Сопротивления внутренних



Основным показателем качества материалов для средств защиты рук рабочих горячих цехов является защита от ожогов при воздействии искр и брызг расплавленного металла. Для определения сопротивления разрушению термостойких'материалов ВНИИОТ (г. Иваново) разработан прибор марки ППТ-4, работающий в полуавтоматическом режиме. Регулирование температуры прожигающего элемента возможно от 20 до 1100°С.

РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ ПО КРИТЕРИЯМ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЮ ПРИ ОДНОКРАТНОМ НАГРУЖЕНИИ

Если А?! превышает заданное допустимое значение (т.е. Л?! > [At]j), то при эксплуатации элемент конструкции находится в вязком состоянии. В этом случае (при отсутствии макродефектов типа трещин) предельные нагрузки превышают расчетные, определяемые по пределам текучести и прочности, и оценку сопротивления разрушению проводят по предельным нагрузкам и деформациям в соответствии с уравнениями (1.259) и (1.260). Вязкие разрушения пластических металлов при низких уровнях номинальных напряжений (на уровне предела текучести и ниже) могут произойти при размерах дефектов, превышающих сотни миллиметров (что для большого числа сосудов давления соответствует потере герметичности). При появлении в конструкциях таких дефектов их эксплуатация становится затруднительной или невозможной без проведения соответствующих мероприятий: изменения режимов работы, проведения ремонтных работ, замены поврежденных элементов и т.д. Обеспечение температурного запаса [Af], по первым критическим температурам важно для наиболее ответственных конструкций (элементов криогенной техники, сосудов для хранения и транспортирования жидких газов и т.д.), испытывающих действие повышенных статических и динамических нагрузок. При импульсном нагружении элементов конструкций, а также при наличии высоких остаточных напряжений в зонах сварки, облегчающих инициирование трещин и приводящих к существенному сокращению интервала температур (fc] - tc2), при которых происходят квазихрупкие разрушения, более обоснованно принимать температурные запасы по первым критическим температурам. Вместе с тем в целом ряде случаев оказывается возможным допустить возникновение в элементах конструкций квазихрупких состояний, т.е. возможен переход к определению запаса А(2 по вторым критическим тем'пературам. Однако в этом случае (рис. 1.45) должен быть обеспечен запас прочности по нагрузкам:

Запасы по разрушающим нагрузкам (при изготовлении, монтаже и эксплуатации конструкций) назначаются в пределах 1,5-2, а запасы по коэффициентам интенсивности напряжений и деформаций — в пределах 1,7-2,2. Большие из указанных запасов выбирают для циклически нагружаемых элементов конструкций, изготовляемых из хладноломких малоуглеродистых сталей или сталей повышенной прочности и низкой пластичности, чувствительных к концентрации напряжений, скорости деформирования и обладающих повышенным разбросом характеристик сопротивления разрушению. Повышенные запасы прочности принимают для элементов конструкций, определение конструкционной нагруженности которых затруднено в силу сложности конструкционных форм, наличия высоких остаточных напряжений (например, от сварки и монтажа), возникновения нерасчетных статических и динамических перегрузок. Для таких элементов конструкций обычно затруднено проведение надлежащего дефектоскопического контроля при их изготовлении и эксплуатации. В этом случае запасы по нагрузкам должны быть более высокими — до 2,5.

В диапазоне толщин 8-20 мм и температур 293-253 К по данным испытаний 118 образцов из СтЗсп, 104 образцов из СтЗпс и 53 образцов из СтЗкп распределение сопротивления разрушению ас и Кс подчиняется нормальному закону. Коэффициенты вариации при этом увеличиваются от 0,10 до 0,14 с понижением степени раскисления стали. В диапазоне температур 233-213 К средние значения разрушающих напряжений увеличиваются примерно на 10-15 % при одновременном увеличении коэффициентов вариации на 5 %. Вероятность образования квазихрупких разрушений (определенная по 50%-й доле вязкой составляющей в изломе) для СтЗсп при температуре 293 К составляет менее 0,5 %, а при температуре 283 К — 50 %, при температуре 253 К — более 99 % и при температурах ниже 233 К — 100 %.

Для сварных соединений и элементов конструкций, подвергающихся предварительной пластической деформации, при определении допустимых величин [еа], [а*] и [N] учитывают снижение разрушающих амплитуд напряжений введением коэффициента срс, а также пластичности и предела выносливости, вызванных напряжениями а0. Кроме того, при расчете [еД [а* ] и [N] должно быть учтено снижение сопротивления разрушению от деформационного старения.

При относительно небольших временах выдержки и числах циклов (что соответствует небольшим накопленным временам до 30- 50 ч) в силу процессов деформационного старения стали типа 18-8 наблюдаются уменьшение циклических пластических деформаций (рис. 4.9) и увеличение сопротивления этим деформациям (рис. 4,10, 4.11). С накоплением суммарного времени деформирования начинает проявляться роль циклических деформаций ползучести и сопротивление неупругим деформациям уменьшается. Следствием этого является уменьшение сопротивления разрушению при мягком нагружении по сравнению с жестким для одинаковых деформаций нулевого полуцикла (рис. 4.4, 4.6).

жению и формуле (4.58) для критерия сопротивления разрушению при мягком нагружешш. При этом минимальными были числа циклов NQ (при NQ > 10), определяемые по уравнению (4.59), что указывает на преимущественное накопление усталостных повреждений в зонах повышенной концентрации напряжений. Кривая 3 проведена по результатам расчета по тем же критериям разрушения с использованием формул (4.64) и (4.65) соответственно, когда амплитуды местных деформаций находили по формулам (4.60) и (4.61). Кривая 4 построена по данным расчета с учетом кинетики упругих и пластических деформаций по формуле (4.31), а кривая 5 — с учетом кинетики пластических деформаций по формуле (4.36). Кривая 6 проведена по данным расчета, учитывающего кинетику деформаций в зоне концентрации и накопление квазистатических и усталостных повреждений в форме (4.3). Кривой 7 показаны расчетные значения накопленного квазистатического повреждения ds, определенного по формуле (4.4) с учетом (4.40).

тивный результат. При этом запасы по предельным нагрузкам по кривой 6, построенной с учетом кинетики деформаций и повреждений, и по кривой J, построенной без учета перераспределения деформаций, могут различаться на 40 %. Из сопоставления кривых 5 и 6 следует, что образование трещин в зонах концентрации при симметричном цикле напряжений в основном связано с накоплением усталостных повреждений. При числах циклов более 102 учет накопления квазистатических повреждений приводит к снижению долговечности (примерно на 10 %), которую определяют по критерию сопротивления жесткому нагружению. Расчет с использованием аппроксимированной диаграммы циклического деформирования и учетом кинетики упругих составляющих деформаций (кривая 4) дает заниженные циклические пластические деформации и увеличение долговечности по мере снижения номинальных напряжений. Если учитывают перераспределение упругопластических деформаций только в нулевом и первом полуциклах, то расчет по критерию сопротивления разрушению при жестком нагружении (кривая 2) дает погрешность в сторону завышения долговечности на 15-35 %. Определение местных упругопластических деформаций в нулевом полуцикле по формулам (4.60), (4.61) дает результат (кривая 3), мало отличающийся от результата расчета с учетом кинетики деформаций и повреждений (кривая 6). Это объясняется завышением местных деформаций, определенных на основе уравнений (4.60) и (4.61). Сопоставление кривых 3, 4 и 6 показывает, что при номинальных напряжениях ниже предела текучести в зонах концентрации при симметричном цикле нагрузки осуществляется деформирование, приближающееся к жесткому. Предположение о жестком деформировании в зоне концентрации с учетом кинетики деформаций в нулевом и первом полуциклах дает указанное выше завышение долговечности для циклически разупрочняющихся сталей. Для циклически стабильных сталей результаты такого приближенного расчета будут совпадать с данными уточненного расчета, а для циклически упрочняющихся сталей упомянутые предположения дают результат с запасом прочности. При номинальных напряжениях, превышающих предел текучести (а„ > 1), роль кинетики деформаций и накопления квазистатических повреждений усиливается.

При нестационарных режимах нагружения, когда процессы перераспределения напряжений и деформаций в наиболее нагруженных зонах сложные, в качестве условия разрушения можно использовать накопление предельного повреждения d = 1 по уравнениям (4.3)-(4.4). Уточненная оценка сопротивления разрушению с учетом поцикловой кинетики местных односторонних и амплитудных упру-гопластических деформаций может быть выполнена по уравнениям (4.14)-(4.15), (4.39), (4.41). Для этих расчетов целесообразно использовать электронно-вычислительные машины.

РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ ПО КРИТЕРИЯМ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЮ ПРИ ОДНОКРАТНОМ НАГРУЖЕНИИ ............ 15
Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей. Кожа, в основном верхний ее слой толщиной 0,2 мм, состоящий из мертвых ороговевших клеток, обладает большим сопротивлением, которое определяет общее сопротивление тела человека. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека составляет 200...20 000 Ом. При увлажненной и загрязненной коже сопротивление тела снижается до 300...500 Ом, т.е. до сопротивления внутренних органов. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей.

Сила тока, протекающего через организм человека, зависит от общего электрического сопротивления пострадавшего, приложенного напряжения и характера включения пострадавшего в электрическую цепь. Общее сопротивление человека складывается из сопротивления внутренних органов и сопротивления кожи. Первое не зависит от величины приложенного напряжения и составляет около 1000 ом. Наименьшее сопротивление току оказывают жидкие составные части организма человека, такие, как спинно-мозговая жидкость (р = 55 ом-см), сыворотка крови (р = 70 ом-см), кровь (р = = 185 ом-см). Относительно хорошими проводниками тока являются

! Электрический ток поражает человеческий организм при непосредственном воздействии на него. Степень поражения организма зависит от силы тока, продолжительности воздействия, частоты тока, путей прохождения его через тело человека. Сила тока определяется приложенным напряжением и общим электрическим сопротивлением тела человека, которое складывается из сопротивления внутренних органов и сопротивления кожи. Электрическое сопротивление внутренних органов человека равно примерно 1000 Ом и значительно изменяется в зависимости от температуры тела. Сопротивление поверхностного слоя кожи очень велико и может меняться в весьма широких пределах в зависимости от состояния и целостности кожного покрова. При сухой и неповрежденной коже сопротивление тела человека может иметь значение от сорока тысяч до нескольких сотен тысяч Ом, но оно резко снижается, приближаясь к постоянному значению, равному 1000 Ом, если кожа увлажнена или повреждена. Поэтому влажные или потные руки при контакте с токоведущими частями увеличивают опасность поражения электрическим током. Так как сопротивление кожи человека зависит от ряда факторов, которые не поддаются предварительному учету, сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом. Эта величина учитывается в технических расчетах и мероприятиях по электробезопасности.

Контактный ожог является следствием преобразования энергии электрического тока, проходящего через пораженный участок тела, в тепловую. Поэтому такой ожог тем опаснее, чем больше ток, время его прохождения и электрическое сопротивление пораженного участка тела. Поскольку при таких ожогах напряжение, приложенное к телу человека, сравнительно невелико, ток, проходящий через человека, также невелик: доли ампера или в худшем случае несколько ампер. Однако в месте контакта тела с токоведущей частью плотность тока может достигать больших значений. Здесь же ток встречает и наибольшее сопротивление, а именно сопротивление кожи, которое во много раз больше сопротивления внутренних тканей. Поэтому максимальное количество тепла выделяется в месте контакта провода с кожей, а точнее, в том участке кожи, который находится в контакте с проводом,.

которому проходит ток, а также от удельного объемного сопротивления внутренних тканей организма рв, усредненное значение которого при токе с частотой до 1000 Гц составляет 1,5 — 2,0 Ом-м. Внутреннее сопротивление /?в практически не зависит от площади электродов, частоты тока, а также от значения приложенного напряжения и равно примерно 500 — 700 Ом.

Повышение напряжения, приложенного к телу человека, L//J вызывает уменьшение в десятки раз полного сопротивления тела человека Z/,, которое в пределе приближается к наименьшему значению сопротивления внутренних тканей тела (примерно 300 Ом). Многочисленные опыты подтверждают характер этой зависимости, хотя значения сопротивлений, полученные при замерах разными авторами, обычно сильно различаются. Объясняется это главным образом разными условиями опытов (которые производились с животными и трупами людей и лишь в пределах безопасных токов— с живыми людьми), а также индивидуальными особенностями испытуемых.

воздействию тока. Поскольку при таких ожогах напряжение, приложенное к телу человека, сравнительно невелико, ток, проходящий через человека, также невелик: доли ампера или в худшем случае несколько ампер. Однако в месте контакта тела с токоведущей частью плотность тока может достигать больших значений, так как площадь соприкосновения тела с токоведущей частью обычно невелика. Здесь же ток встречает и наибольшее сопротивление, а именно сопротивление кожи, которое во много раз больше сопротивления внутренних тканей. Поэтому максимальное количество теплоты выделяется в месте контакта проводника с кожей, а точнее, в том участке кожи, который находится в контакте с токоведущей частью.

Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений (рис, 1.8,о и б): двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, т. е. эпидермиса, 1z-> и одного сопротивления внутренних тканей тела RB (которое включает в себя два сопротивления — внутренних слоев кожи, т. е. дермы, и подкожных тканей тела).

Значение внутреннего сопротивления зависит от длины и поперечного сечения участка тела, по которому проходит ток, а также от удельного сопротивления внутренних тканей организма рв. усредненное значение которого при токе частотой до 1000 Гц составляет 1.5 — 2.0 Ом-м. Значение RB практически не зависит от площади электродов, частоты тока, а также от приложенного напряжения и равно примерно 500 — 700 Ом.

Из (1.3) и (1.4) видно, что при малой емкости Сн (когда ее можно принять равной нулю) полное сопротивление тела человека, Ом, оказывается равным сумме активных сопротивлений обоих слоев эпидермиса и сопротивления внутренних тканей тела:



Читайте далее:
Соответствие материалов
Соответствие техническим
Соответствии документации
Соответствовать максимальному
Соответствовать следующим
Состояние ограждений
Соответствовать указанным
Соответствует максимальной
Соответствующей аппаратуры
Санитарно техническая
Соответствующей квалификации
Соответствующей прочности
Соответствующей температуре
Санитарно технических
Соответствующего инструктажа





© 2002 - 2008