Отчет о научно-исследовательской работе. Односторонняя печать
Download 4.59 Mb. Pdf ko'rish
|
tekst dissertacii paka a.l. 1
|
82
экс охл yT xT Т T E (2.19) где хТ – термические напряжения в плоскости слоя в направлении оси Х, МПа; хТ – термические напряжения в плоскости слоя в направлении оси Y, МПа; Е – модуль упругости материала покрытия, МПа; – коэффициент температурного расширения материала покрытия, С -1 ; Т охл – температура охлаждения трубы при нанесении покрытия, при кото- рой были сформированы остаточные температурные напряжения, С; Т охл – температура окружающей среды, С. Дальнейшее охлаждение покрытия происходит также послойно. Однако при хранении, можно полагать, что охлаждение покрытия происходит равномерно с двух сторон. При этом решение такой задачи в подобной постановке усложняется. Колебания температуры при хранении происходят довольно плавно, в связи с чем, в каждый отдельный момент времени распределение температурного поля по толщине покрытия можно считать равномерным. Таким образом, в грубом при- ближении можно считать, что задача формирования температурных деформаций, возникающих в покрытии труб при хранении, носит осесимметричный характер. В этом случае ось симметрии для распределения температуры совпадает с осью трубы, тогда соответствующие напряжения и деформации распределятся симмет- рично относительно той же оси и дифференциальные уравнения равновесия будут иметь простые решения. Таким образом, упрощенная методика может быть предложена в допуще- нии, что температура, в силу малой толщины покрытия, распределяется по всей его толщине равномерно. Тогда решение задачи теплопроводности отпадает, остаются только температурные напряжения, вызванные перепадом температуры и разницей значений коэффициентов температурного расширения полимера и ме- талла. Пусть Т обозначает переменную температуру, отсчитываемую от некоторо- го начального состояния тела, и – постоянный коэффициент линейного расши- 83 рения материала. В таком случае вследствие нагревания до температуры Т 2 каж- дый элемент тела при условии свободного расширения получил бы равномерное удлинение по всем направлениям T zz rr , 0 rz . Свободному расширению покрытия при нагревании ничего не препятствует, однако, в ходе его охлаждения, деформациям сжатия в покрытии препятствует металл трубы, который при охлаждении получает деформации сжатия значитель- но меньшие по величине в сравнении с деформациями материала покрытия. Это условие поясняет причину формирования при низких температурах напряжений растяжения в покрытии, величина которых приближенно может быть определена по выражению Е Т Т р х с м п (2.20) где п – коэффициент линейного расширения материала покрытия, 1/град; м – коэффициент линейного расширения металла, 1/град; E п – модуль упругости материала покрытия, Н/м 2 ; Т с – температура нанесения покрытия; Т хр – температура хранения. Выводы: 1. Сформирован комплекс методик для оценки изменения механических свойств полимерных покрытий труб при длительном хранении в условиях север- ного климата, включающий методики испытаний; на растяжение твердости, прочность адгезии и внутренние напряжения тепловой природы. 2. В основу методики испытания полимерных покрытий на растяжение по- ложен ГОСТ 11262 «Пластмассы. Метод испытаний на растяжение». Испытания выполняются на испытательной машине, обеспечивающей постоянную стандар- тизированную скорость растяжения стандартных испытательных образцов, полу- ченных с помощью вырубной матрицы. По результатам измерений выстраивается график «нагрузка-удлинение» и определяются показатели: прочность при растя- жении и разрыве, предел и условный предел текучести, относительные удлинения и удельная работа деформации. 3. Для исследования твердости эластичных материалов (резины, пластмас- 84 сы) используют методы вдавливания стальных стержней по ГОСТ 263-75 (метод Шора) или стальных сфер по ГОСТ4670-91 (метод Бринелля). Твердость по Шору НА определяется от 0 до 100 единиц, при этом 0 соответствует максимальному проникновению стержневого индентора (2,54 см), а 100 – нулевому проникнове- нию. Твердость по Бринеллю НВ – определяется как отношение нагрузки F на сферический индентор (шарик) к площади поверхности его отпечатка S от на ис- пытуемом материале (НВ=F/S от ). 4. Методика определения прочности адгезии регламентируется ГОСТ Р 51164. Метод заключается в определении усилия F отслаивания полосы шириной b (10-40мм) от поверхности трубы и расчета величины адгезии А как отношения измеренных показателей: А=F/b. 5. Величина внутренних напряжений в теле полимерных покрытий форми- руется под воздействием перепада температур и разности коэффициентов линей- ного расширения с учетом температуры нанесения покрытия на поверхность тру- бы и модуля его упругости. |
