Поверхностное напряжение

Рис. 114. Определение ККМ по изотерме поверхностного напряжения

Реальная возможность разработки универсальных алгоритмов численного решения указанных задач появилась лишь в последнее время, главным образом в связи с развитием и теоретическим обоснованием метода конечных элементов [29—34]. Существо этого метода состоит в аппроксимации сплошной среды, которая характеризуется бесконечным числом степеней свободы, совокупностью ограниченного числа подобластей (так называемых конечных элементов), каждая из которых описывается конечным числом степеней свободы. Сплошная среда разбивается воображаемыми линиями или поверхностями на конечное число частей (например, поверхности — на треугольные элементы объемные фигуры — на тетраэдры), в каждой из которых вводятся фиктивные силы, эквивалентные поверхностным напряжениям и распределенные по границам элементов. Разбиение на конечные элементы достигается с помощью вариационного метода, в соответствии с которым минимизируется функционал, математически эквивалентный исходному дифференциальному уравнению. Этот функционал имеет реальный физический смысл и связывается, как правило, с понятием диссипации энергии. [c.11]

Как отмечалось выше, плакирование сплавов может обеспечивать их катодную защиту от межкристаллитной коррозии и КРН. Для предупреждения КРН эффективны сжимающие поверхностные напряжения, поэтому на практике изделия иногда подвергают нагартовке путем дробеструйной обработки. [c.354]

Определение поверхностного напряжения по максимальному давлению при выдувании пузырька. Если выдувать воздух через капилляр, погруженный в жидкость, то форма мениска в процессе роста пузырька изменяется так, как показано на рис. 28. До того момента, как пузырек появится на конце капилляра, мениск сохраняет свою постоянную форму и кривизну r/ os 0 (положения [c.118]

Рассмотрим сначала силы, действующие на пузырек водорода, при горизонтальном положении катода (рис. 164, а). Сила Ра, которая удерживает пузырек на поверхности электрода, действует по периметру окружности плоскости соприкосновения пузырька с катодом, она равна произведению периметра 2яг на значение вертикальной составляющей поверхностного напряжения 02,3 в [c.344]

Образование более сложных надмолекулярных структур возможно в случае углового поворота молекул при условии их регулярного строения, с образованием трехмерной решетки. Такие закристаллизованные макромолекулы вследствие накопления поверхностных напряжений [c.20]

В качестве характеристики структурно-механических свойств адсорбционных слоев в двусторонних пленках принимают поверхностную вязкость, которая аналогична обычной вязкости для монослоев. Поверхностная вязкость выражается в H м в отличие от обычной для объемных систем, имеющей размерность Па -с. Для адсорбционных слоев поверхностное напряжение сдвига выражается в Н-м . Чувствительный метод изучения структурно-механических характеристик адсорбционных слоев в двусторонних пленках разработал А, А. Трапезников. На примере растворов лаурилсульфата натрия с добавками высших жирных спиртов он с сотр. установил, что устойчивость пен обусловлена высокой поверхностной вязкостью слоев. [c.193]

Состояние любой системы определяется параметрами состояния, например температурой, давлением, концентрацией компонентов. Очевидно, что значения любых физико-химических свойств системы — поверхностного напряжения, плотности, вязкости и т. д. — также являются. ... [c.266]

Для твердых поверхностей следует отметить принципиальное различие понятий поверхностного натяжения о и поверхностного напряжения т. Первое выражает работу, необходимую для образования единицы площади поверхности, удельную свободную поверхностную энергию, тогда как второе включает также работу растяжения поверхности. В мысленном эксперименте, на первой стадии деления твердого тела или жидкости па части образуется свежая поверхность, где атомы фиксированы в положениях, которые они сохраняли, находясь в объемной фазе. Во второй стадии они перемещаются в поверхностном слое, занимая новые равновесные положения. Для жидкостей обе стадии протекают одновременно, практически мгновенно и а = т. В твердых телах вторая стадия может затянуться на многие часы и годы и в теле сохраняется напряжение. Таким образом, X можно определить как внешнюю силу, приходящуюся на единицу длины, которую нужно приложить при образовании поверхности для того, чтобы атомы сохранили прежние равновесные (в объеме фазы) положения. [c.125]

Линия дислокации находится в состоянии высокого поверхностного напряжения и химический потенциал настолько велик, что вещество может выходить из дислокации, оставляя за собой полость. Дислокации чаще всего выступают как центры адсорбции. [c.126]

Для твердых поверхностей следует отметить принципиальное различие понятий поверхностного натяжения а и поверхностного напряжения т. Первое выражает работу, необходимую для образования единицы площади поверхности, удельную свободную поверхностную энергию, тогда как второе включает также работу растяжения поверхности. В мысленном эксперименте на первой стадии деления твердого тела или жидкости на части образуется свежая поверхность, где атомы фиксированы в положениях, которые они сохраняли, находясь в объемной фазе. Во второй стадии они перемещаются в поверхностном слое, занимая новые равновесные положения. Для жидкостей обе стадии протекают одновременно, практически мгновенно, и а = т. В твердых телах вторая стадия может затянуться на мно- [c.137]

На поверхности жидкости действуют силы поверхностного напряжения, стремящиеся придать объему жидкости сферическую форму и вызывающие некоторое дополнительное давление в жидкости. Однако это давление заметно сказывается лишь при малых [c.10]

Поверхностные напряжения могут возникать при высокотемпературной коррозии в результате комбинации различных причин, включая деформации, вызванные термическими неоднородностями и растущим оксидом [131]. В частности, напряжения, возникающие при перепадах температуры и связанные с различием коэффициентов термического расширения оксида и металла, приближенно равны [74] [c.28]

Необходимо избегать глубоких отверстий (каналов), так как неравномерная закалка в этих местах мох<ет приводить по внутреннему диаметру к высоким поверхностным напряжениям растяжения. [c.301]

Штамповка и специальная прокатка при комнатной температуре могут создавать на обрабатываемых деталях остаточные поверхностные напряжения в поперечном направлении. Если сплавы поддаются горячей обработке, то детали сначала отжигают до состояния О и затем подвергают горячей обработке. Сплавы 2020, 2024 и 2219 могут быть штампованы в горячем виде в состоянии после обработки на твердый раствор и затем состарены до состояния максимального сопротивления КР, однако этот процесс не рекомендуется для сплава 2014 и сплавов серии 7000, состаренных до состояния Тб. [c.301]

Некоторые меры защиты, такие как дробеструйная обработка и нанесение покрытий, способствуют значительному замедлению КР однако они не исключают необходимости разработки сплавов, стойких к КР. Возможна следующая последовательность стадий, приводящая к разрушению полностью защищенной детали (рис. 143). Механическое разрушение может вызвать потерю защиты анодного слоя, грунта и верхнего покрытия, таким образом среда достигает нагартованного дробеструйной обработкой слоя. В соответствующих условиях питтинговая коррозия может привести к сквозному в нагартованном слое поражению, способствующему зарождению КР в нестойком материале в присутствии растягивающих напряжений. Следует остановиться на требованиях в инструкциях воздушных сил США, согласно которым штамповки и прессованные алюминиевые материалы, применяемые в авиации в коррозионных средах, необходимо подвергать предварительно испытаниям в течение 2000 ч при переменном погружении без защиты в коррозионную среду. Окончательная механическая обработка должна гарантировать отсутствие высоких остаточных поверхностных напряжений растяжения [252 а]. Лучшим путем исключения требований, связанных с проведением таких испытаний, является применение стойких к КР материалов. [c.310]

Трудность такого анализа обычно заключается в том, что максимальные нормальные напряжения в образцах с надрезом встречаются вблизи или на границе упруго-пластической зоны и к тому же поверхностные напряжения не могут быть выше предела текучести (для деформационно-неупрочненного материала). [c.393]

Дополнительно к любым извне приложенным напряжениям другие напряжения могут возникать в деталях конструкции в результате деформирования и штамповки, термической обработки и других производственных процессов. Источники таких напряжений и способы ограничения напряжений кратко изложены в работе [231]. Вероятно, наиболее важное влияние остаточных напряжений в титановых сплавах проявляется в потере свойств под действием переменных напряжений (эффект Баушингера, который крайне велик в титановых сплавах). Однако остаточные напряжения могут оказывать двоякое влияние на процесс КР. Во-первых, поверхностные напряжения сжатия (получаемые в результате ковки) могут быть полезными в части снижения чувствительности к КР в горячих солях. Во-вторых, остаточные напряжения растяжения могут привести к неожиданным проблемам КР, поскольку локальные напряжения могут возрасти до величин, превышающих допустимые значения. [c.414]

Гиббса на случай твердой поверхности, но сформулировано в терминах избыточного поверхностного напряжения. Для [c.22]

Если сила поверхностного напряжения намного превосходит силу тяжести, то волны являются капиллярными. Это условие можно записать в виде k l,/p g или с учетом равенства к = 2п/Х [c.445]

Для предотвращения таких нежелательных режимов имеется возможность несколько снизить нагрузку / ср па подвижный элемент внутреннего уплотнения. Это снижение вызовет некоторое увеличение зазора, причем при сохранении того же условия, вытекающего из равенства (5), расклинивания не произойдет. Здесь в качестве силы, удерживающей подвижный элемент в контакте с неподвижным (с учетом пленки между ними), остается не сила от давлений Р, Pg и Рпр, а только Pg и / р, т. е. сумма сил сжатия пружины и сил поверхностного напряжения. [c.256]

Следует, однако, учитывать, что рост дисперсности порошка металла часто связан не только с увеличением поверхности, но и с повышением содержания поверхностных примесей и поверхностных напряжений. Кроме того, увеличение скорости реакции гидрирования не всегда является положительным фактором для осуществления технологии. [c.10]

Рассмотрим некоторые варианты пузырькового метода. Как отмечалось равнее, вместо погружения объекта контроля в резервуар его покрывают жидкой пленкой (способ обмыливания), в которой наблюдают образование пузырьков. Жидкость должна быть вязкой, медленно стекающей с малым поверхностным напряжением. Ее приготавливают из водного раствора мыла, глицерина и желатина (мыльная пленка) либо из водного раствора декстрина, глицерина, спирта и других добавок (полимерная пленка). Вязкость обеспечивает медленное стекание, а снижение сил поверхностного натяжения облегчает образование пузырей. [c.94]

В последнее время поверхностные акустические волны начинают находить применение для определения поверхностных напряжений. Наиболее широко используются волны Рэлея, которые можно рассматривать как суперпозицию двух неоднородных волн - продольной и поперечной, распространяющихся вдоль границы полупространства с одинаковыми скоростями и быстро затухающих с глубиной. На границе полупространства эти волны взаимно компенсируют создаваемые ими напряжения. Их энергия локализована в поверхностном слое толщиной от одной до двух длин волн, при этом частицы среды в волне движутся по эллипсам, большая полуось которых перпендику- [c.59]

Химические способы очистки не оказывают влияния на изменение толщины поверхностно-напряженного слоя и шероховатость поверхности. Это весьма трудоемкие, дорогостоящие технологические операции, с небла10приятными условиями труда. Поэтому эти способы мало распространены на аппаратостроительных предприятиях. [c.92]

В процессе шлифования на поверхности пластин возникают напряжения растяжения, достигающие 200 Мн м . Эти напряжения, а также риски, образующиеся в процессе шлифования, которые являются концентраторами напряжения и особенно опасны, если они направлены по радиусу пластины, вызывают значительное снижение срока службы пластин. Поэтому после чистового шлифования пластины независимо от марки стали проходят повторный отпуск для снятия напряжений, который, так же как и закалка и первый отпуск, производится в зажимном приспособлении, но при температуре, не превышающей температуры первого отпуска. Затем пластины поступают на виброгалтовку, производимую во вращающихся барабанах, где происходит удаление заусенцев, снятие острых кромок и наклеп рабочей поверхности, упрочняющий пластину. В результате повторного отпуска поверхностные напряжения от шлифовки уменьшаются в три раза, а виброгалтовка снимает их полностью. Класс чистоты поверхности пластины после виброгалтовки V8—V9. [c.356]

Следует обратить внимание и на другой физический смысл поверхностного натяжения. Он заключается в том, что поверхностное натяжение можно выразить силой, направленной тангенциально (параллельно) к поверхности и приходящейся на единицу длины периметра, ограничивающего эту поверхность. Однако только для жидкостей такое представление не вызывает сомнений, так как у жидкостей одновременно с образованием иоверхности молекулы и атомы на ней ориентируются, уплотняются, переходя в равновесное состояние и вызывая тем самым тангенциальное натяжение иоверхности. В твердых телах переход поверхностных атомов и молекул в равновесное состояние вследствие их малой подвижности может продолжаться очень долго, чем и объясняется наличие у твердых тел поверхностного напряжения. В связи с этим для твердых тел правильнее говорить об удельной поверхностной энергии. В то же время если предположить возможность достн- [c.24]

Дефекты механической обработки. Наиболее частым дефектом механической обработки является несоответствие геометрических размеров и качества поверхности установленным требованиям. Дефекты типа не-сплошностей в процессе механической обработки возникают редко, например, при обработке резанием в металле, который имеет большие поверхностные напряжения, могут возникнуть трещины. Исключение со-стаатяет операция шлифования, при колхзрой происходит резкий нагрев поверхностного слоя металла, что может привести к появлению сетки мелких трещин и к прижогам (локальным перезакаленным участкам). При правке и рихтовке издатий и монтаже оборудования также могут появляться поверхностные трещины, расположенные поперек направления максимальных растягивающих напряжений. [c.76]

Осо бые энергетические свойства поверхностного слоя хара1ктери--зуются изменением изо барно-изотер1мического потенциала AG при увеличении поверхности на единицу площади (удельный изобарно-изотермический потенциал поверхности) —так называемым поверхностным напряжением а. Следовательно, поверхностное натяжение выражает затрачиваемую максимально полезную работу -4 гmax пр,и этом о братимом изотермическом процессе. Соотношение между этими удельными величинами записывается как [c.24]

Использование микрообразцовых (100 - 300 мкм) испытаний материалов при исследовании физико-механических процессов в деформируемых средах и метода расчленения тела при получении расчетных зависимостей для определения остаточных поверхностных напряжений позволило значительно повысить точность оценки напряженного состояния деталей в связи с технологией их обработки и продолжить оптимальное число информативных параметров, обладающих устойчивой корреляционной связью с эксплуатационными свойствами деталей. [c.177]

Установлено, что эксгиуатационные свойс сю деталей из жаропрочных сталей и сплавов зависят не только от исходных (до испытаний) физико-механических свойств деформированного металла, но и от степени их устойчивости в условиях температурно-силового нагружения. В зависимости от технологических методов и режимов обработки, физико-механических свойств металла и интенсивности релаксационных процессов долговечность деталей разделяется на три температурно-ресурсные зоны, В первой зоне сохраняется достаточно высокая степень устойчивости деформированной структуры металла, его физико-механических свойств и остаточных поверхностных напряжений, что предопределяет возможность эффективного использования здесь методов упрочняющей технологии. Во второй зоне вследствие наибольшей релаксационной стойкости дефортционного упрочнения и интенсивного снижения остаточных макронапряжений, максимальной прочностью обладают образцы, упрочненные с малыми степенями деформации. В третьей зоне, в связи с полной релаксацией остаточных технологических макронапряжений и интенсив-ным разупрочнением деформированного металла, максимальную долговечность имеют образцы, металл которых не претерпевал пластической деформации. [c.222]

Работа коррозионного деформационного гальванического элемента будет продолжаться до полного стравливания в глубь полосы скольжения или же до восстановления пленок в месте их разрыва. По мере углубления коррозионная язва становится постепенно концентратором механических напряжений, т. е, напряжения в ее вершиНе начинают превышать поверхностные напряжения детали (образца). По мере углубления зародышевой трещины работа деформационного элемента угасает, но вместо него может возникнуть и интенсивно функциош1ровать качественно новый гальванический элемент напряженная вершиНа зародышевой трещины (анод) - стенки трещины и поверхность детали (катод). Таким образом, в развитии трещш1ы может наступить следующий (третий) этап перерождение зародышевой трещины в собственно трещину с последующим коррозионным углублением. При наличии на поверхности деталей и конструкций естественных или искусственных концентраторов напряжешй [c.65]

Рис. 24. Разрушение образца в результате выгибания плечей образца ДКБ при действии поверхностных напряжений сжатия, возникших при закалке. Этот образец был изготовлен из плиты сплава 7075-Т651 толщиной 25 мм и термообработан по режиму нагрев до 460 С+закалка в холодную ао-ду+старенне при 70 С в течение 72 ч. Рост трещины в этом образце происходил исключительно в результате действия остаточных закалочных напряжений, поскольку нагружающие болты были сняты после нанесения трещины механическим разрывом [75]

Операции, связанные с гибом, прокаткой, кручением, могут приводить к возникновению остаточных поверхностных напряжений. Если последние ориентированы неблагоприятно по отношению к структуре, то могут возникнуть проблемы, связанные с КР. Выполнять эти операции на чувствительном к КР материале необходимо, когда он находится в свежезакаленном или по возможности в нагретом состоянии. Горячая обработка некоторых сплавов серии 5000 рекомендуется для уменьшения влияния холодной обработки и для снижения остаточных напряжений. [c.301]

Остаточные поверхностные напряжения растяжения, возникшие при механической обработке (в результате выпрямления или формовки), в сочетании с неблагоприятной структурой полуфабриката и присутствием водяных паров, которые всегда имеются в воздухе, являются достаточными условиями для возникновения КР-Помимо растрескивания в условиях службы, многие детали разрушаются в конструкциях даже до начала их основного использования. Например, на некоторых штампованных кронштейнах из сплава 7075-Тб, предназначенных для лунного модульного отсека, были обнаружены трещины, возникшие в результате КР. Такие проблемы особено важны, если реальное время хранения детали значительно больше запланированного в результате изменившейся экономической конъюнктуры. В этом отношении интересны данные, представленные на рис. 40—42. Согласно этим данным, если относительная влажность в объеме поддерживается ниже 2%, то трещины при КР не могут расти быстрее, чем см/с, даже если трещина уже существовала при высоких уровнях К1. Если относительная влажность не может быть поддержана на таком низком уровне, то можно применить некоторые водозамещающие замедлители коррозии (ингибиторы). [c.312]

Первый закон термодинамики в применении к произвольному объему многокомпонентной сплошной среды утверждает, что скорость увеличения суммы кинетической и внутренней энергии = работе, совершаемой над объемом X за единицу времени массовыми силами и поверхностными напряжениями + скорость подвода тепла вследствие теплопроводности через поверхность а, ог-раничиваюш ую объем т, + скорость выделения энергии при образовании веществ внутри объема т + работа, совершаемая в единицу времени над веществом, образующимся внутри объема т. [c.530]

X за единицу времени поверхностньши напряжениями и массовыми силами, следует рассматривать как суперпозицию таких работ, совершаемых над отдельными континуумами соответствующими поверхностными напряжениями и массовыми силами. [c.530]

Теория статического равновесия капли в электрическом поле (электрогидростатика) развита в работах [56 — 62] для идеальных сред — диэлектриков и проводников. Однако реальные жидкости представляют собой жидкости с конечной проводимостью и диэлектрики с конечной диэлектрической проницаемостью. Исключение составляют сверхпроводящие жидкости при очень низких температурах, например жидкий гелий. Учет конечной проводимости значительно осложняет задачу как математически, так и физически, поскольку возможные формы капли отличны от форм идеально проводящих капель. Так, капля может принять форму вытянутого вдоль направления электрического поля эллипсоида, вытянутого вдоль направления, перпендикулярного электрическому полю эллипсоида, а также сферическую форму, что наблюдалось в экспериментах [63]. Теоретическое объяснение этим феноменам дано в работе [64]. Показано, что у капли конечной проводимости электрический заряд аккумулируется в поверхностном слое капли, порождая неоднородное поверхностное тангенциальное электрическое напряжение. Это напряжение индуцирует в жидкости касательные гидродинамические напряжения, влияющие на деформацию капли. Величины напряжений зависят от свойств жидкостей и от напряженности внешнего электрического поля. Поэтому в зависимости от соотношения между электрическими и гидродинамическими поверхностными напряжениями капля может принимать одну из перечисленных выше форм. Решение задачи с учетом внутренней циркуляции жидкости проведено в [64] в предположении малой деформации поверхности капель и медленного стоксова течения, что позволило получить приближенное асимптотическое решение. [c.271]

Дефекты типа несплошностей в процессе механической обработки возникают редко например, при обработке резанием металла, в котором имеются большие поверхностные напряжения, могут возникнуть трещины. Исключение составляет операция шлифовки, при которой происходит резкий нагрев поверхностного слоя металла. Это может привести к появлению сетки мелких трещин и при-жогов — локальных перезакаленных участков. Поверхностные трещины обнаруживают капиллярным, магнитным и вихретоковым, а прижоги — склерометрическим, магнитным и термоэлектрическим методами. [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология