Реология лек,лаб

Дәріс №2.

Тұтқырлы орталардың ағымы мен деформациясы

Егер әр түрлі заттардың бір-біріне қатысты жеке бөлшектерінің орын ауыстыруын қарастырсақ, онда олар күштердің әсерінен деформацияланады. Кейбір денелер – серпімді, яғни деформацияның белгілі күштің әсерінде белгілі шамаға ие болып, күштің әсері тоқтағаннан соң толығымен жойылады. Басқалары – иілгіш келеді, яғни күштердің әсері тоқтағаннан кейін де деформация байқалады. Үшінші денелер – ағады, яғни деформация ұдайы күштің әсерінен тоқтаусыз өседі.

Реологиялық құбылыстар механикалық процестер болғандықтан, реологияда механиканың негізгі заңдары қолданылады:

арқылы күш векторын, ал — жылдамдату векторын өрнектесек, онда

(1.3)

мұндағы: белгісі векторлық сумманы көрсетеді, сондықтан

— денеге әсер ететін барлық күштің нәтижесі;

m – масса;

— жиын центрі жылдамдатуы;

Егер қозғалмайтын нүктеге қатысты нәтиже моменті деп алсақ (мұндағы r – осы нүктеге қатысты күш иығы), онда

(1.4)

мұндағы формуланың оң жағындағы интеграл бүкіл бөлшектерге қатысты, — dm массалы бөлшектің жылдамдатуы; r – қозғалмайтын нүктеден жылдамдатуға дейінгі түзудің ара қашықтығы.

Егер моменттер дене массасы центріне қатысты есептелсе, онда (1.4) теңдеуі массалар центрі тынышталмаған кезде ғана тура болады, яғни бұл жағдайда басы масса центрімен сәйкес келетін және үнемі бірге қозғалғанда салыстырмалы қозғалыстағы координат жүйесіне жылдамдату болып табылады.

(1.3) және (1.4) теңдеулері келесідей түрде жазылуы мүмкін:

; ; ; (1.5)

(x,y,z) (1.6)

(x,y,z) жазуы өзі жасалған теңдеудің құбылыстың мағлұматтарын сипаттайтын үш теңдеулер жүйесінің бірін көрсететінін сипаттайды. Мұндағы теңдеудің индекстері айналмалы алмасуға тиісті: z-ті х-ке, х-ті у-ке және у-ті z-ке. Мысалы, (1.6) теңдеуден келтірілген ауыстыру арқылы алынған теңдеудің түрі:

(1.7)

Егер бір ғана бөлшекті немесе «материалдық нүктені» қарастырсақ, онда теңдеулер мынандай түрге келеді:

(1.8)

Бұл теңдеу Ньютонның І-ші және ІІ-ші заңдарын көрсетеді. (1.3) және (1.4) теңдеулері немесе r кинематикалық шамалары және , M динамикалық шамалары арасындағы арақатынасын береді.

Бұл шамалар өзара

Массалар арқылы байланысқан V — дененің көлемі және dv – дене бөлшегінің көлемі болсын, онда

(1.9)

Бұл шама заттың тығыздығы деп аталады және денені құрайтын затты сипаттайтын шама болып табылады. (1.3) және (1.4) теңдеулеріне (1.9) теңдеуінен m массасын енгізу арқылы механика теңдеулеріне кіретін заттың жалғыз параметрі болатын тығыздық арқылы кинематикалық және динамикалық шамалар байланысатынын көреміз.

Реологияда әр түрлі заттардың реологиялық жүрісін сипаттайтын заттың константасы болып келетін параметрлер арқылы деформация деп аталатын кинематикалық шаманы кернеу деп аталатын динамикалық шамамен байланыстыратын теңдеулер негізгі теңдеулер болады.

Реологиялық кинематика

Дененің кинематикалық жағдайы оның барлық бөлшектерінің уақыттың әрбір моментіндегі жылдамдығымен және күйімен анықталады.

Бөлшектің күйі оның х, у, z координаттарымен математикалық түрде сипатталады, ал оның жылдамдығы мына компоненттер арқылы өрнектеледі:

, (х,у,z) (1.10)

Сондықтан t моментіндегі кинематикалық күйді анықтау үшін алты шама енгізу қажет. Дене саны шексіз көп бөлшектерден тұратындықтан, «алты еселі шексіз» санды енгізу керек болып көрінуі мүмкін. Алайда, бұл жағдай тек қана дене бөлшектері бір-бірінен тәуелсіз болған кезде ғана болады, ал мұндай бөлшектер дене құрай алмайды. Бөлшектер t уақытында және t уақытынан кейін де жақын тұрған кезде ғана дене құрайды.

Сондықтан, егер біз (х, у, z) және (x+dx, y+dy, z+dz ) координаттарымен екі бөлшекті қарастырсақ, онда олардың жылдамдықтарының бағыты бойынша айырмашылығы да шексіз аз шама болады.

Басқа сөзбен, бөлшектердің жылдамдықтары координаттардың үздіксіз функциялары болады.

уақытының шамалы созылуын қарастырайық. Бұл уақыт аралығында әрбір бөлшек өзінің күйін ығысу деп аталатын u шамасына өзгертеді.

Мұнда жылдамдықты төмендегідей табамыз:

(1.11)

Егер жылдамдық координаттардың үздіксіз функциясы болса, онда ығысу да осы координаттардың үздіксіз функциясы болуы керек. Сондықтан берілген бөлшектен көршісіне өткенде олардың ығысу айырмашылықтары мына шамаларға (х координаты үшін) тең болады:

(1.12)

Осылайша у және z осьтері бойынша ығысу үшін де өрнек жазуға болады.

Реологиялық динамика

Дененің ішінен шекті тұйықталған бет арқылы ойша бөлшек бөліп аламыз.

Осы бет арқылы бөлшекке қалған бүкіл дене әсер етеді, ал бөлшек Ньютонның үшінші заңы бойынша дененің қалған бөліктеріне әсер етеді. Ойша алынған шекті беттің элементін қарастырайық. Оның ауданын , ал кеңістіктегі ориентациясын қарастырып отырған беттің элементіне сыртқы нормальдің бағыты деп белгілейік (1.3 сурет).

- беттік күштің шамасы, онымен дененің қалған бөлігі бөлшекке бетінің элементі арқылы әсер етеді. Онда pn беттік күшінің кернеуі деп атаймыз. Кернеу векторлық шама және ол беттің элементінің алаң ориентациясына байланысты болады.

pn беттік күшінің кернеуі жалпы жағдайда нормалімен бұрыш құрайды және pnn мен pnt (нормаль және жанама) компоненттеріне жіктелуі мүмкін.

Тікбұрышты параллелепипед пішінді қарапайым бөлшекті қарастырайық (1.4 сурет).

Алаң ориентациясы кез келген болуы мүмкін, сондықтан беттің нүктесіндегі қызу (напряженный) күйінің шексіз көп берілу әдістері бар болып көрінуі мүмкін.

pn

pnt

pnn

1.3 сурет. Ойша алынған шекті беттің элементіне әсер ететін күштің жоспары.

Деформация денесінің көлемімен түрі неге тәуелді болады?

Деформацияның қандай түрлері бар?

Идеал денелердің қандай түрлерін білесіз?

Серпімділікке түсінік бер?

Зертханалық жұмыс №3-4

Ақпаратты-өлшеуіш комплексін «СТРУКТУРОМЕТР»

құрал негізінде зерттеу.

Ақпаратты-өлшеуіш комплексінің әрекет ету принципі.

Структурометр өз мүмкіндігі бойынша және де ақпаратты-өлшеуіш комплексінің құрамында жұмыс істейді. Бұл мақсатта компьютер портының құрамындағы кабельмен жалғасады. Режим өлшемі Ньютон күшінің өтпелі мағынасында, секундтың уақыттағы және үстелдің миллиметрдегі жылжуы кезінде жұмыс өңделеді.Өлшем қорытындысы структурометрде автоматты түрде сақталады. Бірақ есте сақтау құрылғысы шектелген және 4096 өлшемді құрайды. Ақапрат келесі рет «старт» батырмасын басқанда немесе структурометрді өшіргенде сақталады. Бұл ақпарат жұмыс протоколы түрінде табылуы мүмкін, структурометрді компьютермен жалғайды, соның нәтижесінде ақпаратты-өлшеуіш комплексі кұрылады.

Структурометр компьютердің STUCT басқару программасымен толықтырылған, графиктің визуалды көрінісіне арналған, және де структурометрдегі жұмыс протоколын компьютердегі қатты дискте сақтайды.

Структурометрде жұмыс басталмас бұрын программаны енгізеді және басқа керекті тәртіпте өңдейді.

Ақпаратты өлшеуіш комплексінің жалпы түрі 5.1 суретінде көрсетілген,ал функционалды схемасы 5.5 суретте берілген.

Құралды жұмысқа дайындау.

Өлшеуіш басын штангаға орнықтырады және винт көмегімен қозғалтпай қояды. Өлшеуіш басын арнайы кабельдің артқы панель құралындағы ұяға қосады. Структурометрдің RS232 тоғының көмегімен компьютердің СОМ 2 портының ізімен жалғайды.СОМ 1 портының ізі шарт бойынша компьютер тышқанында резервтелінген.

5.5сурет – тамақ өнімдерінің реологиялық мінездемесі анықтайтын АРМ функционалды схемасы.

1-қадамды двигатель; 2-қисық тісті шестерналар; 3-винт; 4-гайка; 5-сабақ үстелі; 6-анықталатын өнімнің үлгісі; 7-ауыстырылатын сайман; 8-біріншілік өлшеуішті көрсеткіш; БП-қосу блогі; ИПТ-прецизионды ток көзі; ДИУ-күштің дифференциалды өлшемі; ПД-прецизионды бөлгіш; АЦП-аналого-цифровой преобразователь; МК-микроконтроллер; БУск-перне тақтамен басқару блогі; РС-жеке компьютер.

Тоқты қосу. Структурометрдің автоматтандырылған тестілеуі аяқталған соң, компьютерді қосады.

STRUCT программасын енгізу. Бұл үшін «struct.exe.» файлын тауып «enter»-і басамыз.Экранда мәзір пайда болады:

тәртіптеу (настройка)

мәліметті фалда оқу

құралдағы мәліметті оқу

шығу

Ақпаратты-өлшеуіш коиплексі компьютерде жұмыс жасауға дайын.

Ақпаратты-өлшеуіш комлексінің жұмысын бейнелеу. Структурометрде берілген режим аяқталмай STRUCT программасын активтендіру қажет және «құралдағы мәліметті оқу» командасын қолдану керек.Бұның негізде прогамма компьютерден файл атын және оның оның қатты дискте орналасу орнын сұрайды,

Жұмыс протоколы структурометрде DOS кодтандырылған мәтіндік файл және *.lst. кеңейтілген түрінде сақталады.

Протоколды кез келген мәтіндік редакторлық, соның ішінде WORDта, бұл келісім бойынша кодтандырылған DOSтан кодтандырылған WINDOWSта формаландырылса ашып көруге болады. Протокол жұмысының үзінділері структурометрдің №1 және №7 режимдері 5.6 және 5.7 суретінде кәрсетілген.

Графиктердің орналасуына және эксперимент қорытындысын өңдеуге кесте негіз, сондықтан ол структурометрдің жұмыс протоколының құрамында болады. (5.6 ,5.7 суреттерлі көру). STRUCT программасында өткен уақыттағы графиктерді көрсете алады. Графиктерді көру үшін «берілген файлды оқу» батырмасын басу қажет, оны F3 пернесі активтендіруі мүмкін.Файл аты «берілген файл аты» мәліметтер терезесінде таңдалады, ол команданы активтендірген соң шығады. «ТАВ»пернесінің көмегімен келесі файлға көшу орындалады,таңдалынған файлды «enter» пернесі арқылы дәлелдейді. Таңдалынған файл мәтіндік форматта көк түс арқылы бейнеленеді, барлық файлдағы мәліметті білу үшін /↓/,/↑/,PgUp,PgDw, Ctrl-PgUp,Ctrl-Dw пернелері қолданылады.

Кестедегі қорытындыны график түрінде көруге болады, ол үшін F7 пернесін басу қажет.

Алынған өлшем қорытындысын үлкен емес үстел қозғалысының процессор құралындағы есте сақтау көлемі жеткіліксіз және ол кестеде көрсетіліп тұрады. Көлемді есте сақтау жойылғаны аяқталғанға дейін өлшем қорытындысын жазу тоқтатылады.

«Структурометр» құралының жұмыс протоколы.

Күні 7.4.2006

Уақыты -11:45:21

Кіретін параметрлер:

1 жұмыс уақыты – тығыз және пластикалық деформация

Сығылу коэффициенті -9

Жанасу күші 0.5Н

Үстелдің қозғалу жылдамдығы100 мм/мин

Күш20.0Н

Қорытынды:

Ауысу Н17.8325

ауысу Н25.5300

күш кестесі(451 мағына)

NF(H)t(сек)H(мм)

10.50.0140.0225

20.50.0270.0450

30.50.0410.0675

40.50.0540.0900

50.50.0680.1125

34719.44.6857.8075

34819.74.6987.8300

34920.04.7127.8525

35019.74.7257.8300

35118.44.7387.8075

35217.34.7527.7850

35316.34.7667.7625

4460.66.0215.6700

4470.66.0355.6475

4480.66.0485.6250

4490.66.0625.6025

4500.66.0755.5800

4510.66.0895.5575

5.6 –сурет №1 режимдегі структурометрдің жұмыс протоколы.

«Структурометр» құралының жұмыс протоколы.

Күні 7.4.2006

Уақыты -11:43:21

Кіретін параметрлер:

7 жұмыс уақыты-берілген күштегі релаксация

Сығылу коэффициенті-9

Күш 0.5Н

Үстелдің қозғалу жылдамдығы100 мм/мин

Күш 5.0Н

Қорытынды:

Ауысу 5.7950

Релаксация уақыты21 сек

Күш кестесі,(541 мағына)

№Ғ(Н)t(сек)H(мм)

10.50.010.0225

20.50.030.0450

30.50.040.0675

2514.73.395.6475

2524.73.405.6700

2534.73.425.6925

2544.83.435.7150

2554.83.445.7375

2564.93.465.7600 релаксация

2574.93.555.7600 релаксация

2584.93.645.7600 релаксация

2594.73.735.7600 релаксация

2604.53.825.7600 релаксация

2614.33.915.7600 релаксация

2624.24.005.7600 релаксация

5382.428.845.7600 релаксация

5392.428.935.7600 релаксация

5402.429.025.7600 релаксация

5412.429.115.7600 релаксация

5.7-сурет №7 режимдегі структурометрдің жұмыс протоколы.

Бұл жағдайда экранға графиктің жартысы ғана шығады. Бұл жағдайға ұрынбау үшін, алдын ала дайындық режиміндегі К сығылу коэффициентін өлшеуішке енгізу қажет. Сығылу коэффициенті 1-ден 9-ға дейін бүтін санды қамтиды. Әрбір өлшем қорытындысы К=1 әрбір екіншіде К=2,әрбір тоғызыншыда К=9 тең.

Сығылу коэффициентінің мәнін таңдағанда келесі жағдайлармен басқарылады:

1-ші режим үшін-(2Н∙400)/К

2,4,5 режимдер үшін-(Н∙400)/К

3,6 режимдер үшін-(2Н∙400+τп·100)/К

7,8 режимдер үшін-(Н∙400+τр·100)/К

К-сығылу коэффициенті;

Н-үстелдің болжамды қозғалу мәні,мм;

τп -тоқтатқанға берілетін мән;

τр-уақыттың болжамды релаксациясы;

Сығылу коэффициентінің тізімін енгізу келесідей /КОД/ батырмасын басу, келесі код номерін 3 басу, /ВК/пернесін басып кодты енгізу, сығылу коэффициентінің үлкен мәнін 9 басу, коэффициент мәнін /ВК/ батырмасын басу арқылы енгізу.

STRUCT программасының кемшілігі деформация грфигінің тәуелділігін көрсетпейді және де эксперимент қорытындысын математикалық тұрғыдан орындайды.

Excel кестелі процессоры өңдеуге ең қолайлы тәсіл болады,ол WORDпен бірге MS OFFICE құрамына кіреді. Бұл үшін мәтіндік файл кестесін Excelде импорттау қажет.

Импорт тізімі келесідей.

Excelді ашу. Бас мәзірде «мәліметтерді» табады және ашады. Мәзірде «сыртқы мәліметті» таңдап ішіне «мәтіндік файл импортын» ашамыз.Ашылған терезеде керекті файлды табамыз, оны таңдап алып «enter»ді басамыз. Мәтіндік файл импортының терезесін ашып, үш қадамнан тұрады, бұлардың әр қайсысына келесі операцияларды қанағаттандыру қажет.

1 қадам –файлын таңдау;

2 қадам – столб санын белгілеу;

3 қадам- «анығырақ» батырмасын және толық бөлшекті нүктесін басамыз.

«Дайын» батырмасын басып импортты аяқтаймыз.

Егер операция дұрыс орындалса, онда Excelде де бос жаңа парақ кестесі пайда болады. Ақпараттық мәтін кестесі арнайы ұяшықта орналастырылады. Келесі жұмыстарда бұл қажет емес сондықтан кесте симметтриясының жұмысына көше берсе болады.

Мәліметтер массивінің жұмысы Excel шартында орындалу қажет. График тізімінің бейнелеу тәсілінің кемшілігі және қорытынды өңделуі Excelде дұрыс жұмыс жасай білу қажет. Сондықтан ең рационалды және қолайлы нұсқа компьютердегі арнай программаны қолдану және деалынған қорытындыны математикалық тұрғыдан өңдеу үшін арналған.

«Нан және макарон өнімдерінің технологиясы» кафедрасында ақпарттты-өлшеуіш комплекс программасының жиынтығы бар.Структурометрде алынған мәліметтер жұмысын VISUAL программасында жасаған жөн.

Ақпаратты-өлшеуіш комплексімен реологиялық мінездемені анықтап үйрену.

Структурометрдегі жұмыс протоколының мақсаты мәліметтерді өңдеп, үйрену.

Зертханалық жұмысты орындау зерттелетін құрал ретінде — поролонды қолданамыз.Зерттелетін заттың орындау тәртібі 5.1 берілген.

Тапсырма.Берілген кестеге байланысты модельді құралының үлгісінің сығылуына деформация тәуелділігінде график тұрғызу.

Нұсқау. №1 режимінің өлшемін орындау.

Жұмысты орындау тәртібі:

1.Үлгіні төзімділікке дайындау

2.Ақпаратты-өлшеуіш комплексін дайындау. Берілген сығылу коэффициентін К=1 орнықтыру. №1 режимін таңдау.

3.Алдынала өлшеу жүргізу.Берілген максималды үлгі сығылуы 4…5мм сәйкес келу керек.Жанасу күші-0.1Н.Үстелдің жылжу жылдамдығы (үлгі деформация)-20мм/мин.

4.Өлшеу жүргізу Индикаторда көрсетілген зертханалық жұмысты протоколда жазу.

5.Структурометрдің жұмыс протоколында «proba-1.1st.» файлында жазу.

6.Графикті компьютер экранының бетіне шығару. Сығылу коэффициен қолдануына қорытынды жасау.

7.Структурометр жұмысының протоколын экранға шығару.

Өлшем көлемін анықтау.Үстелдің қозғалуына сәйкес өлшем номірінің тізімін және өткен уақыттың максималдылығын жазу. Табылған жылжу мәнін H1 салыстыру.

8.Максималды күшті Ғ үлкейту,үстел жылжуы Н 10мм қамту және жаңа өлшемді орындау керек. Индикаторда бейнеленген мәліметті жазу.

9.Структурометр протоколын «proba-2.1st.»файлына жазу.

10.6п нұсқасындағы әрекетті орындау.

11.Сығылу коэффициентін К=9 орнықтыру,режим номерін және берілген параметрлерді енгізу. Өлшемді тексеру. Индикаторда бейнеленгенмәліметті жазу.

12.Струкрурометр протоколын «proba-3.1st.» файлында жазу.

13.6 және 7 нұсқадағы мәліметті орындау.

14.Жаслынған қорытындыны салыстыру. Өлшем қателіктеріне шешім жасау.

15.Өлшемнің ортақ қорытындысын салыстыру. Ортақ көлем қаншалыұты өсті және неге?-деген сүраұтарға жауап беру.

16.WORD редакторында келесідей анализ жасау үшін «proba-1», «proba-2», «proba-3» файлдарын дискетке жазу және басқа компьютерде Excel кестелі процессорында график тұрғызу.

Осында зертханалық жұмысты орындау аяқталды.

Бақылау сұрақтары:

Структурометрдің есте сақтағышында қанша өлшем сақталады?



Страницы: 1 | 2 | Весь текст