|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Центробежное моделирование | Центробежное моделирование (далее Ц) метод моделирования физического, применяемый для научных исследований и изучения на моделях свойств (характеристик) инженерных сооружений, находящихся под действием сил тяжести. Чаще всего Ц пользуются при изучении сооружений из грунта или сооружений, взаимодействующих с грунтом (откосы, насыпи, плотины, фундаменты, подземные сооружения и др.). Цель исследований - определение возникающих в сооружении деформаций и напряжений, т. е. условий, при которых сооружению не грозит разрушение, или установление причин и характера разрушений и т.п.
Методами Ц можно изучать действие на людей и объекты техники перегрузок, возникающих при авиационных и космических полетах (см. Космического полета имитация). Идею Ц можно также использовать для создания на борту космического летательного аппарата искусственной "тяжести" (см. Невесомость).
При моделировании необходимо выполнение подобия критериев. Когда основная нагрузка на сооружение обусловлена действием сил тяжести, а модель изготовлена из того же материала, что и натура, этот критерий имеет вид
g1l1 = gl, (1)
где g и / - ускорение силы тяжести и линейный размер натуры соответственно, g1 - "модельное" ускорение и l1 - линейный размер модели. Т. к. обычно модель меньше натуры, т. е. L1 < l, то для модели необходимо обеспечить условия, при которых g1 > g. Такие условия можно приближенно создать, поместив модель в центробежную машину (центрифугу). В этом и состоит идея Ц
В центрифуге камера вместе с находящейся в ней моделью вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью w. При этом на каждую частицу модели действует центробежная сила, направленная от оси вращения и равная mкhkw2, где mк - масса частиц, hk - ее расстояние от оси вращения. Размеры центрифуги делают такими, чтобы расстояния hk были велики по сравнению с размерами модели. Тогда можно приближенно принять все hk = h, где h - расстояние от оси вращения центра тяжести модели, и считать действующие на частицы модели силы равными mкhw2, т. е. аналогичными силам тяжести mkg1, где g1 = hw2. В результате условие (1) примет вид
h (2l1 = gl или w2 = gl/l1h. (2)
Отсюда определяется значение угловой скорости, при которой для модели данного размера можно осуществить Ц (чем меньше l1, тем больше должна быть w).
Если модель и натура выполнены из материалов с разными плотностями и разными прочностными характеристиками, определяемыми, например, модулем упругости (модулем Юнга) Е, то критерий подобия изменится и Ц будет возможно, когда
 . (3)
При Ц движения тел в воде вблизи ее поверхности или процессов формирования и движения волн применяют кольцевой лоток, выполненный в форме замкнутого кольца, заполненный водой и вращающийся вокруг вертикальной оси, проходящей через центр кольца. При таком Ц могут совместно выполняться подобия критерии Рейнольдса и Фруда.
Идея Ц в общем виде высказана французским ученым Э. Филлипсом (1869); в СССР детально разработана и применена Г. И. Покровским и И. С. Федоровым (1932).
Лит.: Покровский Г. И., Федоров И. С., Ц в строительном деле, М., 1968; их же, Ц в горном деле, М., 1969; Рамберг Х., Моделирование деформаций земной коры с применением центрифуги, пер. с англ., М., 1970.
Г. И. Покровский.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
