ЧТО МОЖЕТ ВИБРАЦИЯ?

Впброреологическпе эффекты в макроскопически однородных средах (внброползучесть, внброррлаксацня, усталость материалов, турбулентная вязкость)

Объединение в одном пункте четырех перечисленных в его названии эффектов, особенно двух последних, фун­даментальных, может показаться необычным и даже сом­нительным. Однако все они, бесспорно, относятся к вибро­реологии в смысле определения, приведенного в начале настоящего раздела.

Под ползучестью понимают увеличение с течепнем времени деформации даже при постоянном уровне на­пряжений. Эффект виброползучести состоит в существен­ном ускорении процесса ползучести при наложении до­полнительных знакопеременных напряжений относитель­но небольшой амплитуды (рис. 6.8, а): определенный уровень деформации є* достигается значительно раньше, чем при постоянном напряжении (о = о0 + а а).

Под релаксацией понимают спижение с течением вре­мени напряжений при неизменной задаппой деформации.

Соответственно эффект виброрелаксации состоит п су­щественном ускорении процесса релаксации прп наложе­нии дополнительной знакопеременпой деформации отно­сительно небольшой амплитуды (рпс. 6.8, б): определен­ный уровень напряжений о* достигается значительно раньше, чем при постоянной деформации (е = Єо + е0).

а

в

e=eg+easin 6)t

B = Bg + la slnwt

Рис. G.8. 9<1>феі;тьі ннброползучести и виброрелаксацші. Спорость проте - нанчп процессов полпучести и релаксации существенно повышается при наложении дополнительных знаї опеременных воздействий: а) вибропол - аучееть (слепа — программа нагружения; справа — изменение деформа­ции во времени: I — при постоянном напряжении, 11 — при пульсирую­щем нипряженпи); б) виброрслаксиция (слева — программа нагружения, справа — изменение напряжения во времени: /—при постоянной дефор­мации, 11 — при пульсирующей деформации)

Несомненно, родственно указаниям эффектам кажу­щееся снижение предела пластичности материалов при наложении высокочастотной (в частности, ультразвуко­вой) вибрации («эффект вибропластичности»).

Явление усталости материала состоит в том, что раз­рушение детали или образца в случае зпакопеременньтх или пульсирующих напряжений происходит при значи­тельно меньших средних уровнях напряжений, чем в слу­чае напряжений, неизменных во времени.

Ввиду большого прикладного и принципиального зна­чения перечисленных эффектов их изучению посвящено огромное число экспериментальных и теоретических ис­следований; сошлемся лишь па некоторые публикации [15, 101, 112, 167, 199]. Вместе с тем проблема построе­ния моделей, объясняющих и описывающих механизм этих эффектов, еще пе может считаться решенной. Быть может, понимание их вибророологической общности на­ведет исследователей на некоторые полезные размышле -

ппя. Впрочем, по мпогих случаях оказывается, что для объяспепия своеобразного поведения тел при вибрации пет надобности строить новые модели, предполагающие изменепие физических свойств этих тел под действием вибрации, а достаточно внимательно рассмотреть дппа- мпческое поведение системы в рамках существующих моделей. Примерами могут служить работы по теории вибропогружеиия сваи, по эффективным коэффициентам трепия при впбрацпи (см. п. 4.3.4, 6.2 и 6.3), а также работа В. К. Асташева [8], где так называемый эффект вибропластпчности объяснен в рамках обычпой модели упругопластического тела.

О значительном увеличении эффективной (кажущей­ся, воспринимаемой наблюдателем V) вязкости жидкости при переходе от ламштарпого режима течения жидкости к турбулентному уже говорилось в разделе 2 (см. рис. 2.1, в); отличие от трех предыдущих случаев состоит здесь в том, что пульсации элементов жидкости возбуж­даются не извпс, а автономно возникают в самой жид­кости [17]).

Во всех четырех случаях, однако, наблюдается суще­ственное изменение реологических свойств (точпее — рео­логических постоянных) в результате действия вибрации, т. е. имеют место виброреологические эффекты.