|
|
|
|
Главная Переработка нефти и газа 1.5.5.3. Механическая характеризация Опыт на растяжение-это наиболее распространенный опыт для описания механического поведения материала. Он позволяет определить следующие значения (см. рисунок ниже при температуре окружающей среды: - модуль Юнга Ео, - эффективный модуль при 3% деформации Ез%, - напряжение на пороге течения Ол - процент удлинения на пороге течения ст - процент удлинения при разрыве е„ - напряжение при разрыве Все эти характеристики снимаются обычно при скорости растяжения 100 мм мин-\ Напряжение (МПа)  Деформаи ля (%) т-i-1-1-т-г-1-г Кривая растяжения. Чтобы учесть неупругость материала, принято использовать эффективный модуль при 3%, что позволяет построить более точный приближенный расчет. Для полиэтиленов, используемых для газопроводов, можно получить следующие значения: Ео =600-1 200 МПа, Ез = 200 - 400 МПа, а, =18-23 МПа, ст, =20 - 30 МПа, е, =12-16%, е, & 500%. 1.5.5.4. Механизмы разрыва При расчете изделия следует выбрать его параметры так, чтобы не возникло разрывов или больших деформаций в течение предполагаемого срока жизни изделия. В случае металлических материалов, подчиняющихся закону Гука, достаточно рассчитать изделие так, чтобы нафузки были меньше напряжения упругого предела. В случае пластических материалов, и в частности ПЭ, необходимо принять в расчет еще один параметр - время. Под действием даже слабых напряжений возникают медленные эволюции, приводящие со временем к разрушению изделия. Два основных механизма могут сработать: - разрыв при большой деформации, называемый также тягучим разрывом, - разрыв путем медленного растрескивания. В этом случае никакого деформирования материала нет. Поскольку эти процессы весьма затяжные, трудно воссоздать в лаборатории дефекты указанного типа при обычной температуре. Поэтому были предложены ускоренные эксперименты. Ускорение механизмов вызывалось повышением температуры. Наиболее часто используемые для характеристики двух указанных механизмов опыты - это опыты с трубами под гидравлическим давлением. Опыт состоит в том, что труба подвергается постоянному давлению при постоянной температуре. Время и характер разрыва фиксируются. Опыт воспроизводится при различных напряжениях и различных температурах. Результаты позволили получить для каждого материала линии такого типа, как на приведенной ниже фигуре, называемые также регрессионными кривыми (рис. на с. 80). Напряжение на стенке ст рассчитывается по приближенной формуле Ламе: (Т = Р Р-е 2в а - напряжение на стенке (в МПа), Р - внутреннее давление в трубе (в МПа), D - внешний диаметр трубы (в мм), в - толщина трубы (в мм). В зависимости от фиксированного времени жизни изделия следует сделать экстраполяцию механизма разрыва, который может быть встречен на практике. Экстраполяция позволяет определить гидростатическое сопротивление на долгое время - желаемое время жизни объекта. Следующая формула дает возможность вычислить экстраполированные значения: А, В, С - параметры, связанные с природой материала, t - время, для которого желательно знать напряжение разрыва а,. Для ПЭ с плотностью > 930 кг • м" гидравлические сопротивления, экстраполированные на 50 лет, таковы: Ст5 0лвт 6,3 МПа (для РЕ 50 - старое название), «Тболет 8,0 МПа (для РЕ 63 - старое название) и (Тдолет 10 МПа (новое поколение ПЭ). 14 13 12 11 10 9 8 Напряжение на окружности (МПа) НОРЕ ZOX НОРЕ 60°С 80°С 90°С V Гидростатическое напряжение на долгое время труб РЕ R6sine а  Время (ч) 10» 50 лет Регрессионные кривые сопротивлвния труб долговременным напряжениям. 1.5.5.5. Влияние температуры Полимерные материалы очень чувствительны к температуре. Это хорошо видно при опытах на трубах под гидравлическим давлением при разных температурах. Механизмы разрыва сильно ускоряются при увеличении температуры от 20 до 80°С. Это же касается и других характеристик, в частности модуля Юнга (см. следующий рисунок). В случав ПЭ существуют три области температуры:
Изменение модуля Юта в зависимости от температуры. - Т < 11 соответствует области хрупкости материала; Т1 - это температура перехода от стек-ловидности, - 11 < Т < 12 - зона пластичности; 12 - температура перехода от аморфности ПЭ, - 12 < Т < ТЗ - зона вязкопластичности, ТЗ - температура плавления материала. В случае ПЭ: 11 «-100...-90С 12 - -20С ТЗ ISOC 1.5.6. Литература - J.-C. Bone, J. Morel, М. Boucher. - Mecanique generate, cours et applrcation. Editions Ounod, Paris (1987). - M. Berlin, J.-P. Faroux, J. Renault. - Physique: (8 volumes) thennodynamique et mecanique clas-sique des systemes de points. Notions de relativite. Editions Ounod, Paris (1987). - J. Cessac et G. Treheme. - Cours de physique Terminale, Seconde, 1"). Editions Nathan, Paris 1966). Epuise. - G. Bruhat. - Mecanique. Cours de physique generale. Enseignement technique et superieur. Editions Masson, Paris (1967). - S. Timoshenko. - Resistance des materiaux. Tome 1: Theorie elementaire et problemes; tome 2: Theorie developpee et problemes. Editions Dunod, Paris (1977). - S. Timoshenko. - Theorie de la stabilite elastique. Editions Dunod, Paris (1966). - M. Feodossiev. - Theorie de la stabilite elastique. Editions Mir, Moscou. - L. Solomon. - Elasticite lineaire. Editions Masson, Paris (1968). - G. Rlliat. - Sols etfondations. Editions du Monlteur, Paris (1981). - J. Goulet. - Aide-memoire de la resistance des materiaux. Editions Dunod, Paris (1968). - M. Albiges et A. Coin. - Resistece des materiaux appliquee (deux tomes). Editions Eyrolles, Paris - M. Chatain. - Encyclopedia des sciences industri-elles (cinq tomes). Editions Quillet, Paris (1983). 1.6. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 1.6.1. Основные понятия электротехники 1.6.1.1. Наиболее употребительные формулы (постоянный ток) 1.6.1.1.1. Соединение сопротивлений Закон Ома Электрическая мощность Электрическая энерг>1я Сопротивление проводника при 0°С Изменение удельного сопротивления с температурой U = RI Р = UI = R2 W = Ulf=R2f Ro=p-10-» р = Ро(1 +а6 и - разность потенциалов на концах контура, в вольтах; R - сопротивление, в омах; I - сила тока, в амперах; р - удельное сопротивление проводника, в микроомах на сантиметр (ср. § 1.6.1.1.3); / - длина проводника, в метрах; S - сечение проводника, в квадратных миллиметрах; W - работа, в ваттчасах; Р - мощность, в ваттах; а - температурный коэффициент металла (ср. §1.6.2.2. и 1.6.2.3); f - время, в часах; 0 - температура проводника, в градусах Цельсия. -ШНЧЧ"-WVWV\-/УЛЛЛМЛ- и-г,/ + Г2/ + ...+r-R/ Последовательное соединение сопротивлений.  U-r,/,+r24, + ...+r-RI 111 1-1 Параллельное соединение сопротиалвний. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 |
||||||||||||||
 |
 |
