ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механика плотного слоя из "Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности" Основные положения механики плотного слоя вытекают из области знаний, относящейся к строительной механике [1,2]. Однако особенности физико-механических свойств сыпучих материалов и механических воздействий над ними в условиях пневмотранспорта не позволяют использовать этот опыт в полной мере. Правда, методика определения физико-механических свойств сыпучих материалов пересмотрена в работах Дженике [3]. Что же касается особенностей механических воздействий, то здесь некоторые теоретические аспекты требуют дальнейшей разработки. [c.8] В уравнениях (1-3) — (1-5) Ог, Ок, т —нормальные и касательные напряжения по соответствующим координатам, Па рд — плотность частиц сыпучей среды, кг/м то — начальное сопротивление сдвигу, Па фу — угол внутреннего трения уплотненной сыпучей среды. [c.8] По величине то материалы разделяются на идеально сыпучие (то 0) и связные (то 0). Для связного материала то зависит от степени его уплотнения, влажности и времени выдержки материала под уплотняющей нагрузкой. Это обстоятельство значительно затрудняет решение задач для порошкообразных материалов. В особой степени это относится к решениям тех задач, где напряжения убывают во времени. Это обстоятельство будет рассмотрено ниже. [c.8] Систему уравнений (1.3) — (1.5) можно решить только в том случае, если известна предыстория формирования сыпучей среды. Поясним это на простом примере. [c.8] Таким образом, из уравнений (1.6) следует, что Ох будет изменяться пропорционально Ог (см, рис. 1.4, б). [c.9] Пусть после достижения значения Ог = Ог( ) давление поршня на материал начнет убывать. Как при этом будет изменяться напряжение Ох Искать ответ на этот вопрос из уравнений (1.3) — (1.5) не имеет смысла, поскольку материал вышел из состояния предельного напряжения. Попробуем ответить на этот вопрос, исходя из следующих соображений. [c.9] Рассмотрим простую модель элементарной ячейки зернистой среды, состоящей из 4-х шаров (рис. 1.5). На шары, расположенные по вертикальной оси, действует сила Яг. Найдем минимальную величину распорной силы, действующей на шары, расположенные по горизонтальной оси. [c.9] Как видно, полученное уравнение и (1.8) аналогичны. С ростом Рг будет расти Рх аналогично тому, как с ростом Ог растет ст. [c.10] Теперь предложим два продолжения опыта с шарами. [c.10] Причина подобного гистерезиса напряжений в сыпучей среде заключается в наличии сил трения между частицами. Именно по этой причине может возникнуть неопределеиность в решении задачи в рамках ее традиционной постановки. В рассмотренном примере Ох = onst в пределах изменения Ог от az(A) до аг В). И мы не сможем определить точное значение Oz при известном Ох, не зная предыстории формирования сыпучей среды. В рамках известной теории можно определить только предельные значения Сг. [c.11] Таким образом, здесь обнаруживается такое фундаментальное свойство сыпучей среды, как шамять напряжений. Любое динамическое воздействие, приложенное к сыпучей среде, не проходит бесследно для нее, запоминается ею до предела насыщения информацией, выраженной через напряжения. Предел этой информации определяется физико-механическими свойствами зернистой среды. [c.11] График, поясняющий гистерезис напряжений в связном материале, приведен на рис. (1.4, г). [c.11] Напряжение сыпучей среды на разрыв. Поскольку это напряжение объясняется наличием сил молекулярного сцепления в точках контакта частиц, назовем его напряжением сил сцепления Осц. [c.12] Величину 0си, обычно находят [4] как отрезок, отсекаемый линией предельных напряжений на оси абсцисс (рис. 1.6, а). Однако подобное утверждение справедливо только в случае, когда 01 = = СТз. [c.12] Вернемся снова к рассмотренному выше примеру (рис. 1.4, а). Пусть нагрузка Ог уменьшается от О до предельного отрицательного значения, при котором произойдет разрушение материала (отрыв слоя). Величина напряжения Ох не может быть меньше нуля, так как стенки сосуда неподвижны. Поскольку в задаче пренебрегают весом материала и силой его трения о стенки сосуда, то ее решение будет сводиться к построению круга Мора, касающегося линии предельных напряжений (рис. 1.6,6). [c.12] Таким образом, рис. 1.6,6 однозначно определяет метод экспериментального нахождения величины Осц, когда на сформировавшееся сыпучее тело действует только одно растягивающее напряжение и только по одной координате. [c.12] Упрощенная модель сыпучей среды. В практических задачах, связанных с определением давления материала на стенки сосудов, с достаточной точностью может быть использована упрощенная модель сыпучей среды [2, 5]. В этой модели принимают, что напряжения, действующие параллельно оси сосуда и перпендикулярно к ней, являются главными нормальными напряжениями. [c.12] Вернуться к основной статье