузок таков, что разрушение нагруженной конструкции происходит не сразу после приложения динамической нагрузки, а после того, как конструкция подвергается динамической нагрузке в течение некоторого времени, и в течение этого времени структура кажется работает правильно.По этой причине отказ механической конструкции или компонента после длительного воздействия динамических нагрузок называется «усталостным разрушением» . Открытие механической усталости материалов и знания о ней, человечество заплатило многими человеческими жизнями в самых громких инженерных катастрофах XIX и XX веков, таких как «Версальская железнодорожная катастрофа» на суше, «Катастрофы с кометой Де Хэвилленд». в воздухе и «опрокидывание нефтяной платформы« Александр Л. Килланд »» в море.

Параметр	Минимальное натяжение	Максимальное натяжение	Среднее натяжение	Амплитуда натяжения
ед. ]	[cN]	[cN]	[cN]
Хлопок	14.67	16,06	15,28	0,463
Шерсть	11,29	12,70	11,92	0,486
Лен	902 902		902 902 902 906	18,22	19,07	18,59	0,291
Вискоза	12,79	14,20	13,42	0,475

1842 г., набросок крушения и пожара поезда во время аварии на железной дороге в Версале
Источник: Википедия

BOAC de Havilland Comet 1, похожий на два самолета, уничтоженных в результате авиакатастрофы
Источник: Википедия

Перевернутая нефтяная платформа «Александр Л. Килланд»
Источник: Википедия

СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И МЕХАНИЧЕСКОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАНИЯ СТРАНИЦЫ

СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
В.Райан © 2015



ФАЙЛ PDF — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ РАБОЧЕГО ЛИСТА
Справа «трезвый» Джефф демонстрирует статическую нагрузку. Он неподвижно стоит в центре каната. Канат опускается под нагрузкой и остается в этом положении.



Однако Джефф набирается смелости после нескольких спиртных напитков и начинает ходить по веревке.Теперь он находится под динамической нагрузкой, так как он движется, но все еще прикладывает вес вниз.

Джефф упал с каната и все еще лежит на полу. Он снова представляет собой «статическую нагрузку», поскольку вес его тела по-прежнему оказывает давление на пол.


Для ухода за стационарным Джеффом вызывают высококвалифицированных медработников.



Противоположный пример механического преимущества. Предпринята попытка поднять раненого Джеффа. Под его тело была помещена доска, которая будет использоваться как «рычаг». Футбольный мяч используется как точка опоры. Точка опоры — это точка поворота рычага.
Механическое преимущество — это соотношение между нагрузкой (Джефф) и усилием, необходимым для подъема его с пола. Увеличение длины планки (со стороны усилия) играет важную роль, так как чем длиннее планка, тем больше механическое преимущество, тем легче ее поднять (требуется меньшее усилие).

Джеффа катят к машине скорой помощи на тележке медработников.Когда его перемещают, он снова подвергается динамической нагрузке. Когда тележка останавливается, он представляет собой статическую нагрузку.

Скорая помощь Джеффа стоит на «красном» светофоре. Поскольку скорая помощь не движется, это можно рассматривать как «статическую нагрузку». Кроме того, это пример потенциальной энергии. Как только цвет индикатора изменится на зеленый, водитель машины скорой помощи нажмет педаль газа, и машина скорой помощи двинется вперед, преобразовывая потенциальную энергию в кинетическую.Это еще раз пример динамической нагрузки






ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРИМЕР МЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕИМУЩЕСТВА

Дырокол внизу имеет простой рычаг, который обеспечивает механическое преимущество при пробивании отверстий в бумаге и карточке. Когда рычаг опускается, резак рядом с точкой опоры пробивает отверстия в бумаге / карточке. Использование рычага означает, что для нажатия требуется меньшее усилие. Чем длиннее рычаг, тем меньше требуется силы. Это пример применения механического преимущества к конструкции.



Механическое преимущество считается «соотношением» между перемещаемой нагрузкой и усилием, требуемым для перемещения груза.Однако чем длиннее ручка, тем меньше усилий требуется (см. Моменты силы). И сила, и нагрузка измеряются в единицах, называемых ньютонами.


На примере ниже показан рычаг, который находится в состоянии равновесия (сбалансирован). Нагрузка в 600 н. Уравновешивается усилием в 200 н., Поскольку усилие находится на большем расстоянии от точки опоры. Чтобы получить механическое преимущество, необходимо сначала рассчитать усилие, необходимое для «уравновешивания» нагрузки.




Момент по часовой стрелке = 600 x 2 Нм Момент против часовой стрелки = 200 x 6 Нм В состоянии равновесия моменты по часовой стрелке = моменты против часовой стрелки 600 X 2 Нм = 200 x 6 Нм 1200 = 1200

Следовательно, механическое преимущество:



НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ВЫБРАТЬ СТРАНИЦУ ИНДЕКСА FORCES