Расширение пористого материала

[Tapoky 0]

Ситуация такова: имеется пористый материал - металлорезина, если конечно его можно таковым назвать.

В результате экспериментов было обнаружено, что если МР поместить в физраствор, то линейные размеры её изменяются.

Задача заключается в том, чтобы смоделировать данный процесс.

Имеется ли у кого-нибудь опыт решения подобных задач, да и вообще можно ли подобную задачу реализовать?

[soklakov 1 475]

Что Вы имеете в виду под "моделированием процесса"?

К примеру, есть возможность моделировать радиационное распухание. Можно скорректировать константы и будет распухание под действием физраствора.

[Fedor 1 597]

Коль есть результаты эксперимента по изменению размеров, то самое простое подобрать эквивалентную температуру и коэфф. линейного расширения, которые обеспечат такое расширение.

Если стирательную резинку положить на несколько дней в бензин или керосин, то она точно распухнет и станет мягкой. Раньше так делали, когда чертили карандашами, а не на компьютерах :)

[soklakov 1 475]

@@Fedor, это прокатит, если интересует только увеличение размеров. А вот если с учетом этого изменения надо еще и напряжения посчитать, то термонапряжения возникшие будут очень мешаться под ногами. Вряд ли насыщение физраствором приводит к росту внутренних напряжений в теле. Поэтому мне и кажется, что аналогия с распуханием ближе.

[Fedor 1 597]

Не будут. Если тело может свободно смещаться, то и напряжения от расширения не возникают. Можете трехмерный объект закрепить так, чтобы задача еще решалась, например балочку консольную и нагреть. Деформации будут, а напряжений не будет. Вообще можно разложить тензор деформаций в ряд Тейлора по перемещениям и приравнять нулю. И найти такие движения. Это получается при кососимметричных матрицах. Объемное расширение - сжатие в нестесненных условиях именно такое. Отцы-основатели теории упругости все очень толково сконструировали :) Я с этим лет тридцать назад экпериментировал. Где-то описывал :)

[soklakov 1 475]

@@Fedor, кубик незакрепленный нагревать не пробовали? В углах напряжений не видели?

Аналогия с температурой может сработать, если подойдет ТС (о чем, видимо, уже никто не узнает), а может не сработать. Температура вызывает деформации, а распухание не вызывает. Распухание подойдет с большей вероятностью. Хотя у него свои ограничения. К примеру, пока что анизотропного не сделали.

Я всего лишь об этом.

[Fedor 1 597]

Если кубик закреплять не за углы, то и не будет напряжений.

"Температура вызывает деформации, а распухание не вызывает" - при нагревании тоже происходит распухание если в нестесненных условиях. Можете проделать и такой эксперимент, я уже как-то описывал его здесь. Задайте у кубика по одному ребру условия позволяющие вращаться, а другому задайте постоянное смещение. Например на величину ребра. Он повернется и распухнет и в нем будут нулевые деформации в рамках линейной теории упругости. То есть если Вы зададите краевые условия чтобы  перемещения удовлетворяли сдвигу и кососимметричному преобразованию, то тело будет "пухнуть "  и в нем будут нулевые деформации. Глобальные будут, а дифференциальные через определение деформаций нет . Я так частенько обусловленность проверяю. Если модель повернулась и(или) сдвинулась и нет деформаций и напряжений, значит приемлимо обусловлена матрица жесткости :) 

Я думаю, что у теплогого расширения и набухания все-таки есть изоморфизм. Математический механизм то одинаковый. По крайней мере в рамках линейной теории упругости  :)

[kristeen 355]

кубик незакрепленный нагревать не пробовали? В углах напряжений не видели?

Прошу объяснить мне нубу откуда в кубе должны появиться напряжения в углах. Можно ссылкой кинуть.

[SergeyBylina 1]

 Думаю что можно. Честно не знаю как, но первое что пришло на ум - "параллели" между теплопроводностью, теплоемкостью, температурным расширением, механическими напряжениями и последующей релаксацией материала. Мне интересно, если эту МР частично погрузить в жидкость, то как ведет себя материал около поверхности раствора?

Потом чуть подумал и вспомнил о Ansys CFX. Там вроде можно считать фазовые превращения и химические реакции.

[Fedor 1 597]

 

кубик незакрепленный нагревать не пробовали? В углах напряжений не видели?

Прошу объяснить мне нубу откуда в кубе должны появиться напряжения в углах. Можно ссылкой кинуть.

 

Это противоречит определению коэффициента линейного расширения как характеристики материала, а не формы объекта. Чтобы возникли напряжения, должны быть ненулевые деформации, то есть производные от перемещений. Как минимум квадратичные. Но это значит, что расширение нелинейно в разных направлениях. Что и приводит к противоречию, так как коэффициент расширения считается линейным :)

[Leonid-Z88 74]

 Чтобы возникли напряжения, должны быть ненулевые деформации, то есть производные от перемещений. Как минимум квадратичные. Но это значит, что расширение нелинейно в разных направлениях. Что и приводит к противоречию, так как коэффициент расширения считается линейным :)

 

Так вроде при нагреве и происходят перемещения .на атомном уровне .В зависимости от технологии нагрева-остывания  меняется кристаллическая решетка и взаимное расположение атомов. Тоже самое и при набухании атомы приходят в движение - почему напряжение будет отсутствовать ?

Когда обрабатывается калённый металл- всегда срезаётся «корка».После чего деталь ведёт, чем это не напряжение? или я ошибаюсь.

[soklakov 1 475]

Тоже самое и при набухании атомы приходят в движение - почему напряжение будет отсутствовать ?

А как Вы думаете?

[Leonid-Z88 74]

 

Тоже самое и при набухании атомы приходят в движение - почему напряжение будет отсутствовать ?

А как Вы думаете?

 

Я думаю  напряжение присутствует.

[soklakov 1 475]

Я думаю что напряжение присутствует.

И почему же напряжения будут присутствовать?

[Leonid-Z88 74]

 

Я думаю что напряжение присутствует.

И почему же напряжения будут присутствовать?

 

Потому что изменится кристаллическая решетка ,образуется масса «вакансии» (пустот,что-то вроде дырок,только для атомов)

[soklakov 1 475]

Потому что изменится кристаллическая решетка ,образуется масса «вакансии» (пустот,что-то вроде дырок,только для атомов)

а откуда вакансии появились?

является ли образование дефектов механизмом релаксации напряжений?

какой смысл флудить?

[Leonid-Z88 74]

 

Потому что изменится кристаллическая решетка ,образуется масса «вакансии» (пустот,что-то вроде дырок,только для атомов)

а откуда вакансии появились?

 

Хороший вопрос.

Дефекты кристаллического строения. Начиная с технологических. Когда при быстром остывание образуется мелкие зерна на границе которых присутствуют вакансии. Ещё где читал ,что происходит передислокация при нагреве.

[soklakov 1 475]

Ещё где читал ,что происходит передислокация при нагреве.

Угу, что-то где-то читал. Но теперь с пеной у рта могу рассуждать о строении мира.

[Fedor 1 597]

За миллиметрами, в крайнем случае их десятыми говорить о напряжениях свойственных механике сплошной среды как механике осреднений  не имеет смысла. На то есть другие физические теории. Где-то раньше видел симпатичную картинку об этом. Вроде у Морозова в какой-то книжке по механике трещин   :)

Пена у рта это хорошо. Значит пиво не скисло :)