Калінінградський Державний Технічний Університет

Реферат з дисципліни

Метрологія та стандартизація на тему:

«Огляд методів і способів вимірювання фізико-механічних параметрів риби»

Виконав:

Студент групи 01-АС-2

Хворостов К. А.

Калінінград 2004

Зміст:

ПЕРЕДМОВА 3

УСТАНОВКИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ Коефіцієнт тертя 3

Коефіцієнт тертя РИБ 8

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАНІ ЩОДО Коефіцієнт тертя РИБ 9

реологічні властивості РЕАЛЬНИХ ТЕЛ 12

МЕХАНІЧНІ модель, що описує реологічні властивості РЕАЛЬНОГО ТІЛА

13

СТРУКТУРНО МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РИБИ 15

ВИЗНАЧЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТІЛА ПО реологічні характеристики 17

ВИЗНАЧЕННЯ Модуль пружності і коефіцієнт Динамічна в'язкість ТІЛА

РИБ 18

ЖОРСТКІСТЬ РИБИ 19

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗУСИЛЬ ВІДРИВУ ВНУТРІШНЬОЇ РИБ 23

Лінійні та ВАГОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РИБ Певних морфологічних

ХАРАКТЕРИСТИК РИБ 24

ПЕРЕДМОВА

Для створення і впровадження комплексно-механізованих ліній пообробці, фасування й упакування риби та морепродуктів, а також розробкипринципово нового рибообробне обладнання на основі досягненьнауки і техніки необхідно мати у своєму розпорядженні даних про фізико-механічних,реологічних, міцності та морфометричних характеристик риб.

У зв'язку зі зміною видового складу сировини виникає необхідність устворення високопродуктивного універсального обладнання. Новіпромислові види риб відрізняються від традиційних видів, як за формою, так іза структурно-механічними характеристиками, тому потрібен новий підхіддо створення рибообробних машин.

У процесі обробки риби відбувається взаємодія між рибою іробочими органами машин, а, отже, на рибу діють сили тертя ісили, що викликають її деформацію. Під дією цих сил в тілі рибивиникають напруги. Без знання закономірностей змін фрикційниххарактеристик риб, деформацій і напружень в тілі риби, неможливовиконати теоретичні розрахунки, пов'язані з проектуваннямрибообробне обладнання. Таких Встановлення закономірностейпов'язано з вивченням фрикційних, реологічних і міцностіриб.

Знання фрикційних, реологічних і міцних властивостей сировини дозволяєвирішувати не тільки конструкторські, а й технологічні завдання, спрямованіна підвищення продуктивності праці та поліпшення якості продукції.

Лінійні і морфометричні характеристики риб, а також координатицентру тяжіння і щільність риб є необхідними даними дляконструювання рибообробне обладнання і можуть бути використанідля оптимізації технологічних процесів.

Визначенням лінійних і морфометричних характеристик риб займалисяпрактично всі басейнові науково-дослідні інститути та деякіконструкторські бюро, однак немає єдиної методики обробкиекспериментальних даних.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ Коефіцієнт тертя

Виходячи із загальноприйнятих вимог, конструкція експериментальноїустановки для дослідження коефіцієнтів тертя риб повинна бути як можнапростіше і разом з тим гарантувати достатню надійність отриманихрезультатів.

Існує декілька різних схем експериментальних установок длядослідження коефіцієнтів тертя спокою і кінетичних коефіцієнтів тертяриб по твердих поверхнях. Досить широкого поширення в рибнійпромисловості отримав спосіб визначення коефіцієнтів тертя за допомогоюруху риби по похилій площині. Однак результати, отримані цимспособом, не можна вважати достовірними, оскільки важко врахуватитривалість нерухомого контакту риби з площиною, при цьомудеформація тіла риби відбувається під дією нормальної складової силитяжкості і, отже, відрізняється від деформації тіла риби, що знаходитьсяна горизонтальній площині. Деформація тіла риби пов'язана безпосередньо зплощею фрикційного контакту, від якої залежить сила тертя.
Отже, дані, отримані на установці з похилій і горизонтальнійплощинами, будуть різними.

Для дослідження коефіцієнтів тертя спокою найчастіше застосовуютьсяустановки двох видів: установки, в яких переміщується риба, і установки,в яких переміщується досліджувана поверхню. Для дослідженнякінетичних коефіцієнтів тертя необхідно, щоб швидкість відносногопереміщення риби змінювалася в широкому діапазоні.

Фіксуюча частина установки повинна забезпечувати запис всього процесутертя на плівку або стрічку. Такий запис дозволяє проаналізувати процестертя, а також встановити характер і сутність взаємодій між рибою ідосліджуваним матеріалом.

Запис процесу тертя можна здійснити, якщо яквимірювального пристрою використовувати пружний елемент з невеликоюжорсткістю і фіксувати безпосередньо переміщення пружного елемента абож вибрати пружний елемент значної жорсткості і його деформаціюзаписувати за допомогою тензодатчиків, підсилювача і шлейфові осцилографа.
Запис процесу тертя за допомогою тензодатчиків є найбільшприйнятною, оскільки можна змінювати чутливість тензодатчиків вширокому діапазоні за допомогою тензоусілітеля.

Установки для дослідження коефіцієнтів тертя спокою.

Схема установки для визначення коефіцієнтів тертя спокою представленана рис. 1. На столі 1 встановлені напрямні 2, по яких переміщаєтьсявізок 3. Переміщення ті лежання здійснюється приводний станцієюза допомогою гнучкої нитки. Привідна станція складається з двигуна постійногоструму 4 і редуктора 5. На вихідний вал редуктора насаджений шків 6. Один кінецьнитки закріплений до візка, а інший до шківа. Гнучка нитка намотується нашків і переміщує візок. На візок укладають досліджуваний матеріал, зяким кон тактуючого риба.

Рис. 1. Експериментальна установка для дослідження коефіцієнтів тертя спокою.

Гнучка нитка 7 одним кінцем закріплюється до риби, огинає блок 8, аіншим кінцем кріпиться до пружинної балці 9 з наклеєними з двох сторінтензодатчиками.

При включенні двигуна візок переміщається, а риба залишаєтьсянерухомою. Під дією сили, необхідної для зсуву риби з місця,пружинний балка деформується, і сигнал від тензодатчиків черезтензоусілітель 8АНЧ-7М 10 записується осцилографом К-24 11.

Розміри пружинних балок вибирають в залежності від передбачуваноївеличини вимірюваної сили. Нами застосовувалися чотири змінні пружинні балкиз наступними розмірами (?-товщина балки, мм; b - ширина балки, мм; l - вироків балки, мм):

|? = 2 мм; | b = 51 мм; | l = 63 мм; |
|? = 1,2 мм; | b = 17 мм; | l = 90 мм; |
|? = 1 мм; | b = 11 мм; | l = 62 мм; |
|? = 0,5 мм; | b = 11 мм; | l = 50 мм. |

Установки для дослідження кінетичних коефіцієнтів тертя риб.

Під кінетичним коефіцієнтом тертя риб розуміється коефіцієнт тертяковзання риб з відповідного матеріалу.

У рибообробних і транспортують машинах риба переміщуєтьсящодо робочих органів і тому при проектуванні нових, а такожпри дослідженні існуючих машин для визначення оптимальних параметрівнеобхідно мати у своєму розпорядженні даних про сили тертя ковзання.

Конструкція експериментальної установки повинна забезпечувати можливістьвизначення коефіцієнта тертя ковзання між рибою та відповідноїповерхнею. У зв'язку з тим, що сила тертя залежить від швидкості,коефіцієнт тертя ковзання будемо називати кінетичним коефіцієнтом
Тертя. Під кінетичним коефіцієнтом тертя розуміють відносин силитертя ковзання при сталій швидкості руху до сили нормальноготиску риби на площину.

Кінетичні коефіцієнти тертя риб можна досліджувати на спеціальнихустановках, описаних нижче. Перші два аналогічні установкам, застосовуванимдля дослідження тертя спокою. На цих установках можна досліджуватикінетичні коефіцієнти тертя при малих швидкостях ковзання. Пришвидкостях ковзання понад 0,1 м/с виконати відповідні дослідженнянеможливо, оскільки довжина площини ковзання практично не перевищує 1м і за такий короткий період часу не встигає сформуватися фрикційнийконтакт, а, отже, сила тертя ковзання буде величиноюзмінної.

При швидкостях ковзання понад 0,1 м/с дослідження сили тертяковзання проводилися на установці з обертовим диском і встановлення
«Експрес».

Установка з обертовим диском. Схема установки представлена на рис. 2.
Установка складається з електродвигуна постійного струму 1, який черезприводну станцію 2 обертає диск 3. Привідна станція складається з червячноциліндричного редуктора і ремінною передачі зі змінними шківа. Накронштейні 4 консольно закріплена пружинний балка 5 з двома похилимитензодатчиками 6. Гнучка нитка 7 кріпиться до пружинної балці 5, огинаєнапрямний блок 8 і іншим кінцем кріпиться до риби. Діаметр змінних дисків
3 дорівнює 1 м. Вони можуть виготовлятися з різних матеріалів (нержавіючасталь, оргскло, вініпласт, прогумована стрічка і т. д.).

Рис. 2. Установка з обертовим диском для дослідження кінетичних коефіцієнтів тертя.

В процесі проведення експерименту сила тертя між рибою, що знаходитьсяв нерухомому стані, і матеріалом обертового диска передається черезгнучку нитку на пружинну балку з тензодатчиками, далі сигнал надходить натензостанцію і записується шлейфові осцилографом. Швидкість обертаннядиска регулюється шляхом зміни напруги в обмотці збудженнядвигуна і змінних шківів ремінною передачі. На установках такого типуможна досліджувати сили тертя при швидкостях ковзання від 0,1 до 2 м/с.
Перевага установки цього типу полягає в тому, що при порівняноневеликих габаритах вони дозволяють дослідити силу тертя між рибою івідповідним матеріалом в широкому діапазоні швидкостей ковзання. Однакустановка, має і недоліки. Риба, укладена в процесі експерименту наобертовий диск, знаходиться в нерухомому стані, тому не схильнавпливу відцентрових сил. Однак траєкторія відносного переміщенняокремих точок тіла риби складається з кіл різного діаметру, і, по -Мабуть, елементарні сили тертя будуть в різних точках мати різнінапряму. У зв'язку з цим необхідно досліджувати похибки, що допускаютьсяпри вимірі сумарної величини сили тертя.

Установка «Експрес». Розроблено С. І. Брилем і складається з рухомоїпохилій площині, до якої кріпиться відповідний матеріал 1 (рис.
3). Досліджуваний зразок (або риба) є ланкою параллелограммногочотириланкова механізму ABCD. Ланки механізму 3 і 4 є гнучкиминитками. Площина руху механізму паралельна площині 1. Придослідженні треться пари площину 1 переміщається в напрямку х-х зпостійною швидкістю v. Тим площиною 1 і досліджуваним зразком 2виникає сила тертя, тягне за собою зразок 2.

Рис. 3. Схема установки «Експрес»

При цьому гнучкі ланки чотириланкова паралелограма відхиляються відплощині АТК на кут?. Сила тяжіння зразка G прагне повернути зразок 2у вихідне положення. У певному положенні ниток настає рівновагамеханізму. Кут відхилення ниток в цьому положенні? пропорційнийкоефіцієнту тертя. Площина АТК перпендикулярна площині KmX іпаралельна силі тяжкості G. Сили, що діють в установці, зображені нарис. 4.

Рис. 4. Сили, що діють в установці «Експрес»: а - фронтальна площина; б - нормальна площину

Коефіцієнт тертя РИБ

Коефіцієнти тертя спокою риб.

Досліди з визначення коефіцієнтів тертя спокою різних видів риб поповерхнях з різних матеріалів проводять на спеціальнихекспериментальних установках.

Сила тертя між рибою і різними поверхнями де формувала балкуз тензодатчиками і через тензоусілітель записується шлейфовіосцилографом на фотопапір.

За осцилограми процесу тертя визначають силу тертя спокою, тобтомінімальну силу, необхідну для зрушення риби з місця. Чим більшетривалість нерухомого контакту, тим більше сила тертя.
Коефіцієнт тертя спокою визначають як частка від ділення сили тертя насилу нормального тиску (силу тяжіння при горизонтальній площині):

(1)

Так як коефіцієнт тертя спокою залежить від нормального тиску, тобтовід сили тяжіння риби, тому при проведенні експериментів підбирають риб,незначно розрізняються за масою. Однак навіть при однаковій масі рибкоефіцієнти тертя спокою розрізняються. Для достовірності результатіввизначають необхідну кількість експериментів за формулою

(2) де t (p) - довірчий інтервал;? - Довірча оцінкапохибки;? - Середнє квадратичне відхилення.
| Таблиця 1 |
| Коеф | Середн |? F = |? Fi2 |
| фіці | її | fср-fi | |
| ент | значень | | |
| трен | ня | | |
| ия | коеф | | |
| fi | іціен | | |
| | Та | | |
| | Трені | | |
| | Я fср | | |
| 0.22 | - | +0.05 | 0.0025 |
| 0.23 | - | +0.04 | 0.0016 |
| 0.34 | - | -0.07 | 0.049 |
| 0.26 | 0.27 | +0.01 | 0.0001 |
| 0.31 | - | -0.05 | 0.0025 |

Необхідна кількість експериментів можна визначити в такий спосіб.
Спочатку провести п'ять-шість експериментів і розрахувати довірчийінтервал, а потім уточнити необхідну кількість вимірювань, виходячи зтого, що зменшення довірчого інтервалу в? раз забезпечуєзбільшення кількості вимірювань в? 2 разів.

У табл. 1 наведені результати дослідів з визначення коеффіціен товтертя спокою атлантичної оселедця з нержавіючої сталі притривалості нерухомого контакту, що дорівнює 10 с. Всі експерименти повизначення коефіцієнтів тертя спокою проводилися в залежності відтривалості непод вижній контакту. Час нерухомого контактуприймалося рівним 0, 10, 20, 30, 40, 60, 120, 180, 240-та 300 с. Як буловстановлено, зміна сили тертя практично відбувається в інтервалі від 0до 300 с. Коефіцієнти тертя спокою залежать від маси риби і температури їїтіла. При проведенні експериментів брали риб масою, найбільш характерноюдля даного виду. Оскільки коефіцієнт тертя спокою змінюється назадпропорційно кореню кубічному з маси риби, то при зміні масириби в 1,5 рази коефіцієнт тертя змінюється в 1,13 рази. Всі експериментипроводили при температурі 10-12 ° С.

Кінетичні коефіцієнти тертя риб.

Кінетичні коефіцієнти обчислюються як частка від ділення силитертя на силу нормального тиску. Сили тертя визначаються залежновід швидкості ковзання на експериментальних установках, описаних у розділі
«Установки для дослідження коефіцієнтів тертя». Сили тертя визначаютьсяпо осцилограми для того моменту, коли фрикційний контакт повністюсформований.

Аналізуючи осцилограму процесу тертя, можна ще раз переконатися вте, що сила тертя залежить від площі фрикційного контакту. У початковиймомент сила тертя менше, ніж в кінці, у міру формування площіфрикційного кон такту вона збільшується. Площа фрикційного контакту прирусі формується значно швидше, ніж при спокої. Її формуванняпрактично закінчується за 5-6 с. В інтервалі досліджених швидкостейбуде мати місце полужідкостное тертя.

У процесі взаємного переміщення між рибою і відповіднимматеріалом встановлюються фрикційні зв'язку, які безперервно виникаютьі руйнуються. Кількість сталих зв'язків залежить від відносноїшвидкості ковзання, форми тіла риби (тобто площі фрикційного кон такту)і властивостей досліджуваного матеріалу. Як правило, зі збільшенням швидкості силатертя, а, отже, коефіцієнт тертя зменшуються. Це пояснюєтьсятим, що зі збільшенням швидкості відносного переміщення зменшуєтьсякількість зв'язків між рибою і досліджуваним матеріалом, а, отже, ікоефіцієнтом тертя. Мабуть, при швидкості більше 2 м/с має місцерідинний режим тертя, при якому зі збільшенням швидкості віз розтанесила тертя.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАНІ ЩОДО Коефіцієнт тертя РИБ

Коефіцієнти тертя одиничних екземплярів риб.

Були проведені численні дослідження з визначення коефіцієнтівтертя одиничних екземплярів деяких видів риб за матеріалами, найбільшчасто використовуються для виготовлення робочих органів рибообробнихмашин.

Експериментальні дослідження з визначення коефіцієнтів тертя ікінематичних коефіцієнтів тертя про водили на установках, описаних врозділі «Установки для допоміжніледованія коефіцієнтів тертя ».

Досліди проводили тільки з розмороженої рибою. Для достовірностірезультатів досліди з визначення коефіцієнтів тертя при одних і тих самихтривалості нерухомого контакту і швидкості повторювали 15-20 разів, апотім визначали середні значення та середнє квадратичне відхилення. Засередовищ ним значень будували графічні залежності коеффіціен тов тертяспокою від тривалості нерухомого кон такту,

На рис. 5 представлені графічні залежності коефіцієнтів тертяспокою оселедця з нержавіючої сталі, оргскла і прогумованою лийте відтривалості нерухомого контакту. Як видно з наведених даних,найменший коефіцієнт тертя спокою отриманий при контакті з оселедцяоргскло, трохи більший - при контакті з прогумованою стрічкою.
Оргскло має чистоту поверхні, відповідну сьомого, анержавіюча сталь - п'ятого класу шорсткості. При контакті з рибинержавіючої сталлю і оргскло сила тертя, мабуть, в основномуобумовлюється адгезійною складової, тому коефіцієнти тертяпорівняно невеликі.

Рис. 5. Залежність коефіцієнтів тертя спокою оселедця від тривалості нерухомого контакту: 1 - оселедець - прогумована стрічка; 2 - оселедець - нержавіюча сталь; 3 - оселедець - оргскло: а - при орієнтації риби головою у напрямку руху; б - те ж, хвостом по напряму руху.

Прогумована стрічка є легко деформуються матеріалом, приконтакті з яким сила тертя обумовлюється деформаційної і адгезійноюскладовими, а тому і коефіцієнт тертя для цього матеріалівзначно більше, ніж для інших. При орієнтації оселедця хвостом понапрямку руху коефіцієнт тертя буде трохи більше, ніж при їїорієнтації головою у напрямку руху. Це пояснюється будовоюлускатого покриву. При орієнтації риби хвостом за напрямком рухузбільшується деформаційна складова сили тертя.

Коефіцієнти тертя риб, заморожених в брикети.

Для транспортування риби, замороженої у брикети, по похилихплощинах і за допомогою конвеєрів необхідно знати кути нахилу, прияких можлива така транспортування. Кути нахилу можна визначити, якщовідомі коеффіціен ти тертя tg? = Tg? = F (3)де? - Кут тертя;? - Кут нахилу площини; f - коефіцієнт тертя.

Коефіцієнти тертя риби, замороженої у брикети, визначали на тих жеекспериментальних установках, що й коефіцієнти тертя спокою окремихекземплярів риб. Досліджені поверхні водою не змочують. На рис. 6і 7 представлені експериментальні дані досліджень коефіцієнтів тертяриб, заморожених в брикети, з нержавіючої сталі і прогумованою стрічці узалежно від тривалості нерухомого контакту. Аналіз досвідченихданих дозволяє припускати, що між льодом і досліджуваної поверхнеювстановлюються так звані містки зварювання, які і обумовлюютьвеличину сили тертя.

Рис. 6. Коефіцієнти тертя спокою різних видів риб, заморожених в брикети, залежно від тривалості контакту з нержавіючої сталлю:

1 - оселедець; 2-тріска; 3-сайра; 4 - ставрида; 5 - скумбрія; 6 - сардинелла .

Рис.7. Коефіцієнти тертя спокою різних видів риб, заморожених в брикети, залежно від тривалості нерухомого контакту з гумою:

1-оселедець; 2-тріска; 3-сайра; 4-ставрида; 5-скумбрія; 6 - сардинелла .

Чим більше тривалість нерухомого контакту, тим більшевстановлюється містків зварювання і, отже, тим більше сила тертя.
Оскільки для різних видів риб, заморожених в блоки, коефіцієнти тертярізні, то, мабуть, від слушні екземпляри риб по-різному стосуютьсядосліджуваної поверхні. Чим більше поверхня дотику, тим більше силатертя. Сила тертя між брикетом і досліджуваної поверхнею будезалежати від товщини шару поливання. Даний фактор, на наш погляд, євирішальним. У зв'язку з цим наведені експериментальні дані єсуто орієнтовними.

Реологічні властивості РЕАЛЬНИХ ТЕЛ

реологічні властивості реальних тел можуть характеризуватися пружністю,в'язкістю і пластичністю. При описі реологічних властивостей тіла рибибудуть використані і інші терміни, такі, як напруга, деформація,релаксація тощо.

Під пружністю звичайно розуміють властивість тіла миттєво змінювати споюформу під дією прикладеної сили, а після зняття напругивідновлювати початкову форму.

В'язкість - міра опору, течією рідини, що дорівнює відношеннюнапруги зсуву до швидкості зсуву. Розрізняють ньютонівські іненьютоновскіе рідини. Ньютонівська рідина характеризується тим, щонапруга в ній пропорційно швидкості деформації, тобто коефіцієнтдинамічної в'язкості є величиною постійною. У неньютоновскойрідини при заданих температурі і тиску коефіцієнт динамічноїв'язкості залежить від швидкості деформації.

Пластичні властивості тіла характеризуються межею плинності, тобторівнем напруги, нижче якого пластична деформація відсутній абонезначна. Пластичне тіло, так само як і в'язка, єдисипативної системою. У разі в'язкого течії механічна енергія,яка діссіпіровалась при виникненні даної деформації, залежить відшвидкості деформації, тоді як у випадку пластичної течіїдіссіпірованная енергія не залежить від швидкості деформації.

Деформація є зміщення частинок матеріального тіла, приякому не порушується безперервність самого тіла. Здатність деформуватися під дією зовнішніх сил - основна властивість матеріалів усіхреальних тел.

Під деформацією звичайно розуміють не тільки процес відносногопереміщення точок тіла, що протікає в часі, за і миттєве переміщенняточок тіла в будь-який фіксований момент часу протягом: цього процесу.

Деформація може бути іншою, тобто зникає після зняття навантаження, ізалишкової, незворотною. Якщо деформація тіла під дією кінцевих силзростає безперервно і необмежено, значить, матеріал тече. Пластичнепротягом виникає тільки тоді, коли сили перевищують певний межа,званий межею плинності. В'язка течія може відбуватися піддією будь-яких сил. Швидкість деформації в цьому випадку пропорційнавеличиною діючої сили і при зникненні її звертається в нуль.
Отже, матеріал, якому властиво в'язка течія, єрідиною, тому що як завгодно малому напруги відповідає необмеженузростання деформації з часом, після зняття напруги деформації невідновлюється. Оборотність деформації є прояв властивостіпружності, і відповідно вся оборотна деформація є пружною. Призняття навантаження пружна деформація повністю зникає.

Під дією зовнішніх сил відбувається зміна форми і розмірів тіла,тобто всі реальні тіла деформуються. Величина і характер деформаціїзалежать від властивостей матеріалу, його форми і способу програми зовнішніх сил.
Деформація тіла супроводжується виникненням внутрішніх сил взаємодіїміж частинками, т. з. напругою. Під напругою розуміється міраінтенсивності внутрішніх сил.

Розрізняють миттєву і запізнюється пружну деформації. Оскільки вреальних тілах, як деформація, так і напруга поширюються зкінцевою швидкістю, то миттєва деформація є абстракцією. Якщошвидкість розповсюдження деформації досить велика, то час процесудеформації з невеликою похибкою можна прийняти рівним нулю. Такудеформацію прийнято називати миттєвою.

пружної деформації, що протікає в часі, прийнято називатизапізнюється пружною деформацією.

Під повзучості розуміється зростання деформації при постійномунапрузі, а відповідна деформація називається деформацією повзучості.

Релаксація напруг - це зменшення напружень у тілі при постійнійдеформації. При цьому передбачається, що деформація створюється з великоюшвидкістю, в іншому випадку релаксація напружень може частково плиповністю пройти за час створення деформації.

МЕХАНІЧНІ модель, що описує реологічні властивості РЕАЛЬНОГО ТІЛА

Процес деформації реального тіла досить складний, тому побудуватиматематичну модель такого тіла важко навіть за наявності емпіричнихкоефіцієнтів. Насправді модель повинна описувати такі властивості,як пружна деформація, пластичне та в'язка течія, повзучість ірелаксація і т. д. Якщо б навіть вдалося створити таку модель, то вона булаб надто громіздкою для того, щоб служити основою для вирішення завдань,пов'язаних з визначенням напружень і деформацій у твердих тілах. У зв'язку зцим зазвичай користуються більш простими моделями, які описують лише тімеханічні властивості, які найбільш істотні для даноїзавдання.

Найбільш відомими моделями такого типу є пружне тіло Гука іньютонівська в'язка рідина, що представляють собою математичніабстракції, позбавлені фізичної реальності і тим не менш єкорисними засобами для вивчення реальних фізичних властивостей.

Пружне тіло є консервативною системою, тобто механічнаенергія, яка використовується для здійснення деформації, накопичується в тілі іможе бути одержана назад при раз вивантаження. В'язке тіло, тобто таке тіло,в якому напруга залежить від швидкості деформації, є дисипативноїсистемою, оскільки механічна енергія, витрачена на подоланнявнутрішнього тертя, що перешкоджає деформації, звертається в теплоту.

При математичному описі кінцевих деформацій пружного тіла виникаютьпевні труднощі, обійти які можна, обмежившись розглядомнескінченно малих деформацій.

Розгляд кінцевих деформацій для в'язких рідин не призводить доособливим математичним ускладнень. Відмінності в математичному описікінцевих деформацій для пружних тіл і в'язких рідин полягають у тому, щомеханічне поведінка пружного тіла визначається напругою ідеформаціями, а механічне поведінка в'язких рідин-напруженнями ташвидкостями деформацій. При визначенні де формацій ми співставляємодеформований стан з не яким вихідним станом, звичайно зстаном, вільним від напруги. При остаточному відхилення від цього зстояння математичні формули, що визначають деформації, стають дужескладними. Крім того, при визначенні швидкостей деформацій зіставляютьстану риби в момент часу, різниця між якими дорівнює dt.
Відхилення між цими станами нескінченно малі, тому не виникаєматематичних ускладнень.

У пружних тілах напруга пов'язано з миттєвим станом деформації,а в в'язкої рідини і пластичних тілах - з миттєвим станом перебігу;в'язке та пластичне течії пов'язані з диссипацией енергії і призводять дозалишковим деформацій. У разі в'язкого течії механічна енергія,яка діссіпіровалась при виникненні даної деформації, залежить відшвидкості деформації; у разі пластичної течії діссіпірованная енергіяне залежить від швидкості деформації.

Математичну залежність між напругою деформацій і часом ввигляді лінійного диференціального рівняння з постійними коефіцієнтамиможна встановити й без моделей, проте моделі в значній міріполегшують з'ясування фізичної суті механічного поведінки того чиіншого тіла, а також дають можливість визначити, чи володіє тіломиттєвої пружною деформацією, запізнюється пружною деформацією,релаксацією напруг. Оскільки залежності між напругою,деформацією і часом визначаються звичайно лінійними диференціальнимирівняннями з постійними коефіцієнтами, то в загальному вигляді рівняння можебути записано так:

(4)де А, А1, An, В, b1, Вт - постійні коефіцієнти, які визначаютьмеханічні властивості досліджуваного тіла;? - Напруга;? - Відноснадеформація.

Рішення диференціального рівняння містить, довільні постійні,число яких рівне порядку диференціального рівняння. Довільніпостійні визначають, виходячи з початкових умов, тобто при t = 0 або приt =?. Число умов повинна дорівнювати числу довільних постійних.
Оскільки механічне поведінку реального тіла описується рівнянням (4)тільки приблизно, то завдання полягає в тому, щоб вибрати приватний виглядрівняння, досить добре описує експериментальну залежність
-напруга - деформація - час.

Для математичного опису деформацій і напруг досліджуваного тіламожна спочатку у відповідності з експериментальними даними підібративідповідну модель, що складається з пружних, в'язких і пластичних елементівабо їх комбінацій, а потім описати її математично. Або ж відразу підібрати тип рівняння, починаючи з найпростіших видів, яке якісноописує експериментальну залежність. Якісне збіг знаходять понаявності або відсутності миттєвої пружної деформації, запізнюєтьсядеформації, залишкової деформації і релаксації напруг.

Постійні коефіцієнти знаходять, виходячи з експериментальних даних, івизначають кількісне розбіжність між вибраним рівнянням і досвідченимиданими.

СТРУКТУРНО МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РИБИ

Структурно-механічні властивості риби виявляються під впливомнормальних або дотичних напружень. Цими властивостями визначаєтьсяповедінку тіла риби в напруженому стані. Під дією прикладеної силитіло риби де формується.

Залежність між деформацією тіла риби і напругою в ньомухарактеризує механічне поведінку тіла риби. Величина деформації тілариби під дією прикладеної сили зумовлюється насамперед йогоструктурно-механічними властивостями.

М'язова тканина риби за структурно-механічними властивостями займаєпроміжне положення між рідкими і твердими тілами і представляєсобою, мабуть, дисперсну систему з суцільною структурою. Розглядаючим'язову тканину риби як суцільну структуру, не слід вважати їїоднорідною.

М'язове волокно як основа м'язової тканини риби саме по собінеоднорідний і складається з пружних, пластичних і в'язких елементів.

Є декілька методів оцінки структурно-механічних властивостейдисперсних систем. За методом академіка П. А. Ребиндера міцність структуриоцінюється ступенем проникнення металевого наконечника в глибдисперсної системи під, дією постійної сили.

Існує метод, заснований на використанні універсальногоКонсистометри, за допомогою якого визначають еластичність, твердість ів'язкість досліджуваного об'єкта. І. А. Воскресенським були запропоновані трипоказника для характеристики структурно-механічних властивостей м'язовоїтканини риби: еластичність, еластична і пластична міцність. Піделастичністю розуміється здатність м'язової тканини риби відновлюватисвої первісні геометричні розміри після зняття деформуючий сили.
Еластична міцність характеризується здатністю м'язової тканини рибипротидіяти руху тупого тіла, який стискає тканина під дієюдеформуючий сили.

Пластична міцність характеризує здатність м'язової тканинипротидіяти руху гострого тіла, який стискає і розрізає тканинапід дією деформуючий сили.

Всі запропоновані показники визначаються експериментально і практичноне можуть бути виражені кількісно. Назва кожного показника також невідображає суті питання. Еластична міцність - це пружна міцність,а риба не є пружним тілом, тому такий показник не можехарактеризувати структурно-механічні властивості риби. Пластичнаміцність не може характеризувати м'язову тканину риби, оскільки вона неє пластичним тілом. Причому останні два показники не маютьрозмірностей, що характеризують міцнісні показники. Для вивченняструктурно-механічних властивостей тіла риби необхідно встановити першвсього його реологічні характеристики, а потім критерії оцінки цихвластивостей. Знаючи, якими властивостями володіє тіло, можна підібративідповідну модель і описати їх аналітично.

ВИЗНАЧЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТІЛА ПО реологічні характеристики

Для вибору моделі, що описує механічне поведінку того чи іншогореального тіла, необхідно знати, якими реологическими властивостейами воноволодіє.

реологічні властивості тіла зазвичай визначають за допомогою приладів,виходячи з характеристик пружності, в'язкості та пластичності. Однак найбільшпростий метод визначення реологічних характеристик реального тілаполягає в побудові кривих кінетики деформацій і кривих релаксаціїнапруги. За цим кривим можна знайти модуль миттєвої і запізнюєтьсяпружності, коефіцієнт динамічної в'язкості, межа плинності, пружності іміцності, тобто всі дані, що характеризують пружні, в'язкі та пластичнівластивості тел.

Перераховані константи дозволяють об'єднати деформаційно поведінкаматеріалу і досить повно характеризувати його структурно-механічнівластивості. Під кривими кінетики деформацій розуміється зміна деформаціїтіла з часом при постійній напрузі, а під криві мирелаксації напруги - зміна напруги в тілі з часом припостійній деформації.

При знятті кривих кінетики де формацій необхідно правильно ви бративеличину напруги, оскільки при великій напрузі в в'яз ком тілівиникає велика швидкість деформації, яку можна помилково прийняти замиттєву пружну деформацію.

Кінетика деформації тіла риби.

Експериментальні дослідження для побудови кривих кінетикидеформацій і діаграми розвитку відновлювальних деформацій у тілі рибипісля зняття напруги були проведені на приладі, показаному на рис. 8. Доголівці 1 за допомогою повзуна 3 приєднують платформу 5, на якійвстановлюють вантаж, а до нижнього кінця його кріплять наконечник 6. На гвинти 7,з'єднані з головкою 1, встановлюють площину 2.

Досліди з визначення змін деформацій у тілі риби при постійномунапрузі проводили у такій послідовності. Рибу укладали наплощину 2. Повзун 3 з індикатором переміщали таким чином, щоб штокіндикатора торкався тіла риби, а стрілка індикатора поєднувалася з нульовоювідміткою 4. На платформу 5 укладали вантаж і шток занурювали в тіло риби.
Час занурення штока на відповідну глибину фіксувалосясекундоміром через 0, 5, 10, 20, 30, 40, 60/120 та 180 с.

Наконечник 6 мав плоску циліндричну поверхню. Вантаж,що укладається на платформу 5, вибирали таким чином, щоб напруга міжнаконечником і рибою було 65 • 102 Н/м2.

Оскільки всередині індикатора є пружина, що перешкоджає переміщеннюштока, була знята характеристика пружини, і зусилля, необхідне для стисненняпружини, було враховано під час визначення напруги між наконечником іштоком. Коливання напруги не перевищувало 6%.

Після закінчення 180 з вантаж знімали і фіксували відбудовнудеформацію в тілі риби. У зв'язку з тим що візуально зафіксувати величинувідновлювальної деформації важко, застосовували наступний метод. Рибуукладали на платформу ваг і врівноважували гирями. Потім платформуфіксували від переміщення і рибу навантажували через індикатор постійноїсилою за методикою, описаною вище. Після зняття навантаження платформа вагзвільняється від фіксації і ваги оказ