Теорії міцності - раздел Философия, НАФТОГАЗОВА МЕХАНІКА
Теорії Міцності Обґрунтовують Можливість Використання Результ...
Теорії міцності обґрунтовують можливість використання результатів модельних випробувань матеріалів на міцність при простих видах навантажень у розрахунках на міцність при складному напруженому стані.
Існує ряд теорій міцності, в основу яких покладені різні гіпотези руйнування матеріалу.
Перша теорія міцності ґрунтується на припущенні, що причиною руйнування матеріалу є відрив і він руйнується внаслідок досягнення напруженням граничного значення. Для складного напруженого стану (s1³s2³s3) умова міцності при s1>0 має вигляд
, (5.44)
де sР – міцність матеріалу на розтяг.
Досліди показують, що перша теорія міцності дає задовільні результати тільки при простих видах навантажень.
Друга теорія міцності також базується на припущенні, що матеріал руйнується в результаті відриву, але при досягненні деформації розтягу граничного значення. Умова міцності має вигляд
або через еквівалентні напруження
(5.45)
де eр– гранична деформація матеріалу в момент руйнування на розтяг.
Перша і друга теорії міцності є теоріями крихкого руйнування матеріалів. Друга теорія міцності не знайшла практичного застосування при складних напружених станах.
Третя теорія міцностіпобудована на гіпотезі, що матеріал руйнується внаслідок пластичних деформацій при досягненні максимальних дотичних напружень границі текучості (тобто зам критерієм Сен-Венана – Леві). Умова міцності для складного напруженого стану
. (5.46)
Четверта (енергетична) теорія міцності, як і третя, належить до теорії пластичного руйнування. Вважається, що матеріал руйнується при досягненні питомої енергії деформації граничного значення (критерій Губера – Мізеса). Умова міцності через еквівалентні напруження визначається за формулою
. (5.47)
Теорії пластичного руйнування задовільно узгоджуються з експериментом для ізотропних матеріалів при складному напруженому стані і застосовуються на практиці.
Теорія міцності Мора враховує залежність граничного дотичного напруження () у момент руйнування матеріалу від середнього нормального напруження (s), тобто
, (5.48)
; .
Побудова кривої (5.49) здійснюється на основі незалежних випробувань матеріалу, наприклад (рис. 5.9):
розтяг s1>0; s2=s3=0 (круг 1, sр – міцність на розтяг);
стиснення s1=s2=0; s3<0; (круг 2, sС – міцність на стиснення).
Огинаюча кругів Мора, побудованих за результатами випробувань відображає залежність (5.48), яку зазвичай апроксимують лінійною функцією
,
де – граничне значення дотичних напружень при s=0;
А – коефіцієнт внутрішнього тертя.
Узагальненням залежності (5.49) є умова виду
, (5.49)
де - гранична інтенсивність дотичних напружень у момент руйнування матеріалу;
.
За результатами незалежних випробувань будують криві (5.48), (5.49).
Вважається, що найповнішою і найбільш наочною характеристикою міцності гірської породи в складному напруженому стані є огинаюча максимальних кругів Мора, або паспорт міцності.
Теорія міцності Гріффітса побудована на гіпотезі руйнування матеріалу шляхом розповсюдження тріщин, тобто дефектів матеріалу під дією навантажень. Вважається, що матеріал довільного тіла вміщує мікро тріщини, які під дією навантаження можуть збільшуватись і призводити до руйнування тіла або залишатись незмінними.
Розподіл мікротріщин в об’ємі тіла є випадковим, і тому значення міцності також випадкове Експериментально це переконливо підтверджується розсіюванням значень міцності при випробуваннях однакових зразків в одних і тих самих умовах та проявом так званого масштабного ефекту: більші зразки мають меншу міцність, ніж менші зразки такої ж форми. Це характерно для всіх крихких тіл, в тому числі і для гірських порід.
В основу критерію Гріффітса покладено припущення, що руйнування матеріалу відбувається, коли рівень напруженого стану поблизу вершини тріщини досягає граничного значення, що характеризує даний матеріал у відповідних умовах експлуатації (температура, швидкість навантаження і т. ін.). Формально умова міцності, або стійкості тріщини, оцінюється порівнянням значення коефіцієнта інтенсивності напружень Кінт із критичним Кс :
. (5.50)
Значення Кінт визначається на основі розв’язку відповідних модельних задач теорії пружності для тіла з тріщиною. Наприклад, для простих випадків плоского і антиплоского напружених станів (рис. 5.10) Кінт визначається за формулами
;, (5.51)
де s1, t1, t2 – відповідно нормальне та дотичні напруження.
Критичне значення коефіцієнта інтенсивності напружень визначають з досліду при відомій довжині тріщини для відповідної схеми навантаження за формулами типу (5.51).
Умова (5.50) з оцінками формул (5.51) відображає міцність крихкого руйнування матеріалу.
Відомо їх узагальнення на випадок пружнопластичного напруженого стану, в тому числі і побудова так званих діаграм оцінки руйнувань за критеріями крихкого і пластичного руйнування матеріалу.
Університет нафти і газу... І С Васько... НАФТОГАЗОВА МЕХАНІКА...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Теорії міцності
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Загальна систематика гірських порід
Гірські породи в залежності від геологічних процесів, в результаті яких вони утворилися, розділяють на три генетичні групи:
- магматичні або вивержені;
- осадові;
Петрографічні особливості будови гірських порід
Властивості порід залежать в першу чергу від їх складу. Раніше відзначалося, що гірські породи складаються з мінералів. Відомо близько 3000 різних мінералів. Однак до складу гірських порід входить
Неоднорідність гірських порід
Анізотропними називають тіла, в яких показники властивостей однакові в паралельних і неоднакові в непаралельних напрямах.
Тіла, що мають однакові показники в
Загальна характеристика пластових флюїдів
До пластових флюїдів відносяться нафта, природний газ та пластова вода.
Нафта − це суміш різних вуглеводневих та не вуглеводневих (гетероатомних) сполук.
Середовищі
Нафта і газ, а також пластові води вміщуються в пустотах і порах так званих порід-колекторів. Приблизно 60% світових запасів вуглеводнів вміщуються у відкладах піщано-алевролітових порід, які назив
Напруження і деформації суцільних середовищ
Суцільне середовище – це гіпотетичне середовище, яке може під дією навантажень як завгодно змінювати свою форму (деформуватись), не втрачаючи при цьому суцільно
Деформації суцільного середовища
Нехай в процесі деформації середовища його точки одержали переміщення u з компонентами ux, uy, uz
Рівняння неперервності
Це рівняння зв’язує густину з характеристиками руху суцільного середовища, що встановлюється на основі закону збереження маси (повна зміна маси у замкненому об’ємі дорівнює нулю)
Рівняння реології
Рівняння реології визначають зв’язок між компонентами тензора напружень та тензорів деформацій і швидкостей деформацій. Рівняння реології отримують, як правило, на основі дослідних даних. Параметри
Рівняння стану
Рух суцільного середовища призводить до зміни параметрів стану ( тиску р і температури Т), що впливає на його фізичні властивості (густину, реологічн
Суцільних середовищ
Включає вибір системи рівнянь та підготовку додаткових умов, яким має задовольняти розв’язок задачі на границях області її визначення. Додаткові умови, які поділяють на початкові
Рівняння теорії пружності
Для незмінних властивостей тіла рівняння теорії пружності включають рівняння руху (5.16), Коші (5.6) та узагальнений закон Гука (5.21). Для квазіпластичних процесів (
Рівняння теорії пластичності
Для незмінних властивостей тіла рівняння теорії пластичності базуються на рівняннях рівноваги (5.33), Коші (5.6) і умови пластичності (рівняння реології).
Для загального випадку навантажен
Основні поняття теорії фільтрації
При бурінні відбувається масообмін між свердловиною і розкритими пластами, кий визначається фільтраційними, дифузійними, осмотичними та іншими процесами. Фільтрація належить до найбільш вагомих про
A – емпіричний коефіцієнт (для пісківa=0,015 –0,018 ).
Закон Дарсі узагальнюють також на випадок багатофазової течії у пористому середовищі. Для цього розповсюджують поняття швидкості фільтрації на окрему фазу vi , як
Гірських порід
Кількість фізичних властивостей гірських порід, що проявляються у взаємодії з іншими об’єктами і явищами матеріального світу, може бути як завгодно великою. Однак, для практики гірничої справи важл
Міцнісні властивості
Міцність – це здатність порід чинити опір руйнуванню під дією прикладених механічних напружень.
Вона характеризується межею міцності при стиску і розтягу, зчепл
В УМОВАХ ПРИРОДНОГО ЗАЛЯГАННЯ
Напружений стан гірських порід в земній корі зумовлений тиском розташованих вище порід і тектонічними процесами.
Розглянемо випадок, коли напружений стан масиву порід зумовлений лише граві
Механізм проявлення гірського тиску
Розкриття масиву гірських порід свердловиною суттєво змінює їх напружений стан, оскільки тиск у свердловині, як правило, менший за боковий тиск порід. Стінки свердловини тривал
Термічні напруження в гірських породах
В загальному випадку температура промивальної рідини, що заповнює свердловину, відрізняється від температури гірських порід, розкритих нею. Охолодження чи нагрівання стінок свердловини спричиняють
Гідродинамічні коливання тиску
Гідродинамічні коливання тиску у свердловині також є причиною зміни напруженого стану гірських порід в приствольній зоні. Тиск у свердловині стає більшим за гідростатичний при роботі бурових насосі
Умови стійкості стінок свердловини
Втрата стійкості і руйнування гірських порід, з яких складені стінки свердловини, є небажаним ускладненням при бурінні. Це може статися у випадку, коли напруження в породі досягнуть граничного стан
Порід на стінках свердловини
Гірські породи в умовах природного залягання, а також при розкритті їх свердловиною взаємодіють головним чином з рідким середовищем.
Механізм дії рідкого середовища на тверді тіла вивчався
Прояв в’язкісних властивостей гірських порід
В’язкісні (реологічні) властивості гірських порід проявляються на великих глибинах. Особливо відчутно їх прояв у глинистих, галоїдних і сірчанокислих породах.
В загальному випадку деформац
Продуктів руйнування
Точка А перетину кривих на рис. 9.1 відповідає розміру частин 0,5 ÷1,0 мм.
В зв’язку з цим Шрейнер Л.А. показав, що у випадку використання закону подіб
Долота з породою
За принципом взаємодії з гірською породою усі механічні породоруйнуючі інструменти для буріння свердловин можна розділити на три класи: ріжуче-сколююючі, дроблячі і дробляче-сколююч
Фізичні явища при руйнуванні гірських порід
Руйнування твердих тіл, в тому числі і гірських порід, відбувається або в результаті відриву (від нормальних розтягуючи напружень), або сколювання, зсуву, зрізу (від дотичних напружень). При розтяг
Напружений стани гірських порід при втискуванні
Розглянуті вище схеми взаємодії елементів озброєння доліт з породою показали, що руйнування породи відбувається послідовним деформуванням окремих ділянок поверхні вибою при одночасній дії нормальни
Втискування сферичного індентора
Деформування порід при втискуванні жорсткого сферичного індентора і плоского циліндричного штампа багато в чому схожі, хоча є і суттєві відмінності.
Втискування інденторів різної форми
Фрезовані зубці шарошкових доліт мають практично плоску прямокутну поверхню контакту. Через складність розв’язку задачі про розподіл тиску під прямокутним штампом, отримано розв’язок для нескінчено
Втискуванні інденторів
Розгляньмо, як руйнується гірська порода при втискуванні різних інденторів.
Як встановлено у 10.4, в процесі втискування плоского індентора в породу граничний стан може бути досягну
Напружень в гірських породах
Із схем взаємодії елементів озброєння з гірською породою (див. розділ 8.1) видно, одночасно з нормальним навантаженням діє і значне дотичне навантаження. Розглянемо, як впливає дотичне навантаження
Класифікація гірських порід
За результатами експериментального дослідження властивостей гірських порід при втискуванні штампа у значну кількість зразків гірських порід було створено кілька класифікаційних шкал
Деформування і руйнування гірських порід
При бурінні свердловин мають місце виключно динамічні процеси. Якщо для опису статичних процесів достатня система рівнянь рівноваги сил і моментів, то для динамічних процесів додатк
Динамічному втискуванні
Величина кінетичної енергії удару для ударника, що вільно падає, дорівнює його потенціальній енергії в крайньому верхньому положенні
Та абразивність гірських порід
Деталі бурових машин і механізмів, буровий і породоруйнівний інструмент в процесі роботи зношується, через що змінюються їх розміри і форма. По досягненню граничної величини зношування ці деталі та
Гірських порід
Абразивність гірської породи, як і будь-який інший показник механічних властивостей, відображає її прояв у конкретних умовах роботи. Зміна цих умов може стати причиною такої суттєвої зміни процесу
При взаємодії з гірською породою
При вивченні абразивного зношування потрібно використовувати моделі процесів і визначати показники абразивності як характеристики цих моделей. Однак, сучасний стан вивченості цього питання не дозво
БУРИМІСТЬ ГІРСЬКИХ ПОРІД
Буримість гірських порід – це їх здатність руйнуватися у вибійних умовах.
Буримість визначається сукупністю геологічних і техніко-технологічних факт
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ
1 Спивак А. И. Разрушение горных пород при бурении скважин / А. И. Спивак, А. Н. Попов. - М.: Недра, 1979. − 238 с.
2 Спивак А.И. Механика горных пород / А. И. Спивак. - М.: Недра, 1
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
, 
(5.44)
(5.45)
. (5.46)
. (5.47)
) у момент руйнування матеріалу від середнього нормального напруження (s), тобто
, (5.48)
; 
.
,
– граничне значення дотичних напружень при s=0;
, (5.49)
- гранична інтенсивність дотичних напружень у момент руйнування матеріалу;
.
. (5.50)
;
, (5.51)
Новости и инфо для студентов