Mühazirə kursu Азярбайжан Республикасы Тящсил Назирлийинин
Mayelərin özlülüyü. Daxili sürtünmə qüvvələri
Download 2.86 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 7.Hidrоdinamik qeyri tarazlıq. Turbulentlik anlayışı. Real mayenin xüsusiyyətindən və sürətindən asılı olaraq axın laminar və turbulent
- 2. Elastiki deformasiya və mexaniki gərginlik. Huk qanunu.
- Dartılma (sıxılma) deformasiyası.
- 4. Sürüşmə deformasiyası.
- 7. Plastik deformasiya.
- 8. Gərginlik-deformasiya diaqramı.
5. Mayelərin özlülüyü. Daxili sürtünmə qüvvələri. Özlü mayenin stasionar axını. Təbəqələri arasında sürtünmə qüvvəsi olan maye real və ya özlü maye adlanır. İdeal cərəyan borusunda verilmiş en kəsiyin bütün nöqtələrində axın sürəti eyni olur (şəkil 9.7, a). Real mayedə isə axının sürəti borunun radiusu boyunca olan məsafədən asılıdır: maye özlü olduğu üçün borunun divarına yaxın təbəqə divara yapışır, onun sürəti sıfır olur, borunun simmetriya oxuna yaxınlaşdıqca sürəti artır, simmetriya oxunda axın sürəti ən böyük olur. Şəkil 9.7 Borunun simmetriya oxundan uzaqlaşdıqca sürətin azalması təbəqələr arasında sürtünmə qüvvəsinin olması ilə izah olunur. Bu sürtünmə qüvvəsi aşağıdakı düsturla hesablanır: S r F . (9.6) Burada r – borunun mərkəzindən hesablanan radiusun dəyişməsi, – bu məsafədə sürətin dəyişməsi, onların nisbəti olan / r –sürət qradiyenti, S – sürtünən təbəqələrin sahəsi, – isə özlülük əmsalı və ya daxili sürtünmə əmsalı adlanır. Mayenin temperaturu artdıqca özlülük azalır, qazlarda isə artır. Mayenin temperaturunu dəyişdirməklə elə hal əldə etmək olar ki, maye təbəqələri arasında sürtünmə olmasın. Bu hal ifrat axıcılıq adlanır. 6. Hidrodinamik oxşarlıq qanunları. Ölçülülük metodu hidrodinamikada tam nəzəri izahı çətin olan daha mürəkkəb məsələlrin həllində çox effektivlidir. Bu metod, ümumi xarakterli və ya təcrübi məlumatlar əsasında əlavə təsəvvürlərin köməyi ilə çox tez və çox sadə yolla baxılan hadisələr dairəsinə yönəldən, tam olmasa da ilkin mühüm nəticələrə gətirir. Bu metodla tanış olaq. Ölçülülük anlayışı vahidlər sisteminin qurulması ilə əlaqədar yaranmışdır. Fiziki kəmiyyətin ölçüsü onun vahidinin nə qədər böyük olduğunu müəyyən edə bilmir. Bu müxtəlif fiziki kəmiyyətlərin vahidləri arasındakı əlaqə ilə müəyyən edilir. Ölçülülük əsas kəmiyyətin masştabının dəyişməsi zamanı törəmə fiziki kəmiyyətin vahidinin necə dəyişdiyini təyin etmə qaydasını verir. Riyazi düstur şəklində ifadə olunmuş bu qayda ölçülülük düsturu adlanır. Fərz edək ki, uzunluq vahidi kilometr, zaman vahidi olaraq dəqiqə götürülmüşdür. Onda bu sistemdə təcilin vahidi km/dəq 2 olacaqdır. Əgər uzunluq santimetrlə, zaman saniyə ilə ölçülərsə təcilin vahidi necə dəyişər? Ölçülülük düsturu bu suala tez cavab verir. 1km/dəq 2 =1000/36 sm/san 2 . Bu o deməkdir ki, 1km/dəq 2 ilə ölçülmüş təcilin ədədi qiyməti sm/san 2 ilə ölçülmüş təcildən 1000/36 dəfə böyükdür. Fərz edək ki, iki fiziki kəmiyyət bir biri ilə y=f(x) ifadəsi ilə əlaqədardır. Vahidlərini dəyişmədən fiziki kəmiyyətlərin özünü dəyişək. Fərz edək ki, x və y kəmiyyətləri uyğun olaraq və dəfə artaraq X= x və Y= y bərabər olmuşlar. və ədədləri hansı şərti ödəməlidirlər ki, X və Y fiziki kəmiyyətlərinin qiymətləri arasındakı əlaqə köhnə x və y qiymətləri arasındakı 108 kimi yəni, Y=f(X) olsun. Bu suala oxşarlıq nəzəriyyəsi cavab verir. Göründüyü kimi oxşarlıq və ölçülülük nəzəriyyələri bir birindən yalnız formal olaraq, məsələnin qoyuluşu ilə fərqlənirlər. Oxşarlıq nəzəriyyəsi kiçildilmiş və ya böyüdülmüş modellərdə real fiziki sistemin müxtəlif parametrləri arasında kəmiyyət münasibətlərini tədqiq etməyə imkan verir. Beləliklə, əgər müəyyən fiziki hadisə üçün oxşarlıq qanunu məlumdursa, biz daha ucuz və daha təhlükəsiz olsun deyə kiçik miqyasda eksperiment qoya, sonra skeylinq apararaq bizi maraqlandıran miqyas üçün cavabı ala bilərik. Buna görə də oxşarlıq üsulları müasir fizika arsenalında kifayət qədər fəxri yer tutur. 7.Hidrоdinamik qeyri tarazlıq. Turbulentlik anlayışı. Real mayenin xüsusiyyətindən və sürətindən asılı olaraq axın laminar və turbulent ola bilər. Təbəqəli axın laminar axındır. Belə axında maye hissəcikləri bir təbəqədən digərinə keçmirlər, sürətin cərəyan borusunun oxuna perpendikulyar proyeksiyası sıfır olur. Axın elə ola bilər ki, sürətin göstərilən proyeksiyası sıfırdan fərqli olsun. Onda mayenin hissəcikləri bir təbəqədən digərinə keçərək qarışacaq təbəqəli hərəkət pozulacaqdır. Belə hərəkət turbulent hərəkət adlanır. Laminar hərəkətdən turbulent hərəkətə keçid Reynolds ədədinin böhran qiyməti ilə xarakterizə olunur. Reynolds ədədi, axında götürülmüş müəyyən kütlənin kinetik enerjisinin, onun özü boyda yerini dəyişməsi zamanı sürtünmə qüvvəsinə qarşı görülən işə nisbətinə bərabərdir, Re ilə işarə olunur və kubik həcm üçün aşağıdakı düsturla hesablanır: l l l l l l F m A E isi quvv sur enerji kinetik or swr or sur k 2 2 3 . 2 . 2 2 . 2 . . Re (9.7) Məsələn, Reynolds ədədinin böhran qiyməti 1200 olduqda su laminar axından turbulent axına keçir. Reynolds ədədinin daha bir mühüm güclü cəhəti vardır. l , , , kəmiyyətləri özlüyündə çox geniş diapazonda dəyişə bilərlər; boru kapilyar da ola bilər, onlarla metr diametrli aerodinamik boru da ola bilər. Cavab hər halda universaldır və o yalnız Reynolds ədədinə söykənir. Reynolds ədədinin eyni bir qiymətində l , , , parametrlərinin qiymətləri ilə fərqlənən hərəkət oxşar hərəkət adlanır. Bu şəraitdə mayenin hərəkət mənzərəsi yalnız öz xarakteristikalarının miqyasına görə fərqlənirlər. Bu deyilənlər qazlara da aiddir. Bu cür asılılıq isə yuxarıda dediyimiz kimi oxşarlıq qanunu adlanır və onun əsasında bir eksperimental situasiyadan digərinə keçid durur. 110 MÜHAZIRƏ 10 Elastiki deformasiya və mexaniki gərginlik 1. İdeal elastiki cisim. Xarici qüvvənin təsiri altında bütün bərk cisimlər öz ölçüsü və formasını dəyişirlər, yəni deformasiya edirlər. Xarici qüvvənin təsiri kəsildikdən sonra cisim öz əvvəlki ölçü və formasını alarsa belə deformasiya elastiki deformasiya adlanır. Elastiki deformasiya zamanı xarici qüvvənin gördüyü iş deformasiya olunmuş cismin elastik potensial enerjisinə çevrilir. Cisimdə xarici qüvvənin əksinə yönəlmiş elastik qüvvə yaranır, xarici təsir kəsildikdən sonra bu qüvvə cismi əvvəlki vəziyyətinə qaytarır. Xarici qüvvənin təsiri kəsildikdən sonra cisim öz əvvəlki ölçü və formasını almırsa belə deformasiya plastiki deformasiya adlanır. Metalların soyuq emalı- ştamplama, döymə və s. plastiki deformasiyaya əsaslanmışdır. Deformasiyanın elastiki və ya plastiki olması yalnız materialdan deyil, tətbiq olunan qüvvədən də asılıdır. Elastiki deformasiya yalnız o zaman müşahidə edilir ki, cismə təsir edən qüvvə hər bir cismin elastiklik hüdudundan kiçik olsun. Əgər qüvvə bu həddi keçirsə deformasiya plastiki olur. Cisimlərin elastiki və ya plastiki cisimlərə ayrılması müəyyən dərəcədə şərtidir. Bütün deformasiyalar dəqiq yanaşmada xarici qüvvənin təsiri kəsildikdən sonra tam yox olmur, buna görə də plastikdirlər. Lakin qalıq deformasiya kiçikdirsə onu nəzərə almamaq olar. Bu zaman qalıq deformasiyanın qiymətinin nə qədər olması konkret şəraitdən asılıdır. Biz cisimləri ideal elastiki hesab edəcəyik. Yalnız elastiki deformasiyaya məruz qala bilən ideallaşmış cisim belə cisimdir. Real cismə tətbiq edilən qüvvələr elastiklik həddini aşmırlarsa bu cür ideallaşmadan istifadə etmək olar. İdeal elastiki cisim üçün təsir edən qüvvə ilə onun yaratdığı deformasiya arasında birqiymətli asılılıq mövcuddur. Plastiki deformasiya halında bu cür birqiymətli asılılıq mövcud deyil. Plastiki deformasiyadan əvvəl və sonra hər iki halda xarici qüvvənin təsir etməsinə baxmayaraq cisimin müxtəlif formaya malik olması bunu təsdiq edir. Biz kiçik deformasiyanın öyrənilməsi ilə məşğul olacağıq. 2. Elastiki deformasiya və mexaniki gərginlik. Huk qanunu. Deformasiya həndəsi baxımdan 4 cür olur: dartılma (sıxılma), sürüşmə, əyilmə və burulma. Fiziki baxımdan axırıncı iki növ deformasiya dartılma (sıxılma) və sürüşmə deformasiyalarının birlikdə yaranması nəticəsində baş verir. 3. Dartılma (sıxılma) deformasiyası. Tutaq ki, uzunluğu l 0 və en kəsiyinin sahəsi S olan çubuq F qüvvəsinin təsiri ilə l qədər elastik deformasiyaya uğramışdır (bu zaman onun en kəsiyinin sahəsi azalacaqdır, bu dəyişmə çox kiçik olduğundan nəzərə almamaq olar). Şəkil 10.1 Huk qanununu ifadə edən (işarə nəzərə alınmır) F=k l düsturunun hər tərəfini Sl 0 hasilinə (çubuğun ilk həcminə) bölək. Onda 0 0 1 1 l l S k l S F və ya 0 0 l l S l k S F və ya E (10.1) alarıq. Axırıncı düstur Huk qanunu olub çubuğun elastik uzanma (sıxılma) deformasiya qanununu ifadə edir. Burada S F mexaniki gərginlik olub, vahid səthə düşən qüvvəni 112 göstərir, BS-də vahidi Paskaldır, 0 l l nisbəti deformasiya və ya nisbi uzanma adlanır, adsız kəmiyyətdir, E isə dartılmada (sıxılmada) Yunq modulu adlanır, cismin ölçülərindən asılı olmayıb yalnız cismin materialından asılıdır, Pa-la ölçülür, E 1 isə elastiklik əmsalı adlanır. Yunq modulu ədədi qiymətcə çubuğu özü boyda uzatmaq üçün lazım olan gərginliyə bərabər kəmiyyətdir. (10.1) düsturu yalnız elastik deformasiya üçün doğrudur. Bu qanunun ödəndiyi hüdud elastiklik hüdudu və ya mütənasiblik hüdudu adlanır. Bu hüduddan böyük deformasiyalarda xətti asılılıq pozulur və cismin deformasiyası başqa qanunlarla ifadə olunur. Şəkil 10.1-dən görünür ki, dartılma deformasiyası zamanı çubuğun en kəsiyinin sahəsi azalır, yəni çubuq uzandıqda o uzanmaya perpendikulyar istiqamətdə sıxılma deformasiyasına uğrayır. Deformasiya zamanı çubuğun həcmi sabit qalırsa belə deformasiya affin deformasiya adlanır. Müxtəlif bərk cisimlərin uzununa deformasiyası zamanı yaranan eninə deformasiya müxtəlif olur. Ancaq onların nisbəti əksər bərk cisimlər üçün sabit kəmiyyət olub 0,25-ə bərabərdir. Bu kəmiyyət Puasson əmsalı adlanır, ilə işarə olunur və || düsturu ilə hesablanır. Burada || – uzununa, – eninə nisbi deformasiyadır. Uzununa deformasiya zamanı eninə deformasiyanın yaranmasını nəzərə aldıqda elastiklik əmsalı ilə Yunq modulu arasındakı əlaqə aşağıdakı kimi olur: E ) 1 ( ) 2 1 )( 1 ( . Doğrudur bərk cisimlər üçün Puasson əmsalının nəzərə alınması onun elastiklik əmsalını o qədər də dəyişmir. Lakin başqa maddələrdə (məsələn, polimerlərdə) elastiklik əmsalı nəzərə çarpacaq dərəcədə dəyişir. Bu dəyişiklik həmin maddələrdə mexaniki dalğaların yayılmasında özünü göstərir. 4. Sürüşmə deformasiyası. Tutaq ki, düzbucaqlı çubuğun alt oturacağı bərkidilmiş və onun üst oturacağına toxunan istiqamətdə F qüvvəsi təsir edir. Onda çubuğu təşkil edən laylar bir birinə nəzərən sağa doğru sürüşəcəklər və yan üzlər bucağı qədər sağa meyl edəcəklər. Sürüşmə deformasiyasında nisbi deformasiya olaraq bucağı qəbul edilir. Doğrudan da, -nın kiçik qiymətlərində tg l l 0 düsturunda tg götürsək, alınır (şəkil 10.2). Şəkil 10.2 Onda (10.1) düsturuna analoji olaraq sürüşmə deformasiya qanununu aşağıdakı kimi yazmaq olar: G (10.2) Burada G-sürüşmə modulu adlanır, Pa-la ölçülür, ədədi qiymətcə 1 radian sürüşmə bucağı yaradan mexaniki gərginliyə bərabərdir. Cismin ölçülərindən asılı olmayıb, onun materialından asılıdır. Sürüşmə modulunun tərs qiyməti G 1 sürüşmə əmsalı adlanır. Əksər materiallar üçün sürüşmə modulu Yunq modulunun yarısından kiçik olur. 5. Əyilmə. Tutaq ki, düzbucaqlı çubuq bir ucundan divara bərkidilmiş, digər ucundan isə onun səthinə toxunan 114 istiqamətdə F qüvvəsi təsir edir (şəkil 10.3) və çubuq şəkildə göstərildiyi kimi əyilir. Bu əyilmə deformasiyasıdır. Bu deformasiyada çubuğun üst səthi dartılır, alt səthi isə sıxılır, səthlər bir-birinə nəzərən sürüşürlər. Deməli, əyilmə deformasiyası uzanma, sıxılma və sürüşmə deformasiyalarının eyni zamanda təzahürüdir. Şəkil 10.3 Çubuğun uzunluğu , eni a, qalınlığı b, elastiklik modulu E olarsa F qüvvəsinin təsirilə onun sərbəst ucunun əyilmə oxu 2 3 4 Eab F düsturu ilə hesablanır. Çubuq hər iki ucundan sərbəst olaraq dayaqlar üzərində olduqda onun mərkəzinin əyilmə oxunu tapmaq üçün bu düsturda F əvəzinə 2 F , əvəzinə 2 yazmaq lazımdır. Onda əyilmə oxunu hesablamaq üçün 2 3 4Eab F (10.3) ifadəsi alınır. 6. Burulma. Silindrik çubuğun alt oturacağını bağlayıb üst oturacağına toxunan istiqamətdə cüt qüvvə (qiymətcə bərabər, istiqamətcə bir birinin əksinə yönəlmiş və cismin müxtəlif nöqtələrinə tətbiq edilmiş qüvvə cüt qüvvə adlanır) tətbiq etdikdə cismin layları bir-birinə nəzərən sürüşür və uzunluqları dəyişir. Bu deformasiya burulma deformasiyası adlanır (şəkil 10.4). Göründüyü kimi, burulma deformasiyası da uzununa (sıxılma) və sürüşmə deformasiyalarının kombinasiyasından ibarətdir. Silindrin bütün nöqtələrində deformasiya eyni deyildir; silindrin mərkəzindən uzaqlaşdıqca deformasiyanın qiyməti artır. Şəkil 10.4 Silindrin burulma deformasiya qanunu aşağıdakı düsturla ifadə olunur: M=N Burada - burulma bucağı, M-cüt qüvvələrin momenti, N- burulma modulu olub, sürüşmə modulu ilə əlaqəsi aşağıdakı kimidir: G l r N 2 4 (10.4) Burada r-silindrin radiusu, l-onun uzunluğudur. 7. Plastik deformasiya. Plastik deformasiya toxunan gərginliyin təsiri altında baş verə və iki üsulla həyata keçə bilər. 1.Müstəvi boyunca sürüşmə mexanizmində kristalın bir atom təbəqəsi digər təbəqə boyunca atomlararası məsafənin tam mislinə bərabər diskret kəmiyyət qədər sürüşür. Sürüşmə zolaqları arasındakı aralıqda deformasiya baş vermir. Plastik deformasiya zamanı bərk cisim öz kristallik quruluşunu dəyişmir və elementar qəfəsdə atomların düzülüşü saxlanılır. Atomların ən sıx düzülüşü olan kristalloqrafik müstəvi sürüşmə müstəvisi hesab olunur. Təzyiqlə emal zamanı deformasiyanın bu növü ən xarakterikdir. 116 2.İkiləşmə kristalın bir hissəsinin digər hissəsinə simmetrik vəziyyətə dönməsidir. Simmetriya müstəvisi ikiləşmə müstəvisi hesab olunur. Ikiləşmə adətən həcmə mərkəzləşmiş və heksaqonal qəfəs quruluşlu kristalların plastik deformasiyası zamanı yaranır, deformasiya sürətinin yüksəlməsi və temperaturun azalması ilə ikiləşməyə meyl artır. Ikiləşmə yalnız xarici qüvvənin təsiri altında deyil, plastik deformasiya olunmuş cismin tab alınması zamanı da yarana bilər. Ikiləşməyə kiçik deformasiya dərəcələrində nail olmaq olar. 8. Gərginlik-deformasiya diaqramı. Yuxarıda qeyd edildi ki, deformasiyanın kiçik dəyişmələrində gərginliyin deformasiyadan asılılığı xətti olur. Deformasiyanın sonrakı artmasında bu asılılıq mürəkkəb xarakter daşıyır. Şəkil 10.5-də əksər materiallar üçün xarakterik olan gərginlik-deformasiya diaqramı göstərilmişdir. Şəkildə OA parçası Huk qanununa tabe olan hissədir. D nöqtəsi cismin dağılmasına (qırılmasına) uyğundur. Bu nöqtəyə uyğun gərginlik dağılma gərginliyi və ya möhkəmlik hüdudu adlanır və d ilə işarə olunur. A nöqtəsinə uyğun gərginlik elastiklik hüdudu gərginliyidir və m (mütənasiblik hüdudu) ilə işarə olunur. Şəkil 10.5 m = d olarsa, belə cisim kövrək cisim adlanır. Kövrək cisim elastiklik hüdudunda dağılır. AD hissəsi plastik deformasiyaya uyğundur. A nöqtəsindən başlayaraq S nöqtəsinə qədər deformasiya gərginliyə nisbətən daha çox artır. Deformasiyanın bu xarakteri BS hissəsində özünü daha aydın göstərir. Plastik deformasiya, əsasən bu hissədə yaranır. Müxtəlif materiallar üçün bu hissənin boyu müxtəlif olur. Məsələn, yüksək keyfiyyətli poladda bu hissə demək olar ki, müşahidə olunmur. SD hissəsində gərginliyin artma sürəti yenidən yüksəlir və D nöqtəsində cisim dağılır. S nöqtəsində cisim xarici təsirdən azad edilərsə q qədər qalıq deformasiya yaranır. Elastik deformasiya yox olur və - diaqramında deformasiyanın bərpa yolu onun inkişaf yolundan aralı keçir. Bu yollar və oxu arasında qalan sahə ədədi qiymətcə plastik deformasiya zamanı cismin vahid həcminə düşən enerji (w) itkisinə bərabər olub aşağıdakı düsturla hesablanır (şəkil 10.6): q d Sl W w 0 0 ) ( Şəkil 10.6 Gərginliyin deformasiyadan asılılıq funksiyası aşkar şəkildə məlum olarsa, bu düstur vasitəsi ilə vahid həcmdəki potensial enerjini hesablamaq olar. Misal olaraq elastiklik hüdudunda cismin potensial enerjisini hesablayaq. Elastiklik hüdudunda gərginliyin deformasiyadan asılılığı E şəklindədir. Bu 118 ifadəni inteqral altında yerinə yazaq və 0-dan m -ə qədər inteqrallayaq: q m E d E w 0 2 2 . Bu elastik deformasiyanın vahid həcmə düşən potensial enerjisidir. Buna inanmaq üçün bu düsturda S l k E 0 və 0 l l m yazmaq kifayətdir. Doğrudan da bunları yerinə yazsaq 0 2 2 0 2 0 ) ( 2 1 ) ( 2 1 Sl l k l l S l k w olar. Burada 2 2 l k elastik deformasiyanın potensial enerjisi, Sl 0 isə cismin həcmidir. Cismin plastiklik (özlülük), kövrəklik və s. mexaniki xassələri deformasiya sürətindən və temperaturdan asılıdır. Çox böyük sürətli deformasiyalarda cisim özünü kövrək material kimi aparır. Hətta suyu çəkiclə vurduqda şüşə kimi qəlpələrə parçalanır. Download 2.86 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling