0 просмотренных постов скрыто
Сверхпрочный стакан из СССР
Показать полностью
1
"Бать те нормально?" или толщина льда для зимней рыбалке с точки зрения сопромата (частное мнение)
Эх зимняя рыбалка! Но как сказать наравне с приятными моментами есть и один минус - можно провалится под лёд и оказатся в холодной воде.
Рассмотрим задачу проваливания под лёд с точки зрения сопротивления материалов.
Предпосылки и теория
Лёд - это мембрана покрывающая водоём, конечной толщины.
Сам контур водоёма - это шарнирная опора для мембраны.
Получается что задача состоит в том чтобы узнать безопасную толщину льда при которой он может выдержать вес рыбака со снаряжением.
То есть расчёт прочности материала мембраны при нагрузке.
По аналогии с историей с люком
Гиря и Люк - истина где то рядом
Формулы берем отсюда https://studref.com/363877/stroitelstvo/nekotorye_zadachi_iz... и книжка "Расчёт пластин" Д.В.Вайнберг
Пример - рыбаки сидят равномерно по всему озеру
На озере диаметром 1000м, сидят равномерно 1000 рыбаков ,каждый со снаряжённой массой 125кг.
Лёд пресноводных рек непредсказуем по прочности , но есть кое какие исследования- https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-fiziko-mehanicheskih...
Здесь было установлено, что прочность льда на изгиб колеблется в значениях от 0,7 до 3,1 МПа, а прочность на сжатие варьируется в диапазоне 5-25 МПа.
Для пресноводного льда — при температуре 0–...-10°С предел прочности на растяжение — 0,9–1,2 МПа, при температуре -10–...-20°С — 1,2–1,5 МПа.
Средняя прочность по результатам исследований — 1,43 МПа в диапазоне температур от -10°С до -20°С.
Коэффициент Пуассона для пресноводного льда — 0,42–0,34.( примем 0,38)
Модуль Юнга - осреднённо Е=3000Мпа
То есть на одного рыбака примерно 785м2 площади или рыбаки сидят через каждые 63,24м.
Если будет рыбаков 1000 то толщина минимальная льда будет - 59,5см.
Если будет рыбаков не 1000 а 250 то толщина минимальная будет в 2 раза меньше - 29,75см.
Если будет рыбаков не 1000 а 62 то толщина минимальная будет в 4 раза меньше - 14,88см.
Интересно мнение знатоков - насколько такое предположение правдиво????
Показать полностью
4
Почему не обрушиваются кротовые ходы в грунте
Почему не обрушиваются кротовые ходы в грунте? Есть несколько факторов:
1) глубина заложения ходов
Гнездовая камера располагается на глубине до 1,5–2 м, обычно в защищённом месте — между корнями деревьев и кустарников, под пнями, кочками, камнями, под постройками.
Магистральные ходы пролегают на глубине 10–20 см и отличаются от кормовых гладкими уплотнёнными стенками.
На открытых участках, где почва часто и глубоко просыхает, ходы проходят на глубине 10–50 см. Слой такой толщины крот поднять не может, поэтому избыток земли выбрасывается на поверхность через временные вертикальные отнорки, образуя характерные кучки-кротовины.
2) Наличие связного грунтового основания и отсутствие грунтовых водНаличие связных пород грунтов - почвы с включением таких грунтов как глины и суглинков имеющие такой показатель как сцепление препятствующего осыпанию.
3) уплотнение стенок ходов кротом
4) Рассеивание напряжения от внешней нагрузки с увеличением расстояния от неё (глубиной).
Напряжение в грунте на определённом расстоянии от места приложения нагрузки падает не только с глубиной но и с расстоянием по горизонтали от неё.
Задача Лява — задача о действии равномерно распределённой по прямоугольной площади нагрузки на полупространство( плоскость).
Цель задачи — определение напряжённо-деформированного состояния упругого полупространства.
Решение задачи было получено английским учёным Огастесом Эдвардом Хафом Лявом (в русскоязычной литературе часто встречается транслитерация «Август Ляв») в 1935 году.
Рассмотрим наиболее реалистичный сценарий передачи и распределения нагрузки на грунт, а именно в виде равномерно-распределённого давления на площадке имеющей определённую площадь. Распределение напряжений в грунтовом массиве от действия внешней нагрузки.
Рассмотрим 2 примера - от веса человека и грузового автомобиля.
Как видим из примеров внешняя нагрузка быстро рассеивается по мере увеличения вертикального расстояния (глубины) от плоскости нагрузки (уровня земли).
Показать полностью
6
Монетка на рельсах- или как превратить денежку в блинчик в одно касание
Как превратить в мгновение ока твёрдую валюту в блинчик ? Правильно - расплющить! А если нет под рукой мощного пресса или молота - большой сосредоточенной нагрузки на ограниченной площади и нам поможет достижение человеческого прогресса в виде железнодорожного транспорта.
Сам грешен ... лет в 10-12 плющил на вокзале старые советские рубли. в качестве пресса выступали пустые полувагоны серии 12-1000 массой 22т. Учитывая такую массу монеты плющились ооочень неохотно - надписи читались но сама монета была словно отполированная слегка процентов на 30 увеличившись в диаметре.
Но все равно не рекомендую данное баловство всё таки - времена нынче другие.
Насколько сильно расплющит монетку состав из тепловоза и 40ка гружёных полувагонов массой по 90т каждый и насколько сильно она нагреется?
Тепловоз 2ТЭ-10М
Исходные данные
Тепловоз 2ТЭ-10М
Осевая формула: 2×(30—30) (каждая секция имеет две трёхосные тележки) = 24 колеса
Служебная масса: 2 × 138 тонн (общая масса — 276 тонн).
Нагрузка на колесо - 276т / 24шт - 11,5т=11500кг=115кН
Полувагон типа 12-1000 - гружёный вес 92т, количество колёс - 8,
Нагрузка на колесо - 92т / 8шт = 11,5т=11500кг=115кН
Железнодорожный рельс - тип Р65 ГОСТ 51685-2022
Ширина прямой площадки -20мм.
Диаметр колеса тепловоза -D=1050мм. радиус R=525мм
Образец для испытаний - монета 5 рублей ЦБ РФ диаметром 25мм и толщиной 1,8мм, из стали с никелевым гальванопокрытием , масса 6гр - https://cbr.ru/cash_circulation/coins/5rub/
E=200 000 Мпа, μ=0,25 G=80 000 Мпа
Решение задачи можно найти онлайн на сайте - https://caetec.ru/calconline/detail/raschet-kontaktnyh-napry...
Находим вертикальное давление в месте контакта - 610МПа.
Нагрузка на монету прийдёт от 12 колёс локомотива и 80 колёс гружёных полувагонов.
уменьшение толщины монеты от проезда колеса локомотива
x = 610мпа * 1,8мм/ 200 000Мпа = 0,0055мм,
от 12 колёс тепловоза и 40 колёс полувагонов= 0,0055*(12+40)=0,286мм
Площадь монеты будет - V/H = 25мм*25мм*0.785*1.8 мм / (1,8мм-0,286мм)=583,6мм2
а новый диаметр монеты- d= √ 4* 583.6мм2 / 3,14592 = 27,25мм
диаметр увеличился на 27,25/25- 1,09раза или на 9%, а площадь на 1,09*1,09=1,1881 раза почти на 19%
Энергия деформации
Е= (1*883мм3 *(610Мпа)"2 ) / (2*200 000Мпа) = 0,82 дж за 1 касание монеты колесом.
Монета нагреется за 1 проезд колесом на t = 0,82дж / ( 460дж/кг*С* 0,006кг) = 0,3 градуса.
Итого проехавший состав из локомотива и 40 полувагонов с 52мя колёсами - нагреет монету на 0,3*52=15,6 градуса. Но это очень в идеальных условиях - при температуре окружающего воздуха 20 градусов, отсутствии осадков и ветра, а также потерь тепла на рельс.
Показать полностью
6
Прочность яичной скорлупы
Насколько прочна яичная скорлупа? Скорлупа - это древнейшее изобретение природы , самая первичная временная бронекапсула для некоторых видов живых организмов.
В одном из случаев яйцо, положенное на стальную поверхность пресса и надавливаемое такой же стальной поверхностью сверху, не зафиксировало нарастание нагрузки — усилие было в районе 1 килограмма.
Но если положить сверху и снизу мягкие прослойки из кожи, то яйцо уже выдерживает нагрузку почти в 10 кг.
В другом случае, когда с помощью полиэфирной смолы и стекловолокна сделали приспособление, которое помогло максимально равномерно распределить нагрузку по всей поверхности яйца, максимальная нагрузка на момент разрушения составила 121 кг
Размеры куриного яйца примем по картинке - сферический эллипсоид 57*42мм
Площадь поверхности можно найти по калькулятору
goodcalculators.com›egg-surface-area-and-volume-calculator/
a=2.1см b=2,6см c=3,1см
Площадь полусферы яйца на которое была установлена дистанционная прокладка - 69см2/2=34,5см2
Тем самым можем найти критическое давление которое выдерживает яичная скорлупа - 121кг/34,5см2= 3,51кг/см2 = 35100кг/м2=35,1т/м2=0,351Мпа - эта величина и будет являться своеобразным пределом текучести материала яйца ( карбоната кальция).
Тут яйцо сравнимо по прочности разве что с сухой затвердевшей глиной.
С помощью подпрогаммы "Куст" из SCAD можно подбором узнать каков модуль Юнга ( предел прочности) яичной скорлупы представив её в виде сферической панели толщиной 0,4мм.
Получается примерно Е=5500т/м2=550кг/см2=55Мпа
Модуль упругости скорлупы приблизительно сравним с твёрдыми сортами технической резины и полиуретана .а также природного каучука.
Показать полностью
3
Операция "Поток" - оценка прочности трубы газопровода
9 месяцев назад , 8 марта 2025 началась операция "Поток".
Уникальной и переломной в битве за освобождение Курской области стала операция российских военных, получившая название «Поток». По трубе газопровода Уренгой — Помары — Ужгород бойцы пробрались в тыл противника. Несколько сотен российских военных, разбившись на группы, преодолели со 2 по 8 марта 2025 года под землей 15 километров. Через шесть суток бойцы вышли на поверхность в окрестностях Суджи. Условия передвижения были крайне сложными: диаметр трубы — 1420 мм, поэтому в полный рост не встать, плюс с собой несли снаряжение и провизию, не хватало кислорода и воды.
Безмолвным полноценным участником и свидетелем событий спецоперации являлась собственно сама труба газопровода. Ведь от её прочности и надёжности тоже зависело многое.
Насколько она была надёжна?
Ответ на это даст расчёт по книге С.П.Тимошенко "Сопротивление материалов". В главе 37 есть пример проверки прочности трубы - можно найти величину критического внешнего давления.
Представим трубу как длинную цилиндрическую оболочку нагруженную равномерно давлением по всей площади поверхности.
Внешнее давление примем в невыгодном сочетании - труба 3м под землёй и сверху на грунте танк Т72 непосредственно над трубой.
Исходные данные
Нагрузка от веса слоя грунта (суглинок/ глина) - 2000кг/м3*3м*1,1=6600кг/м2
Давление от веса танка Т72 - 0,87кг/см2*1,05=9045кг/м2
Итого общее давление - 6600+9045=15645кг/м2= 156,45кПа=0,156Мпа
Материал трубы - сталь 09Г2с с Ry=315Мпа и Е=200 000 Мпа
Труба - наружный диаметр 1420мм, толщина стенки 20мм.
Показать полностью
4
Сопромат2
Было такое выражение, что если «Сопромат» сдал, то можно жениться. То есть тебе уже ничего не страшно.
Сопротивление материалов (сокращённо «Сопромат») – инженерная физико-математическая наука о прочности, устойчивости и жёсткости материалов.
Во время моего обучения в военной академии мне повезло с преподавателем по этой дисциплине. Это был Бажанов Владимир Львович. Профессор старой школы, с глубоким уважением к обучаемым, любящий и знающий свой предмет досконально.
Когда подошло время сессии, он сказал мне, как заместителю командира взвода (командирами взводов были офицеры):
– Миша, передай всем своим курсантам, что на экзамен можете брать с собой все свои записи, книги по предмету, справочники. Открыто пользуйтесь всем, что нужно. Не тратьте время на делание шпаргалок.
– Владимир Львович, а почему?
– Понимаешь, если человек разбирается в дисциплине, то он знает, где и что искать. А если не знаешь, то обложись всеми книгами мира, и в результате ничего. Мне важно, чтобы вы понимали, а не зубрили.
Это было удивительно и единственный раз встретил такой подход за все мои долгие годы обучения в разных высших учебных заведениях. Мы шли на экзамен не трясясь и тревожась, а спокойные и уверенные в себе. Не было никакой паники, что достанется не тот билет, который плохо знаешь, или задача, в которой не точно помнишь эту дикую формулу расчёта.
Показать полностью