проведения эксперимента и обработки опытных данных. Экспериментальные исследования открывают широкие возможности для всестороннего анализа напряженно-деформированного состояния образца, детали. В частности, определение компонент напряжений и деформаций с достаточной точностью позволяет проверить корректность постановки задачи и установить границы применимости соответствующих теоретических решений.

В экспериментальных методах искомые величины определяют непосредственно путем измерения или наблюдения. Иногда экспериментальный способ является единственно возможным и достоверным.

Способы экспериментального изучения напряженнодеформированного состояния деталей машин и аппаратов и оборудования в целом весьма различны и характеризуются величиной значения, диапазоном и точностью измеряемых величин, использованием специального оборудования. Условиями постановки опыта, способами математической обработки первичной информации и интерпретацией конечных результатов.

Чтобы получить достоверную информацию и уменьшить объем математической обработки, целесообразно выбирать такой экспериментальный метод, который позволяет непосредственно определить искомые величины. Кроме того, на выбор метода большое влияние оказывают условия эксплуатации детали и проведения эксперимента, так как некоторые из методов практически неприменимы при проведении испытаний в производственных условиях, а необходимость специального оборудования ограничивает возможности использования некоторых методов.

Важное значение при проведении экспериментальных исследований имеет теория подобия и моделирования.

2.1 Основы моделирования

Вопросам моделирования процессов посвящены многие работы, из которых следует, что постановка эксперимента в лабораторных условиях практически всегда связана с моделированием. Проблемы моделирования процессов сложны, многообразны и некоторые из них разработаны не в полной мере. Ограничимся рассмотрением только некоторых вопросов моделирования, непосредственно связанных с применением экспериментальных методов. Для того чтобы между явлением, протекающими в натуре и на модели, имелось взаимно однозначное соответствие, необходимо удовлетворить основным законам подобия и видам моделирования.

2.1.1 Выбор материала модели

Чтобы сохранить подобие физико-механических свойств,

целесообразно изготавливать модель из материала натуры. Однако это не всегда удобно и возможно, поэтому для выявления общих закономерностей разрабатываемых процессов часто выбирают материал модели отличный от материала натуры. Наибольшее распространение в практике моделирования процессов деформирования нашли такие материалы, как алюминий, свинец и различные их сплавы. Иногда для качественного анализа процессов используют пластилин, но различие в реологических свойствах пластилина и металлов может привести в ряде случаев к получению ошибочных результатов.

2.1.2 Выбор масштаба модели

Обычно пользуются уменьшенными моделями. При этом следует иметь в виду, что при чрезмерном уменьшении масштаба возрастают требования к точности измерения, затрудняется реализация геометрического подобия и в ряде случаев смоделированные процессы в реальных условиях не могут быть осуществимы.

Масштаб геометрического подобия обычно принимается независимым и его величина зависит лишь от используемого оборудования и технологических возможностей изготовления моделей.

Практикой моделирования процессов установлено, что оптимальные значения геометрического масштаба лежат в отношениях размеров модели к натуре в пределах от 1 к 3 до 1 к 10.

Методы моделирования играют важную роль при разработке новых технологических процессов, конструкций обрабатывающего оборудования и оптимизации режимов обработки изделий.

2.1.3 Масштабное (геометрическое) моделирование

Когда модель изготавливают из материала натуры, то имеет место масштабное моделирование, которое является частным случаем физического моделирования.

Обозначив через ml масштаб линейных размеров, для случая подобия модели и натуры будем иметь:

где li – линейные размеры;

Fi - площадь;

Vi - объем i-того элемента тела;

индексы «н» и «м» обозначают величины, относящиеся к натуре и модели соответственно.