Интенсивности напряжений
Отметим, что с увеличением частоты ультразвуковых колебаний возрастают величина и плотность (количество энергии в единице объема упругой среды) звуковой энергии, резко увеличивается тепловое, механическое и кавитационное воздействие ультразвука на состав, структуру и состояние биологической среды. Частые знакопеременные деформации клеток, тканей ускоряют их утомление; при интенсивности колебаний более 4 Вт/см2 клетки разрушаются, изменяются их свойства. Кавитация разрыхляет ткани, повышает локально их температуру, изменяет характер и скорость протекающих в организме человека биохимических реакций.
Особенности воздействия производственной (Вибрации определяются частотными спектрами и расположением в его пределах максимальных уровней энергии колебания. Местная вибрация малой интенсивности может оказывать благоприятное воздействие на организм человека, восстанавливая трофические изменения, улучшая функциональное состояние центральной нервной системы, ускоряя заживление ран и т. п. При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возйика-' ют изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии — вибрационной болезни. Наибольший
Характер изменений во времени смещения х, колебательной скорости v, ускорения а колебательного движения, деформации е и напряжений ст в бегущей волне показан на рис. 15. На левой части графика видно, что при силовом возбуждении вибрации первой по бруску начинает распространяться волна ускорения, за ней с интервалом в четверть периода или длины волны следуют волны: деформаций, напряжения, колебательной скорости и интенсивности колебаний; последней с тем же интервалом запаздывания распространяется волна сме-
Таким образом, там, где в стоячей волне максимальны амплитуды смещения и колебательной скорости, амплитуды деформаций и напряжений минимальны, и наоборот. Это оказывает существенное влияние на характер изменения во времени интенсивности колебаний. Перемножая по-прежнему колебательную скорость vc на давление PC, найдем интенсивность /с колебательного процесса в стоячей волне, а умножая интенсивность на площадь поперечного сечения s бруска, получим полную мощность Wc колебательного процесса:
Изменение во времени деформаций, интенсивности колебаний и плотности колебательной энергии в единице объема в сопоставлении со смещением частиц для бегущей и стоячей волны показано на рис. 18, где на кривой смещений черными кружками разной величи-
Из этих равенств следует, что при отражении от свободных и жестко закрепленных концов бруска, при а = 0 и а = <х> гэ=1 и 6Э = 0, т. е. вся энергия колебаний остается в бруске. В биологическом аспекте из этого следует, что отражение волн от структурных неоднород-ностей, так же как и затухание в тканях, является причиной уменьшения интенсивности колебаний при их распространении по телу человека, а следовательно, и уменьшения зоны охвата тканей колебательным движением.
4'/2 раза меньше, чем в тканях до прослойки. Интенсивность колебаний за прослойкой, т. е. в прошедшей волне, в условиях одного и того же бруска и одинаковой интенсивности падающей .волны, может служить показателем интенсивности колебаний в прослойке, поскольку колебания, возникшие за прослойкой, можно считать возбужденными границей этой прослойки. Поэтому чем меньше коэффициент прохождения 6 для прослойки с разными сопротивлениями, тем меньше при прочих равных условиях интенсивность колебаний в самой прослойке.
Резюмируя изложенное в этом параграфе, мы можем отметить следующее. Рассмотрение возбуждения колебаний в бруске как элементе ограниченной сплошной однородной среды позволило получить представление о физических явлениях, возникающих в сочлененных структурах тела человека, подверженных вибрационному воздействию. Действие вибраций на структуры тела приводит к распространению по ним волн напряжения и колебательной скорости, создающих за счет отражений в местах сочленения структур и неоднородностей тканей различные, интенсивности колебаний и плотности колебательной энергии в тканях тела, тем меньшие, чем дальше расположены участки этих тканей от места непосредственного контакта тела с вибрирующей поверхностью, чем больше их волновое сопротивление распространению колебательного процесса и чем они ближе к узлам колебаний, определяемым частотами собственных колебаний структур.
колебаний приведены на рис. 23. Можно видеть, что независимо от места возбуждения колебания затухают при распространении по телу тем больше, чем выше их частота, причем величины затухания в диапазоне исследованных уровней, как показала проверка, не зависят от уровня интенсивности колебаний в зоне возбуждения. Кроме того, из графика следует, что затухание уменьшается для точек тела, расположенных в области «пучности» колебаний, и колебания усиливаются по всему телу для частот, совпадающих или близких к частотам собственных колебаний тела или его частей.
Влияние интенсивности колебаний. Рассматривая повышение порогов кожной чувствительности при воздействии вибраций как следствие нарушения баланса энергии в рецепторах, мы не анализировали экстремальных случаев равенства (4-2-2а), когда интенсивность / колебательного процесса близка к пороговой величине
Местная вибрация малой интенсивности может оказывать благоприятное воздействие на организм человека: восстанавливать трофические изменения, улучшать функциональное состояние центральной нервной системы, ускорить заживление ран и т. п. При увеличении интенсивности колебаний и длительности их воздействия возникают изменения, приводящие в ряде случаев к развитию профессиональной патологии — вибрационной болезни.
Аналитические методы долгое время базировались исключительно на классических подходах механики сплошной среды и сопротивления материалов, оперирующих такими понятиями как напряжения, деформации, и соответствующие теоретические коэффициенты концентрации. В последнее время бурное развитие претерпевают методы расчета, основанные на положениях механики разрушения; при расчете тел с трещиноподобными дефектами используются характеристики вязкости разрушения - коэффициент интенсивности напряжений, раскрытие трещины, J-интеграл и другие.
Аналитические методы долгое время базировались исключительно на классических подходах механики сплошной среды и сопротивления материалов, оперируюших такими понятиями как напряжения, деформации, и соответствующие теоретические коэффициенты концентрации. В последнее время бурное развитие претерпевают методы расчета, основанные на положениях механики разрушения; при расчете тел с трешиноподобными дефектами используются характеристики вязкости разрушения - коэффициент интенсивности напряжений, раскрытие трещины. J-интеграл и другие.
Данные, приведенные в /350/, свидетельствуют о хорошей корреляции между скоростью распространения трещины а' = da/dt при ползучести и коэффициентом интенсивности напряжений К для аустенитных сталей, а также содержащих Сг, Мо и V, согласно выражению а' = СКп, где С и п - коэффициенты, зависящие от температуры, К = F0J/0 , Y - функция геометрии образца, а - напряжение.
Этой формуле отвечает следующее выражение для коэффициента интенсивности напряжений К\
Хрупкое разрушение характеризуется быстрым распространением трещин, малой работой разрушения и незначительной величиной локальной пластической деформации. Для определения характеристик трещиностоикости используют параметры линейной механики разрушения - коэффициенты интенсивности напряжений Кс, Кс\. На рис.13.1 приведены характеристики трещиностоикости и сопротивление разрушению ант строительных сталей в зависимости от температуры /381/. Из графиков видно, что при возникновении хрупких состояний, определяемых условием ант < ао,2, трещиностойкость сталей
При повторных нагрузках в определенных условиях исходные дефекты или возникшие в зонах концентрации напряжений макроскопические усталостные трещины полностью приостанавливают свой рост. Такие трещины относятся к разряду «нераспространяющихся» трещин. Условия нераспространения трещин определяются пороговым значением коэффициента интенсивности напряжений Д/Q/, (табл. 13. 4), ниже которого распространение трещин не обнаруживается.
интенсивности напряжений сталей при пульсирующем
где /о - длина трещины, Л/С - размах коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины, N - число циклов, с и п - экспериментальные константы материала, зависящие от отношения экстремумов цикла.
где R = /fmax/^min - отношение максимального и минимального коэффициентов интенсивности напряжений в вершине трещины, возникающей при циклическом нагружении.
где AK,° - пороговый коэффициент интенсивности напряжений при пульсирующем цикле нагружения.
При динамическом (импульсивном) нагружении напряжению о. отвечает критическое значение коэффициента интенсивности напряжений
 Читайте далее:
 Исключением специальных
Изменение температуры
Исключение возможности
Исключить попадание
Искрообразующих материалов
Искусственные неорганические
Искусственных заземлителей
Искусственное освещение
Искусственному освещению
Испытаний допускается
Испытаний материала
Испытаний отдельных
Изменением концентрации
Испытаниям подвергают
Испытания газопровода
|
