Молодой учёный. Issn молодой учёныйМеждународный научный журналВыходит еженедельно 46 (180) Редакционная коллегия bГлавный редактор
 Скачать 7.12 Mb.
|
|
65 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Рис. 1. Расчетная схема задачи механики разрушения о трещины в композите, армированном однонаправленными ортотропными волокнами (4) где полярный угол, толщина покрытия, и аффикс точек берегов трещин, направленных по осям абсцисс и ординат, соответственно. Величины, относящиеся к покрытию, волокну и связующему, в дальнейшем отмечаются соответственно индексами и . на берегах зон предразрушения коллинеарных оси абсцисс на берегах зон предразрушения коллинеарных оси ординат. Рассматриваемая задача дополняется соотношениями, связывающими сдвиг берегов зон предразрушения и усилия в связях. Без потери общности эти соотношения представим в виде (5) (6) Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки где функции и представляют собой эффективные податливости связей — сдвиг берегов зон предразрушения. Решение краевой задачи пишем в виде [16, 17] (7) (8) (9) где интегралы вберутся по линии и — функции Вейерштрасса [2], искомые функции, характеризующие сдвиг берегов зон предразрушения: на на К основным представлениям (7)–(9) добавляются дополнительные условия, вытекающие из физического смысла задачи (10) Напомним обшей сведения [2] из теории упругости анизотропных тел. Введем обозначения и , комплексный параметр. Задача об антиплоской деформации (сложный сдвиг) анизотропного тела сводится [18] к такой же задаче для изотропного тела, у которого поперечное сечение определяется путем аффинного преобразования Остановимся кратко на случае ортотропного стержня. Направляя оси и нормально к плоскостям упругой симметрии, запишем уравнения обобщенного закона Гука так – модуль сдвига для плоскостей и Задача о продольном сдвиге ортотропного тела легко свести к задаче для изотропного тела несколькими способами, вводя в замену переменных. Одна из замен такова Решение краевой задачи Неизвестная функция и постоянные должны быть определены из краевых условий (1)–(4). Для составления уравнений относительно неизвестных коэффициентов в функцию представим граничное условие (1) в виде (11) Относительно функций и будем считать, что они разлагаются на контуре в ряды Фурье. 67 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Для вывода разрешающих уравнений подставим в граничные условия (1)–(2) вместо функций их разложения в ряды Лорана в окрестности нулевой точки, а вместо и ряды Фурье на контуре и приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях в обеих частях краевых условий, получим после некоторые преобразований совокупность бесконечных систем линейных алгебраических уравнений (12) Здесь Требуя теперь, чтобы функции (7)–(9) удовлетворяли граничному условию на берегах зон предразрушения, получим систему двух сингулярных интегральных уравнений относительно и Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки) где Алгебраическая система (12) совместно с сингулярными интегральными уравнениями (13) являются основными разрешающими уравнениями задачи, решение которых позволяет определить и коэффициенты Алгебраическая система (12) и интегральное уравнение (13) оказались связанными между собой и должны решаться совместно. Зная функции можно найти напряженно–деформированное состояние пластины. Величины, характеризующие длину зон предразрушения, входят разрешающие уравнения как неизвестные параметры, подлежащие определению. Так как в составном теле напряжения ограничены, то решение каждого сингулярного интегрального уравнения (13) следует искать в классе всюду ограниченных функций. Воспользовавшись разложением функции в основной полосе периодов, а также учитывая, и применяя замену переменных, уравнение (13) проводится к стандартной форме. (14) В дальнейшем преобразуем интегральное уравнение (14) к виду, удобному для нахождения его численного решения. Используя условие уравнение (14) примет вид Чтобы перейти к стандартному отрезку интегрирования [1, 1] сделаем замену переменных (15) В результате преобразованное уравнение (14) принимает форму (16) Здесь Решение интегрального уравнения (16) ищем в виде [16]: (17) где непрерывна по Гельдеру на [1, 1], причем она аппроксимируется интерполяционным многочленом Лагранжа, построенным по чебышевским узлам. Используя квадратурные формулы [10, 11] 69 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Sciences (18) (19) сведем основные разрешающие уравнения (12) и (14) к совокупности бесконечных систем линейных алгебраических уравнений и к двум конечным системам относительно приближенных значений и искомых функций в узловых точках. Конечные системы уравнений относительно неизвестных и имеют вид (20) Также определяются коэффициенты К системе (20) необходимо добавить дополнительные условия (10), которые в дискретном виде имеют следующий вид (21) В правую часть полученных систем входят неизвестные значения напряжений ив узловых точках, принадлежащих концевым зонами соответственно. Неизвестные напряжения в связях и определяются из дополнительных условий (5), (6). Используя полученное решение, имеем (22) (23) Полученная система уравнений (20)–(23) является связанной (замыкается) с бесконечными системами (12), в которых вместо подставлена формула (18). Система уравнений (12), (20) — (24) полностью определяет решение задачи. После определения значений и коэффициенты интенсивности напряжений находятся на основании соотношений Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки) Меняя отношение жесткости волокна к жесткости связующего, можно получить все варианты, начиная со свободного от сил кругового отверстия и кончая абсолютно жестким включением. Для анализа предельного равновесия трещин с концевыми зонами необходимы два условия (двухпараметрический критерий) разрушения. Первый критерий — это условие продвижения вершины трещины, а второй — это условие разрыва связей на краю концевой зоны. В качестве первого условия разрушения используем силовой критерий разрушения Ирвина. Состоянию предельного равновесия вершины трещины соответствует выполнение условия (25) где постоянная материала, определяемая опытным путем. В качестве второго условия разрушения используем критерий критического сдвига трещины и считаем, что предельный сдвиг связей на краю концевой зоны и или и происходит при выполнении условий (26) где трещиностойкость материала связующего. Решение системы полученных алгебраических уравнений позволяет (при заданной длине трещин и характеристик связей) найти критическую внешнюю нагрузку и предельный сдвиг берега концевой зоны в состоянии предельного равновесия трещин. Для заданных размеров трещин и концевых зон, используя предельные значения и можно выделить режимы равновесия и роста трещин при монотонном нагруженный. Если выполняются условия то происходит продвижение вершины трещин с одновременным увеличением длины концевой зоны без разрыва связей. Этот этап развития трещин продольного сдвига можно рассматривать, как процесс приспособляемости к заданному уровню внешних нагрузок. Рост вершины трещины с одновременным разрушением связей на краю концевой зоны будет происходить при выполнении условий Так, например, при выполнении условий происходит разрушение связей без продвижения вершины трещины и размер концевой зоны сокращается, стремясь к критическому значению для данного уровня нагрузки. При выполнении условий положения вершины трещины и концевой зоны не будут изменяться. На основании полученных результатов на рис. 2 в случае жесткого включения при построены графики зависимости критической нагрузки от расстояния для обоих концов трещины, вдоль оси абсцисс (кривая 1 соответствует левому концу) при Штриховой линией для сравнения показана зависимость при отсутствии включений и покрытий (материал включения, покрытия и связующего одинаков) при той же геометрии трещин, вычисленная по описанной методике. Там же штрихпунктиром представлена зависимость в случае абсолютно гибкого включения (отверстия ничем не заполнены. Для любого упругого включения картина напряженного состояния будет занимать промежуточное положение между этими двумя предельными случаями. 71 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Рис. 2. Зависимости распределения критической нагрузки от расстояния от обоих концов трещины вдоль оси абсцисс Рис. 3. Зависимости предельной нагрузки от длины трещины для левого конца трещины Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки Рис. 4. Зависимости предельной нагрузки от длины трещины для правого конца трещины На рис. 3–4 представлены графики зависимости предельной нагрузки от длины трещины. При расчетах было принято Как видно, при некоторых значениях радиуса отверстия возможно устойчивое развитие системы трещин (их взаимное упрочнение. Проведенный параметрический анализ задачи показал, что концентрация напряжений около включений в связующем оказывает существенное влияние на развитие очень малых трещин. С ростом длины трещин с концевыми зонами это влияние затухает и уже при и им можно пренебречь, однако при этом начинается сказываться взаимодействие трещин. В зависимости от геометрических и физических параметров задачи наблюдается устойчивое развитие трещин с концевыми зонами. Наличие гибкого включения повышает коэффициент интенсивности напряжений, тогда как жесткие включения по сравнению с материалом связующего уменьшают его. Влияние включения особенно эффективно сказывается на близко расположенную вершину трещины. Модель трещины с концевыми зонами позволяет исследовать закономерности распределения усилий в связях при различных законах деформирования, проводить анализ предельного равновесия трещин с учетом деформационного и силового критерий разрушения, а также прогнозировать критическую внешнюю нагрузку и трещиностойкость составного композита. Заключение Задача о трещины продольного сдвига в композитах с двоякопериодической структурой решена впервые. Анализ критического равновесного состояния в композите с двоякопериодической структурой, при котором появляются трещины, сводится к параметрическому исследованию объединенной алгебраической системы (12), (20)— (24) и критерия появления трещины (26) при различных законах деформирования связей, упругих постоянных материалов и геометрических характеристиках композита. Непосредственно из решения полученных алгебраических систем определяются касательные напряжения в связях и сдвиг берегов зон предразрушения. Полученные соотношения позволяют исследовать трещинообразование в составном теле при продольном сдвиге. Литература. Болотин, В. В. Механика зарождения и начального развитияусталостных трещин / В. В. Болотин // ФХММ. — 1986. — Т. 22, № 1. — С. 18–23. 73 “Young Scientist” . # 46 (180) . November 2017 Technical Sciences 2. Yang, Q. Cohesive models for damage evolution in laminated composites /Q. Yang, B. Cox //International Journal of Fracture. — 2005. — Vol. 133, Issue 2. — Pp. 107–137. 3. Lipperman, F. Nucleation of cracks in two»dimensional periodic cellular materials /F. Lipperman, M. Ryvkin, M. B. Fuchs //Computational Mechanics. — 2007. — Vol. 39, Issue 2. — Pp. 127–139. 4. Gutkin, M. Yu. Effect of inclusions on heterogeneous crack nucleation in nanocomposites / M. Yu. Gutkin, I. A. Ovid»ko, N. V. Skiba //Physics of the Solid State. — 2007. — Vol. 49, Issue 2. — Pp. 261–266. 5. Гольдштейн, Р. В. Моделирование трещиностойкости композиционных материалов / Р. В. Гольдштейн, МН. Пе- рельмутер // Вычисл. мех. сплош. сред. — 2009. — Т. 2,№ 2. — С. 22–39. 6. Кластеро- и трещинообразование в композитах / Е. В. Новиков и др // Международный технико — экономи- ческийжурнал. — 2012. — № 5. — С. 96–99. 7. Chen, Z. Estimation of the Stress State Within Particles andInclusions and a Nucleation Model for Particle Cracking /Z. Chen, C. Butcher //Micromechanics Modelling of Ductile Fracture: Solid Mechanics and Its Applications. — 2013. — Vol. 195. — Pp. 223–243. 8. Мирсалимов, В. М. Разрушение упругих и упругопластических тел с трещинами / В. М. Мирсалимов. — Баку Элм,1984. — 124 с. Ван ФоФы, ГА. Теория армированных материалов с покрытиями / ГА. Ван ФоФы. — Киев Наук. думка, 1971. — 236 с. Лехницкий, С. Г. Кручение анизотропных стержней С. Г. Лехницкий. — М Наука, 1971. — 240 с. Каландия, АИ. Математические методы двумерной упругости АИ. Каландия. — М Наука, 1973. — 304 с. Мирсалимов, В. М. К решению задачи механики контактного разрушения о зарождении и развитии трещины со связями между берегами во втулке фрикционной пары В. М. Мирсалимов //ПММ. — 2007. — Т. 71, вып. 1. — С. 132–151. 13. Мирсалимов, В. М. Неодномерные упругопластические задачи В. М. Мирсалимов. — М Наука, 1987. — 256 с. Ильюшин, А. А. Пластичность А. А. Ильюшин. — М. Логос. 2004. — 376 с. Панасюк, В. В. Механика квазихрупкого разрушения материалов В. В. Панасюк. — Киев. Zolgharnein, E. Nucleation of a crack under inner compression of cylindrical bodies / E. Zolgharnein, V. M. Mirsalimov //ActaPolytechnicaHungarica. — 2012. — Vol. 9, No. 2. — Pp. 169–183. 17. Vaghari, A. R. Nucleation of a crack in a perforated heat — releasing material with temperature dependent elastic properties /A. R. Vaghari, V. M. Mirsalimov //J. of Applied Mechanics and Technical Physics. — 2012. — Vol. 53, No. 4. — Pp. 589–598. 18. Гасанов, Ф. Ф. Трещинообразование в перфорированном телепри продольном сдвиге Ф. Ф. Гасанов//Меха- ника машин, механизмов и материалов. — 2013. — № 2. — С. 46–51. 19. Искендеров, Р. А. Зарождение трещины при поперечном изгибе изотропной пластины, ослабленной периодической системой круговых отверстий Р. А. Искендеров // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений С. 18–28. 20. Cherepanov, G. P. Methods of Fracture Mechanics /G. P. Cherepanov. Solid Matter Physics Series: Solid Mechanics and Its Applications. — 1997. — Vol. 51, XIII. — 322 p. 21. Mohammed, I. Cohesive zone modeling of crack nucleation at bimaterial corners / I. Mohammed, K. M. Liechti // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. — 2000. — Vol. 48, Issue 4. — Pp. 735–764. 22. Yang, B. Examination of free»edge crack nucleation around an open hole in composite laminates / B. Yang // International Journal of Fracture. — 2002. — Vol. 115, Issue 2. — Pp. 173–191. Наук. думка, 1991. — 416 с. Техническое обслуживание топливных форсунок бензиновых двигателей Семенов Дмитрий Андреевич, магистрант Рубанов Дмитрий Юрьевич, магистрант Петроченко Виталий Владимирович, кандидат технических наук, доцент Дальневосточный государственный аграрный университет (г. Благовещенск) Д ля снижения расхода топлива автомобильным транспортом принимаются множество решений, в том числе применяются инжекторные системы подачи топлива в цилиндры двигателя. Такие системы позволяют значительно сократить потребление топлива, увеличить при- мистость и мощность двигателя. Но также имеют и свои недостатки. Основными проблемами инжекторных систем является высокая стоимость узлов, низкая ремонтопри- Молодой учёный» . № 46 (180) . Ноябрь 2017 г. Технические науки годность, высокие требования к качеству и фракционному составу топлива, необходимость в специализированном персонале и оборудовании для диагностики, обслуживания и ремонта, а также высокая стоимость ремонта. Поэтому необходимо найти пути снижения затратна сервисные работы и техническое обслуживание топливных систем с электронным впрыском. Ремонт и обслуживание инжектора являются наиболее трудоемкими, и узкопрофильными работы. Главным недостатком инжекторных систем можно считать необходимость использования топлива высокого качества. То есть требования к бензину при использовании инжектора в качестве элемента топливной системы резко возрастают [1, с. Ремонт инжектора своими руками проводить достаточно сложно, так как обслуживание инжектора выполняется на специальном дорогостоящем оборудовании. Основные неисправности инжектора предполагают выход из строя блока управления двигателя и его датчиков. Причины неисправности инжектора) Нарушение правил эксплуатации инжектора) Заправка бензина плохого качества) Несоблюдение правил технического обслуживания инжекторов. Инжекторные системы очень чувствительны к плохому топливу поэтому водитель должен максимально соблюдать рекомендации производителя по обслуживанию инжектора, во избежание технических проблем. Своевременная техническая диагностика инжекторной системы не только позволит предотвратить поломку инжектора, но сэкономят ваше время в дальнейшем. [2, с. Обязательно надо отметить, что диагностика инжекторной системы подачи топлива проводится на специальном оборудовании, как и промывка инжектора. Своевременное техническое обслуживание инжектора — это залог длительной и правильной работы инжекторной си- стемы. Современные технологии позволяют проводить компьютерную диагностику автомобиля, что значительно увеличивает точность диагностирования инжекторных систем и остальных агрегатов и механизмов. После проведения компьютерной диагностики владелец автомобиля получает распечатку с предполагаемыми дефектами, и мастер-при- емщик по ремонту автомобилей должен объяснить дальнейшие действия последовательность устранения дефектов и неисправностей и ориентировочное время для их устранения. Одной из распространенной технической неисправности топливной системы является загрязнение сопла электронных форсунок. Признаки неисправности форсунок инжектора. Затрудненный запуск двигателя. Неустойчивая работа инжектора на малых оборотах и холостом ходу. Ощутимое снижение мощности автомобиля. Провалы в работе инжектора. Возросший расход горючего. Перечисленные признаки могут свидетельствовать и об иных проблемах, поэтому, чтобы убедиться в неисправности какой-либо конкретной форсунки, потребуется проверка каждой из них. В настоящее время водители зачастую самостоятельно очищают форсунки, но качество такой операции не соответствует предъявляемым требованиям технической эксплуатации [2, с. Одним из способов совершенствования такого процесса является применение стенда для очистки и диагностики работы электронных форсунок. Существующее оборудование, выпускаемое известными брендами, имеют высокую стоимость и предполагают работу на них высококвалифицированных работников. В условиях автосервиса и крупных АТП применение таких конструкций экономически и технически обоснованно. Нона малых и средних предприятиях они не смогут экономически оправдать себя Поэтому целью дальнейших исследований является конструктивный поиски разработка стенда для диагностики и обслуживания форсунок. Предлагаемая нами разработка состоит из рамы 1 рисунок, на верхней части которой смонтирована горизонтальная труба 3, имитирующая топливную рампу двигателя. В трубе имеются 4 отверстия для установки форсунок 2. К одному концу трубы присоединен манометра к другому топливный шланг, идущий от бензонасоса. Бензонасос и бачок с топливом также смонтированы на раме стенда. Под каждой форсункой устанавливается прозрачная мерная емкость 11 для приема распрыскивающе- гося топлива. В основании стенда имеется горизонтальная деревянная плита 12 с четырьмя углублениями, служащая для установки в них мерных емкостей. Углубления нужны для быстрой и точной установки мерных емкостей и предотвращения их съезжание по горизонтали. Электрическая часть стенда размещена с обратной стороны рамы, за лицевой панелью 10. Там же находиться бензонасос и бачок для топлива или моющей жидкости. Выключатели и сигнальная лампа смонтированы на лицевой панели. Электрическая часть стенда состоит из понижающего сетевого трансформатора 2 (рисунок 2), выпрямителя 3 и генератора П-образных импульсов, служащих для подачи тока на форсунки, а также силовой части, состоящей из ключей Т, Т, Т, Т. От выпрямителя также запиты- вается и бензонасос 5. Для включения и отключения бензонасоса имеется свой выключатель 4. Форсунки включаются и выключаются с помощью выключателя 7. Сетевой выключатель 1 нужен для включения и выключения всей электрической части стенда. Контрольная лампа Л служит для индикации напряжения на схеме. Выпрямителем 3 является диодный мост с электролитическим конденсатором большой емкости, гасящим пульсации выпрямленного тока. Генератором П-образных импульсов служит схема, собранная на базе дешевой и широко распространенной ми |