Содержание

Статическое напряжение и методы устранения

С явлением этим сталкивался каждый из нас. Всем знакомы искры и потрескивания в волосах при снятии синтетической одежды или неприятные разряды электрического тока при прикосновении к металлическим предметам, другому человеку или животными. Происходит это благодаря статическому электричеству – разряду электростатического заряда накапливающегося под воздействием многих факторов на поверхности различных предметов, в том числе и человеческого тела.

Причинами накопления зарядов являются нестойкие атомарные связи, приводящие к потере электронов и накопления электрического положительного заряда. Спровоцировано это может быть различными излучениями (рентгеновским, ультрафиолетовым, радиациями), некоторыми технологическими и физическим процессами, среди которых пальма первенства принадлежит трению. Например, образуются статические заряды при трении жидкостей о стенки трубопроводов, одежды из синтетики, кузова автомобиля о воздух или подвижных частей технологического оборудования, что является причиной возникновения статического электрического потенциала, который может достигать:

  • на теле человека до 6 кВ;
  • на кузове автомобиля до 10 кВ;
  • на приводном ремне ременной передачи – 25 кВ.

Попробуем разобраться, насколько опасны такие величины статического напряжения, и каким образом с ними бороться.

Вредные воздействия электростатического напряжения

Величина электрического тока, возникающая при электростатическом разряде, угрозы жизни человека не представляет. Ограниченная мощностью разряда она составляет доли миллиампера и вызывает лишь кратковременное болевое ощущение, однако, длительное нахождение под воздействием электростатики влечет за собой проблемы центральной нервной системы и нарушения психики. Кроме того из-за рефлекторных реакций человека в производственных условиях возрастает риск травматизма.

Более критична к статическому напряжению дорогостоящая техника, в частности чувствительная электроника. Накопления статического потенциала могут выводить из строя полупроводниковые приборы, приводить к порче элементы микроэлектроники, в том числе и при производстве аппаратуры. Но главная опасность статики в производственных условиях (для взрывоопасных и пожароопасных производств) таится в том, что при возможных разрядах возникают искры, энергии которых достаточно для воспламенения присутствующих в воздухе примесей.

Меры защиты от статического напряжения

Избавиться от возникновения электростатического напряжения, как от физического явления невозможно, однако можно существенно снизить или полностью нейтрализовать его влияние. В бытовых условиях эффективной мерой является увлажнение воздуха, так уже при относительной влажности в 85% накопления электростатического заряда практически не происходит. Среди других мер можно упомянуть:

  • предпочтения в пользу натуральной одежды (хлопок, лен) и отказ от синтетики;
  • применение антистатического напольного покрытия;
  • применение антистатиков.

Основной мерой защиты от статического напряжения в производственных условиях является защитное заземление любого оборудования и предметов, способных накапливать электрические заряды. Благодаря надежному соединению с заземляющим контуром заряды стекают в землю, исключая возможность их накопления. При организации рабочих мест, связанных со сборкой и наладкой высокочувствительной электроники, заземлению подвергается стол, токопроводящее напольное покрытие и сиденье стула, сам оператор одет в токопроводящую одежду и обувь, в ряде случаев используется заземление инструмента и заземляющие браслеты.

Как правило, заземление справляется с проблемами снятия статического напряжения, тем не менее, для уменьшения его воздействия применяют:

  • поддержание относительной влажности воздуха на уровне не ниже 65-70%;
  • снижение удельного сопротивления поверхностей, которые накапливают заряды;
  • ионизацию воздуха при помощи нейтрализаторов (высоковольтных, индукционных).

Применение комплекса защитных мер позволяет полностью снять статическое напряжение.

Смотрите также другие статьи :

Гармоники кратные 3-м

Гармоники образуют импульсные источники питания бесчисленной электробытовой техники, источники бесперебойного питания, энергосберегающие люминесцентные лампы и т.д. Характерной чертой симметричной трехфазной сети при сбалансированных нагрузках является сдвиг токов на 120°, как следствие суммарный ток нейтрального провода имеет нулевое значение.

Подробнее…

Для чего нужно заземление

Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.

Подробнее…

Что такое статическое электричество – Лайфхакер

Откуда берётся статическое электричество

Мир состоит из атомов. Это крошечные частицы, из которых построено наше тело, джинсы на ногах, сиденье в авто под пятой точкой и смартфон с Лайфхакером на экране.

Внутри атомов есть более мелкие элементы: ядро из протонов и нейтронов, а также электроны, которые вращаются вокруг него. Протоны заряжены со знаком плюс, электроны — со знаком минус.

Обычно у атома одинаковое число таких плюсов и минусов, поэтому у него нулевой заряд. Но иногда электроны покидают орбиты и притягиваются к другим атомам. Чаще всего это происходит в результате трения.

Движение электронов от одного атома к другому создаёт энергию, которую называют электричеством. Если направить её через провод или другой проводник, получится электрический ток. Его работу вы наглядно видите, когда заряжаете смартфон по кабелю.

Со статическим электричеством всё иначе. Оно «ленивое», не течёт и будто отдыхает на поверхности. У предмета появляется положительный заряд, если ему не хватает электронов, и отрицательный, когда они в избытке.

Как проявляется статическое электричество

1. Электрический разряд

Если надеть на ноги чистые сухие носки из шерсти и пошаркать ими по нейлоновому ковру, можно получить электрический разряд.

Во время трения электроны будут перепрыгивать с носков на ковёр и наоборот. В итоге они получат противоположный заряд и захотят уравновесить число электронов.

Если разница в их количестве достаточно большая, вы получите видимую искру, как только снова прикоснётесь носками к ковру.

2. Притягивание предметов

Если расчесать волосы пластиковой расчёской, она получит заряд статического электричества.

После этого она начнёт притягивать небольшие кусочки бумаги, пытаясь избавиться от дефицита или избытка электронов за их счёт.

3. Отталкивание предметов

Если натереть лист бумаги шерстяным шарфом, он получит статический заряд.

Когда вы попытаетесь согнуть бумагу, половинки начнут отталкиваться друг от друга именно из-за дисбаланса электронов.

Чем может быть опасно статическое электричество

Это явление способно привести к ряду опасных последствий.

1. Воспламенение

Статическое электричество может стать причиной пожара там, где используются легковоспламеняющиеся материалы — например, на полиграфических предприятиях.

На таком производстве много чернил и бумаги, которые быстро загораются. Они трутся об оборудование во время печати, возникает статическое электричество, появляется искра и начинается пожар .

2. Производственные нарушения

От статического электричества особенно страдают предприятия, которые производят пластмассу или текстиль.

Когда эти материалы положительно или отрицательно заряжены, они могут притягиваться или отталкиваться от рабочей поверхности.

Это нарушает процесс производства, поэтому предприятия используют ионизаторы воздуха, которые помогают предотвратить возникновение заряда.

3. Удар молнии

Во время перемещения воздушных потоков, которые насыщены водяными парами, возникает статическое электричество.

Оно создаёт грозовые облака с разным зарядом, которые разряжаются друг о друга или об озоновый слой. Так получаются молнии.

Молнии бьют в высокие здания, деревья и землю и становятся причиной поломок оборудования.

Как избежать появления статического электричества

1. Повышайте влажность

Сухой воздух в помещении — лучший друг статического электричества. Но оно практически не проявляется, если влажность превышает 85%.

Чтобы повысить этот показатель, регулярно проводите влажную уборку и используйте увлажнители воздуха.

Когда включено отопление, на батарею можно положить мокрую ткань, чтобы вода испарялась и делала воздух менее сухим.

2. Применяйте натуральные материалы

Большинство натуральных материалов сохраняют влагу, синтетические — нет. Поэтому первые меньше вторых подвержены возникновению статического электричества.

Если расчёсывать волосы пластиковой расчёской, они получат статический заряд и начнут разлетаться друг от друга, портя причёску. Этого можно избежать, используя аксессуары из дерева.

Такая же история с обувью на резиновой подошве. Она провоцирует создание статического электричества на теле. Но стельки из натуральных материалов нивелируют его эффект.

Футболки из хлопка, одежда из других натуральных тканей не создают статическое электричество. Искусственный свитер — наоборот.

3. Используйте заземление

С помощью него статическое электричество можно отвести в землю. Это касается не только громоотводов, которые перенаправляют заряд молний, но и работы с электрическим оборудованием.

Когда профессиональный мастер раскрывает ноутбук, чтобы почистить его от пыли, он обязательно использует специальный шнур заземления, закреплённый на руке, — антистатический браслет.

Антистатический браслет / aliexpress. com

Он нужен, чтобы избежать попадания разряда статического электричества от рук на микросхемы. Иначе он повредит их, и через время компьютер может выйти из строя.

Читайте также 🧐

Основы статического электричества | OPW Retail Fueling EMEA

Как возникает статическое электричество?

При движении топлива с низкой проводимостью, например бензина, в непроводящих трубах образуется заряд статического электричества. Отрицательные заряды накапливаются на стенке трубы, а положительные остаются в протекающем топливе. Такое разделение зарядов происходит так же, как при трении двух непроводящих материалов. Попытайтесь потереть воздушный шар о кожу или волосы, и получите электростатический заряд.

Поскольку в непроводящей трубе заряды не рассеиваются и не отводятся, они накапливаются на стенке трубы. Увеличению зарядов способствуют низкая проводимость топлива, высокая скорость потока, турбулентность в коленах, пламегасители, фильтры и т. д., а также наличие загрязнений в топливе. Тестирование непроводящих трубопроводов показало возможность накопления зарядов до 90000 В.

Нажмите, чтобы просмотреть анимационный ролик об образовании заряда — Принцип 1

Заряды распределяются по стенке трубы неравномерно, в зависимости от потока топлива и турбулентности в трубе. Разряды происходят между стенкой трубы и заземленным предметом (металлический фланец или аналогичное оборудование), между стенкой трубы и топливом, или между разнозаряженными зонами стенки трубы.

Разряд может привести к возгоранию воспламеняемой среды в трубе. Известно о возникновении таких ситуаций на конце сливных труб в сливной точке

Заряды в трубе также создают электростатическое поле вокруг трубы. Незаземленные проводящие предметы в этом поле получают наведенный электростатический потенциал. То есть, у фланцев, стяжных хомутов и прочих предметов снаружи трубы может быть опасный потенциал при отсутствии правильного соединения и заземления. Разряды могут происходить между этими и проводящими предметами с другим потенциалом: заземленными предметами, инструментами или людьми.

Нажмите, чтобы просмотреть анимационный ролик об электростатической индукции — Принцип 2

Проводящий трубопровод рассеивает статические заряды

В токопроводящей системе поток топлива создает меньше зарядов, а создаваемые заряды сразу устраняются заземлением.

Нажмите, чтобы просмотреть анимационный ролик рассеивания заряда в токопроводящей трубе

Статическое напряжение сдвига | VseOBurenii.com

Статическое напряжение сдвига




data-ad-client=”ca-pub-4035227285077026″
data-ad-slot=”2854739765″
data-ad-format=”auto”
data-full-width-responsive=”true”>

Понятие «Статическое напряжение сдвига»:
Статическое напряжение сдвига (прочность геля) – один из параметров пластической реологической модели Бингама – это один из наиболее важных параметров бурового раствора в бурении. Он указывает на скорость формирования и прочность геля, который образуется в растворе в состоянии покоя. Чем выше статическое напряжение сдвига – тем больше размер частиц, которые находятся во взвешенном состоянии в растворе и которые не осядут на забой скважины. Твердая фаза не будет оставаться во взвешенном состоянии без достаточного уровня прочности геля, определяющегося статическим напряжением сдвига. Напряжение сдвига измеряется при низкой скорости сдвига после того, как раствор отстоялся в течение некоторого периода времени. По стандартной процедуре API – это 10 секунд и 10 минут, хотя можно проводить измерения после 30 минут или 16 часов.

Исследование бурового раствора:
Измерение статического напряжения сдвига – это процедура проведения испытания. Существует два способа определения СНС:


data-ad-client=”ca-pub-4035227285077026″
data-ad-slot=”2854739765″
data-ad-format=”auto”
data-full-width-responsive=”true”>
1. Предписывает использовать прибор для определения СНС и набор гирь для измерения СНС бурового раствора (фунт/100 квадратных футов, либо кПа). Данная процедура обычно используется для оценки подвергнутого статическому старению образца бурового раствора, оставленного при высокой температуре на несколько часов. Прибор для определения СНС помещают на поверхность огеленного бурового раствора и добавляют гири до тех пор, пока прибор не погрузится до отмеченной глубины. Приложенный вес будет означать СНС данного образца бурового раствора.

2. Применение вискозиметра с прямыми показаниями. Данный инструмент называется так потому, что на заданной скорости, показания его шкалы отображают истинную вязкость в сантипуазах. Вычисление статического напряжения сдвига, как реологической модели Бингама, происходит по показаниям вискозиметра. СНС непосредственно считывается в виде показаний шкалы (фунт/100 квадратных футов).

Источник: vburenii.ru

Смотрите также: “Скважина на собственном участке. С чего начать?“

Как снять статическое электричество? Методы от “Юман” как снять статику на производстве

Скачать статью

Возникновение напряжения в десятки и сотни киловольт неизбежно на любом производстве, связанном с рулонными материалами. Намотка или размотка бумаги, фольги, плёнки, текстильной ткани с высокой скоростью влечёт за собой накапливание свободного электрического заряда

, являющегося угрозой и для работников, и для оборудования – электростатика может серьёзно повредить обрабатываемый материал, спровоцировать опасные ситуации и даже стать причиной серьёзного пожара.

Основные причины возникновения статического электричества на производстве: 

  • Контакт между двумя материалами и их отделение друг от друга (включая трение, намотку/размотку и пр.).
  • Быстрый температурный перепад (например, в момент помещения материала в духовой шкаф).
  • Радиация с высокими значениями энергии, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские X-лучи и иные электрические поля (нетипичные для промышленных производств).
  • Резка рулонного материала (например, на бобинорезательных машинах)
  • Влияние электрического поля.

Нейтрализация статического электричества — одна из первоочередных производственных задач, от решения которой зависит как безопасность на предприятии, так и весь промышленный процесс.

Компания «Юман» представляет несколько вариантов ответов на вопрос «как устранить статику»: 

Активные методы нейтрализации статики:

Разряжающие электроды (планки), блоки питания, системы BASIX, SDS, RX3 IONSTAR, STATICJET RX21, ионизирующие пистолеты, сопла, головки, устройства для взрывоопасных зон — комплексные решения от немецкой компании Eltex Elektrostatik GmbH для превосходной нейтрализации электростатического заряда.

Пассивные методы нейтрализации статики:

Антистатические шнур и щётки — простое и экономичное решения для снятия статики.

ООО «Юман» является поставщиком антистатического оборудования и других аксессуаров, снимающих электростатическое напряжение при работе с рулонными материалами и предохраняющих работников от вредного влияния электростатики.

Как избавиться от статического электричества на производстве и в быту 🏆 Dr.

Statik

Человек постоянно перемещается в пространстве. Он ходит и пользуется транспортом, а при любом движении быстро образующиеся статические заряды, как известно, перераспределяются. В итоге нарушается внутренний баланс между взаимосвязанными электронами и атомами. В результате начинает происходить электризация, то есть образуется статическое электричество. Избавиться от статического электричества можно различными способами. Однако, прежде всего, необходимо знать природу данного явления.

Оглавление

Что такое статика

Усугубить положение могут сухой воздух в комнате или в цеху, а также наличие железобетонных стен. Убрать статику – первоочередная задача для работников любого предприятия. Важно правильно бороться с ее формированием. Однако, прежде всего необходимо понимать физические законы и причины образования.

Электрополе формируется при контакте между двумя материалами, резке рулонных материалов и под влиянием электрического поля. Первоочередная производственная задача – эффективная нейтрализация напряжения.

Как создается статика: причины

В физическом теле есть гармоничный баланс отрицательных и положительных частиц. Он обеспечивает нейтральное состояние физического тела. Заряд возникает, когда баланс заряженных частиц явно нарушается. Подразумевает состояние физического тела без движения. При разделении зарядов начинается электризация. Заряд перемещается с находящегося вблизи предмета или с одной части изделия на другую. Причинами могут выступать такие факторы:

  • резкий температурный перепад;
  • трение различных материалов;
  • вращение материалов;
  • облучение;
  • разделение физических тел.

По всей поверхности предмета распределяются заряды. Если тело не заземлено, то они находятся на контактной поверхности. Если же предмет будет подключен к земному контуру, то статическое напряжение будет быстро стекать с физического тела. Электризация возникает, если предмет получает большое число зарядов, которые не расходуются впоследствии во внешнюю среду. С таким положением требуется активно бороться. Важно обеспечивать своевременную эффективную защиту оборудования и оператора.

Подобное положение указывает на то, что все предметы необходимо заземлять. В быту и на производстве крайне важно избавиться от приобретаемых предметами зарядов. Поэтому необходимо знать, как снимать статическое электричество.

Эффективная борьба на производстве

Существуют различные методы, чем снять электрический заряд с разных материалов. Однако, прежде всего, требуется дать оценку уровню напряжения.

На любом производстве неизбежно возникновение очень высокого напряжения. Особенно явно это может наблюдаться в производстве текстиля, различных ПВХ-пленок, фольги, бумаги. Важно понимать, что высокая электростатика часто является причиной возгорания материалов и производственных травм.

Избавиться от статики можно, зная о взаимодействии различных материалов. Положительные заряды накапливают:

  • стекло;
  • кварц;
  • нейлон;
  • шелк;
  • воздух;
  • кожа;
  • асбест;
  • алюминий;
  • слюда.

Нейтральными зарядами обладают бумага, древесина, сталь, хлопок. Отрицательные заряды распределяются по поверхности:

  • силикона;
  • тефлона;
  • селена;
  • латуни;
  • меди;
  • никеля;
  • латекса;
  • янтаря;
  • полиуретана;
  • полистирола.

Вышеуказанные знания дают возможность понимать, как взаимодействуют при трении различные тела. Пример взаимодействия тел: хождение человека в шерстяных носках по ковру. В такой ситуации тело человека приобретет определенный заряд. Заряд около 10 кВ приобретает каждый едущий по сухой дороге автомобиль. В обычном быту потенциал может быть весьма велик. Однако в большинстве случаев заряд не обладает сильной мощностью, поэтому не опасен. Стоит знать, что при повышенной влажности статический ток меньше проявляется.

Если работа ведется с полупроводниковой платой, то стоит обеспечить высокую скорость ухода заряда. Для этого применяют напольное покрытие с небольшим электросопротивлением. Также используются принудительное шунтирование электроплат и специнструмент с заземленной головкой.

При работе с легко воспламеняющими жидкостями заземляют транспорт, их перевозящий. Металлическим тросом также снабжается самолет. Трос обеспечивает надежную защиту от накопившейся статики.

Основными методами защиты являются:

  • отвод накопленного заряда в окружающую среду;
  • понижение генерации;
  • увеличение проводимости твердых тел;
  • сокращение перенапряжения в конструкциях;
  • нейтрализация зарядов при применении на производстве специальных индукционных нейтрализаторов, а так же радиоизотопных современных средств.

При нейтрализации заряды компенсируются противоположными по знакам. Генерируются они специальным прибором. На предприятии обязательно должны присутствовать средства защиты.

Другие меры снижения статполя:

1. Везде, где только возможно согласно технологии производства, важно исключить распыление легко воспламеняющихся веществ, разбрызгивание составов, дробление.

2. Если технологически это допустимо, необходимо очищать горючие газы от взвешенных твердых/жидких частиц. В свою очередь жидкости следует чистить от загрязнения примесями.

3. Необходимо следить, чтобы скорость в аппаратах и производственных магистралях движение материалов превышало тех показателей, которые предусмотрены проектом.

Обратите внимание! На взрывоопасных производствах рекомендуется любое транспортное и технологическое оборудование производить исключительно из тех материалов, которые имеют удельное объемное электросопротивление не более, чем 105 ом·м.

Чем и как снять с себя статику

Многочисленные исследования доказывают вред такого поля. От него страдает здоровье человека. При взаимодействии с наэлектризованным предметом может отказать бытовая и производственная техника. Подобное часто становится причиной травмы на предприятии и в быту. Также стоит учесть, что слишком частое прохождение разрядов через тело человека вызывает различные отклонения в слаженной работе организма. Поэтому крайне важно знать, чем снять статическое электричество. Разряды накапливаются на спецодежде, рабочих халатах, обуви.

Как снимать статическое электричество – должен знать каждый работник любого производства. Наиболее действенными способами являются:

  1. Заземление оборудования.
  2. Прикосновение человека к заземленной батарее.
  3. Прикосновение к заземленному промышленному трубопроводу.
  4. Использование антистатических покрытий.
  5. Применение антистатического спрея.

Рассмотрим данные методы подробнее. На предприятии обязаны соблюдаться определенные техники безопасности. Особенно важно их применение при взаимодействии с легко воспламеняющими материалами. Любая искра может стать причиной пожара. Поэтому крайне необходимо предотвратить проникновение статического электричества в рабочую зону. Важно повысить проводимость материалов, увеличить устойчивость всех механизмов и снизить скорости обработки используемых предметов. Помните, что создание грамотного заземления и знание, как снять статическое электричество, станут эффективными мерами безопасности на производстве.

Чтобы действовали правила безопасности на производстве, важно:

  1. Повысить устойчивость различных механизмов и блокировать формирование наэлектризованности на рабочем месте.
  2. Защитить работоспособность оборудования металлической сеткой.
  3. Исключить образование разряда.

Различные физические, механические и химические принципы предотвращают либо уменьшают формирование заряда. Улучшить ситуацию можно за счет:

  • коронирования;
  • ионизации воздуха;
  • возвышения рабочей поверхности;
  • грамотного подбора взаимодействующих материалов.

Вышеуказанное дает полное представление, как снимать статическое электричество в производственных условиях и чем именно ликвидировать заряд.

Большой вред может причинить разряд, который возникает при производстве полупроводниковых материалов. Приборы в цеху могут выйти из строя. Разряд может образоваться и случайно. Причинами подобного часто становятся:

  • высокая энергия потенциала;
  • переходной процесс;
  • электросопротивление контактов.

Ток возрастает на протяжении минимально короткого срока, достигает максимума и затем снижается. Однако разряд может успеть пройти через тело оператора прибора.

Как избавиться от статического электричества на одежде

Снять статическое электричество с одежды можно различными способами. Если на вас надета шерстяная одежда, то снимать ее следует очень медленно. Для защиты тела вещи из шелка следует предварительно обработать антистатическим спреем.

Также существуют некоторые простые и действенные способы:

  1. Намочите руки водой и проведите мокрыми ладонями по одежде.
  2. Прикрепите к одежде с изнаночной стороны английскую булавку.
  3. Проведите вывернутый наизнанку рабочий халат сквозь металлическую вешалку-тремпель.
  4. Используйте антистатический спрей или лак для волос.

Всем сотрудникам производства важно знать, чем именно снимать заряд. Важно защитить здоровье рабочих в их повседневной деятельности. В шкафчике с рабочей одеждой непременно должны быть металлические и деревянные вешалки-плечики.

Булавка и антистатический спрей помогут одежде не липнуть к телу. При использовании этих средств значительно уменьшается электризация материала. Булавку можно прикрепить на ярлык одежды, чтобы она не мешала.

Как снять статическое электричество с помощью спрея? Применение антистатика требует особой осторожности. Безопасным для различных материалов является средство с содержанием спирта. Таким спреем можно обрабатывать одежду только в проветриваемой комнате. Спирт быстро испаряется с ткани, однако оставляет специфический запах. Есть и другой вид антистатиков. Водная основа данных средств содержит ПАВ. Эти активные вещества совершенно безопасны для здоровья человека, однако не подходят для слишком чувствительной кожи. Попав на кожный покров, они могут вызвать сильное раздражение. Учитывая вышеуказанное, следует с большим вниманием подходить к выбору антистатического средства.

Как убрать статику с пластика

Удаление ее имеет большое значение при производстве ПВХ-изделий. По производственным технологиям не допускается накапливание разрядов. Однако в производственных цехах имеются пластиковые окна, трубопроводы, воздуховоды. Чем можно снять напряжение с пластика? В данном случае важно обязательно регулировать влажность в помещении. Рабочие цеха также должны носить индивидуальные средства защиты от тока. Правила защиты подробно описаны в действующих нормативах безопасности на производстве.

Применение различного антистатического оборудования – эффективный способ борьбы с током. Он может быть удален с помощью:

  • антистатических щеток;
  • ионных воздушных ножей;
  • разряжающих планок;
  • ионизирующих пистолетов;
  • разряжающих блоков питания;
  • других нейтрализаторов накопленного заряда.

Комплексные решения позволяют предотвратить накопление заряда и предупредить возгорание. Особенно важно использовать специальные нейтрализаторы напряжения во взрывоопасных зонах. Простым и при этом экономическим решением является установка недорогих антистатических шнуров и щеток. Приспособления позволят минимизировать возможные риски и эффективно нейтрализуют статическое поле на рабочих местах. Антистатическое оборудование широко востребовано на различных предприятиях.

Пластик является прекрасным диэлектриком. Стоит заметить, что материал не проводит электрический ток, потому и формируется на его поверхности поле. Защита от зарядов особенно необходима на предприятиях, которые производят различные полимеры, бумагу и ткани. Важно грамотно оборудовать рабочее место оператора и постоянно использовать антистатическую защиту и спецобувь.

Нейтрализовать разряд на пластике временно можно такими способами:

  1. Используйте изопропиловый спирт. Протирать нужно периодически им поверхность пластика.
  2. Проведите ионизацию антистатическими планками и воздушными ножами.
  3. Добавьте в производство материала внутренние антистатические добавки.

Также можно использовать полимерный антистатик универсального действия. Свойства данного средства не зависят от влажности окружающей среды. Однако такой продукт стоит дорого, поэтому его применение целесообразно, когда требуется длительная защита полимеров. Также на производстве важно использовать спецблоки, которые уменьшают накопление заряда материалом.

Как убрать статическое электричество в быту

Обычно накопление телом заряженных частиц происходит из-за быстрого трения. Все материальные тела состоят из атомов. Вокруг ядра атома двигаются электроны. Как только человек снимает с себя кофточку и бросает вещь на диван, электроны стираются с собственных орбит и переходят на изделие. Электронами являются отрицательно заряженные частицы. И кофта становится отрицательно заряженной. В структуре материала электроны теперь находятся в избытке. А тело человека становится положительно заряженным. Если в этот момент прикоснуться к другому человеку или металлическому предмету, то можно ощутить явный разряд током. При этом человеческое тело вберет в себя недостающее число электронов, и энергетика сбалансируется. То есть, плюс и минус снова уравновесятся.

Как уже указывалось, статическое электричество в человеческом теле накапливается из-за дисбаланса заряженных частиц. При этом совершенно нет необходимости что-либо с себя снимать из одежды. К примеру, вы можете просто сидеть в автомобиле, и тело ваше при езде транспорта будет тереться о сидение. Любое трение, безусловно, провоцирует переход определенного количества электронов. Как только заряженное материальное тело соприкоснется с проводником, оно разрядится. То есть, вберет недостающие электроны от предмета.

Накопление телом заряды может ощущаться человеком в виде покалывания пальцев, снижения работоспособности, потери энергии. Большие дозы статического электричества крайне вредны для здоровья человека. При этом считается, что небольшой ток не несет опасности для человека. Однако стоит постоянно следить за напряженностью поля.

Получить заряд можно:

  • от шерстяных вещей;
  • при взаимодействии с различными техническими приборами;
  • при расчесывании волос;
  • при движении по ковру.

Если вы дома носите резиновые шлепки, то целесообразно положить в них кожаные стельки. Такая мера способствует снятию заряда. Чем еще можно уменьшить вредное формирование статического тока? Регулярно делайте дома влажную уборку, ликвидируйте с предметов пыль, проветривайте помещения. Снизить формирование наэлектризованность помогут расположенные на горячей батарее мокрые материи. Также можно использовать специальный увлажнитель воздуха.

Заряд накапливают многие бытовые приборы. Техника должна работать при уравнивании потенциалов. Стоит знать, что сильно электризуются акриловые и чугунные ванны, а также другие конструкции из данных материалов. Необходимо обеспечить определенную защиту от воздействия статического электричества в доме.

Важно помнить одно основное правило – статическое электричество не накапливают заземленные предметы. То есть, те тела, которые постоянно контактируют с поверхностью земли. Именно поэтому так важно, чтобы используемая обувь была с токопроводящими подошвами. Однако, к сожалению, современная обувь изготавливается из резины, каучука, синтетического полимерного материала. Спецобувь, в свою очередь, производят с учетом снятия статического напряжения на рабочем месте. И ее должны носить все операторы.

Повышение влажности воздуха в помещении – одна из самых действенных мер, когда снять наэлектризованность в цеху необходимо срочно. Разрядкой для заряженного тела становится в таком случае сам воздух. При повышенной влаге не формируется статический ток. Он также не возникнет, если человек намок под дождем. Это доказанный учеными факт.

Вывод

Статполе является опасным и малоприятным явлением, поэтому его формирование необходимо предотвращать не только в производственном цеху, но и в привычном быту. Током может биться любой металлический предмет. Если же вы накопите заряд и прикоснетесь к другому человеку, то при прикосновении тоже ощутите удар электричеством.

Важно научиться правильно снимать заряды с себя и грамотно обезопасить свое рабочее место. Для этого необходимо понимать природу образования разряда. Он проскакивает только между положительно и отрицательно заряженными объектами. Поскольку человеческое тело состоит из 80% воды, то оно является отличным проводником электрического тока.

В схеме защиты рабочего места обязательно должны присутствовать:

  • токопроводящий коврик;
  • заземляющий провод;
  • излучатель ионизированного воздуха;
  • провод, соединяющий поверхность стола с ковриком;
  • клеммы заземления.

При этом оператор оборудования должен быть обут в токопроводящую обувь. Немаловажное значение имеет токопроводящая обивка рабочего стула. Оператор оборудования должен работать в спецодежде, которая не накапливает электричество. Скапливающиеся заряды при принятии вышеуказанных мер будут отводиться в землю.

Потенциал статики значительно снижают качественные ионизаторы воздуха. Их следует держать на производстве постоянно включенными. Такая мера предотвращает накопление статического электричества. Однако при этом следует учитывать, что высокая концентрация водяных паров в атмосфере пагубно влияет на человеческое здоровье. Влажность в помещении следует поддерживать на уровне 40%.

Эффективными мерами являются частые проветривания, применение вентиляции, фильтрация воздуха. Когда воздушный поток проходит сквозь фильтр, возникающие заряды нейтрализуются.

Кроме антистатической обуви и вещей, стоит носить специальные антистатические браслеты. Они включают специальную токопроводящую полосу, которая способствует заземлению заряда. Крепится подобное изделие к кисти руки специальной удобной пряжкой. Этот элемент подключается к заземляющемуся проводу. Использование браслета позволяет снизить мощность электрополя.

По вине статического электричества на производстве воспламеняются горючие материалы, происходят электротравмы, выходит из строя оборудование. Поэтому электростатическая защита является крайне важной для любого предприятия.

возникновение и способы защиты, сколько вольт

С проявлениями статического электричества легко столкнуться в повседневной жизни: при быстром снятии свитера, хождении по ковру в шерстяных носках, при использовании автомобиля. Образуемый в быту заряд неприятен, но не опасен для человека, а промышленности же статика может привести в пожару или взрыву.

Что это такое

Со статическим электричеством знакомы все люди. Это совокупность явлений, которые связаны с возникновением, сохранением и свободного накопления электрического заряда. Последний возникает на поверхности диэлектрика, который плохо проводит ток, или на изолированным проводнике, не имеющим доступ к постоянному току.

В Быту со статическим электричеством сталкивались все

Появление статического электричества связано с отсутствием перемещения заряда. Свободно передвигающиеся по проводнику электрические заряды являются электрический током. Если же эти заряды останавливаются в одном месте, это называется статическим электричеством.

В любом веществе положительные и отрицательные частицы атомов находятся в равновесии, их количество равно. При этом отрицательно заряженные электроны могут перемещаться между атомами, формирую положительный или отрицательный заряд. Это способствует формированию статического нестабильного электрического поля.

Статика неприятна, но не опасна

Важно! О статическом электричестве, его возникновении и способах защиты сказано в ГОСТе 17.1.018-79.

Сколько вольт в статическом напряжении

Сила разряда и характеристика статического напряжения может быть разной. Человек может ощущать разряд свыше 3 тысяч Вольт, увидеть искры можно от 5 тысяч Вольт, накапливать в теле можно до 10 тысяч.

Иногда энергия заряда достигает 1,4 джоулей, чего достаточно для поджигания горючих газов и жидкостей, но это происходит только на производстве.

Как получить

В домашних условиях получить статическое электричество несложно:

  1. Необходимо надеть сухие чистые носки из шерсти (желательно предварительно нагреть их на батарее) и пройти по нейлоновому ковру, не отрывая ног. Сильно шаркать не стоит, так как разрядка произойдет быстрее, чем нужно. Для получения заряда необходимо прикоснуться к металлическому предмету или человеку;
Проще всего пошаркать ногами в носках по ковру

Важно! При проверке не стоит касаться электроники, так как заряд может повредить чипам — статистически эта причина почти 40% поломок .

  1. Необходимо взять воздушный шарик (не из фольги) и надуть его. Затем взять шерстяной предмет и потереть шарик 10 секунд. Также можно приложить шарик к голове и потереть о волосы. Для проверки нужно поднести шарик к пустой алюминиевой банке, лежащей на боку: если она начала откатываться, заряд скопился. Для разрядки нужно потереть шарик о металл несколько секунд;
  2. Для более наглядной демонстрации и проверки заряда можно сделать специальный электроскоп. Потребуется взять стакан из вспененного полистирола, проделать в нижней части 2 отверстия и продеть через них трубочку так, чтобы оба ее конца находились снаружи. К верхнему краю нужно прикрепить при помощи скотча 4 небольших глиняных шарика на равном расстоянии друг от друга, перевернуть стакан и поставить вверх дном в центр алюминиевого противня. Далее нужно взять кусочек алюминия и скатать из него шарик, отрезать нитку (ее длина должна быть в 2-3 раза больше, чем высота от края соломинки до противня) и привязать к ней шарик. Второй конец нужно привязать к обоим концам трубочки, поправить последнюю так, чтобы алюминиевый шарик свисал почти до противня, но не прикасался к нему. Если поднести к шарику заряженный шарик, шарик потянется за ним.
Еще один способ — потереть надутый шарик о волосы

Причины возникновения

На молекулярном уровне напряжение возникает при столкновении поверхностей из разных материалов, когда ионы и электроны с поверхностей начинают перераспределяться. Чем больше площади поверхностей и прилагаемые усилия, тем выше степень электризации.

Главная причина возникновения заряда — трение

Существует несколько причин возникновения и накапливания электростатического напряжения:

  1. Контакт (трение, наматывание, разматывание) 2 различных материалов с последующим отдалением: например, трение шерстяной ткани о резиновый шарик;
  2. Резкие перепады температур;
  3. Сухой воздух: при влажности более 80% статическое электричество не образуется, так как вода хорошо проводит ток;
  4. Наличие радиации, рентгеновских лучей или УФ-излучения;
  5. Образуется заряд и при работе некоторых бумажных станков: при раскрое или резке;
  6. Статика может возникнуть перед или во время грозы. Разряд возникает между 2 облаками или между облаком и землей, при попадании молнии в громоотвод электричество уходит в почву.
Наглядный пример статического напряжения — гроза

Область применения

Применять статическую электроэнергия в быту пока что не научились — слишком сложный и опасный процесс получения. Многие приборы, работающие на силе трения, применяются только для показа опытов.

Намного чаще статика применяется на производстве: при покраске поверхностей, очищении от пыли примесей, создании ворса и т.д.

Какая опасность статического напряжения

Главная опасность заключается в неконтролируемом ударе током. В быту это практически неопасно: например, при снятии шерстяного свитера человека ударит током, но сила этого заряда будет крайне мала.

При длительном нахождении в электрическом поле повышенной напряженности у человека могут начаться проблемы со здоровьем: головные боли, нарушение сна, раздражительность, нарушение работы сердечно-сосудистой и нервной систем.

Достаточно сильный разряд может привести к пожару

Намного выше опасность статического напряжения на производстве и при перевозке легковоспламеняемых веществ: при сильном разряде они могут взорваться или загореться. Например, в вентиляции и вытяжке может скопиться пыль из диэлектрического материала, который легко вспыхивает и разгорается из-за постоянной подачи воздуха. При перевозке электричество может скапливаться при перекачке или сливе жидкостей, даже за счет плескания при езде.

Важно! В домашних условиях полезно «заземляться», например, ходить босиком.

Меры безопасности

В бытовых условиях защититься от статики можно при помощи следующих мер:

  1. Увлажнять воздух и каждый день проветривать комнаты;
  2. Регулярно проводить влажную уборку, чтобы уменьшить количество пыли, и использовать специальные антистатические щетки;
Использование щетки позволяет снять скопившееся напряжение
  1. По возможности использовать мебель из материалов, снимающих статику: специальный линолеум, дерево;
  2. Не гладить животных при слишком сухом воздухе, расчесываться деревянными или металлическими щетками — пластик сильно электризуется;
  3. Использовать для одежды антистатические спреи, шерстяные вещи снимать медленно для уменьшения трения;
  4. На днище автомобиля необходимо наклеить антистатическую полосу для снижения образования статики.

На производстве снизить электростатическое напряжение можно, уменьшив скорость работы, используя специальные материалы и заземление. Также по ГОСТу энергия накопления заряда на поверхности предметов не должна превышать 40% от наименьшей энергии загорания.

На производстве должны быть приняты меры предосторожности

Статическое электричество многие считают неопасным, хоть и не особо приятным. Однако все зависит от силы заряда: в промышленности или при перевозке большого количества горючих жидкостей накопившийся разряд может быть очень сильным и привести к пожару.

Static Stress Analysis – обзор

7.4.3.3 Влияние удержания и качества горной массы на движение грунта

Определение движения грунта вокруг выработок является сложной задачей, особенно когда рассматривается скоростная модель вблизи границ выемки (Hildyard & Янг, 2002). Довольно часто для простоты используются модели постоянной скорости. Однако скорость волны в горном массиве зависит как от замкнутости, так и от качества горного массива (Barton, 2002; Cai & Kaiser, 2002).Когда туннель вырывается, перераспределение напряжений может привести к выходу горной массы и связанным с ней неоднородным полям напряжений (Cai, 2008). Следовательно, поле скорости не будет однородным; это, в свою очередь, повлияет на распространение сейсмических волн и движение грунта. Разрыв горной массы вокруг выработок обычно приводит к ухудшению качества горной массы и связанному с этим уменьшению скорости волны. Поэтому важно учитывать изменение поля напряжений и разрушение горных пород вблизи границ выемки для точного моделирования распространения сейсмических волн и движения грунта.

Ван и Цай (2016) представили нелинейную скоростную модель, которая учитывает влияние удержания на скорость волны, и разработали метод численного моделирования, связанный с FLAC и SPECFEM2D, для определения движения грунта вблизи границ подземных выработок. Статический анализ напряжения сначала проводится с использованием FLAC. Затем с помощью скриптов FISH в FLAC создаются нелинейная скоростная модель и необходимые файлы для моделирования сейсмических волн и передаются в SPECFEM2D для моделирования распространения волн.Скорости продольных или поперечных волн рассчитываются с использованием функционального соотношения, которое зависит от четырех параметров: модуля Юнга E , коэффициента Пуассона ν , плотности породы ρ и давления удержания σ 3 (незначительное главное напряжение ).

Была предложена нелинейная функция для описания связи между E и σ 3 как

(7.4.3) E = Emax − Emax − E0e − a⋅σ3

, где E max (ГПа) – максимальный эффективный модуль упругости при критическом ограничивающем давлении, E 0 (ГПа) – эффективный модуль упругости при атмосферном давлении, а a (безразмерный) – константа модели, которая контролирует нелинейность Кривая.Критическое ограничивающее давление – это давление, после которого зависимость между скоростью волны и давлением становится линейной. Для массива горных пород его нелинейные скорости могут быть определены с помощью уравнения. (7.4.3) и следующие:

(7.4.4) VP = E1 − νρ1 + ν1−2νVS = E21 + νρ

Параметры E max , E 0 и a связаны с качеством горной массы Q c (Barton, 2002) как:

(7.4.5) Emax = 67.97-33.1 × e − 0.037QcE0 = 41,73-34,6 × e-0,026Qca = 0,344 + 0,00022 × Qc1,41

Для реализации модели во FLAC использовалась билинейная зависимость затухания между Q c , и постпиковой пластической деформацией сдвига. Массивам горных пород в зоне разрушения были присвоены более низкие значения Q c , что, в свою очередь, приведет к более низким значениям E и более низким скоростям волн.

На рис. 7.4.13 представлены модели скорости сдвига для массива горных пород вокруг забоя (ширина 12 м, высота 24 м).Поле напряжений на месте определяется как σ 1 = 60 МПа, σ 2 = 45 МПа и σ 3 = 30 МПа, с σ 1 по горизонтали, σ 3 по вертикали и σ 2 вне плоскости. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона горной массы составляют 58,6 ГПа и 0,26 соответственно. На рис. 7.4.13A показана модель с равномерной скоростью, в которой выработанная забойка и вмещающая порода имеют постоянные скорости поперечных волн 0 и 3.06 км / с соответственно. В модели с неоднородной скоростью без разрушения горных пород (рис. 7.4.13B) скорости поперечных волн равны 2,14 км / с в зоне растяжения на вертикальных боковых стенках и находятся между 2,14 и 3,06 км / с в зоне сжатия в крыша и пол. Скорости зависят от величины удержания σ 3 . Снижение скорости волн вблизи границ выемки вызвано изменением условий ограничения, и это хорошо согласуется с данными полевых наблюдений (Groccia, Cai, & Punkkinen, 2016).

Рис. 7.4.13. Распределение скорости поперечной волны вокруг забоя (40 м в высоту и 40 м в ширину): (A) однородное, (B) измененное из-за потерь в замкнутом пространстве вблизи выемки (без разрушения породы) и (C) неравномерное с потерями в замкнутом пространстве и изменением качества породы из-за обрушения породы.

Комбинированный эффект изменения удержания и разрушения горных пород на поле скоростей показан на рис. 7.4.13C. Постпиковое поведение горной массы моделируется с помощью модели деформационного разупрочнения. Из-за высокого горизонтального напряжения возникают обвалы кровли и пола забоя.В результате скорости поперечных волн в этих двух областях еще больше уменьшаются. Данные полевого мониторинга снова показывают, что скорости волн низкие в зонах трещиноватости вокруг выработок (Cai & Kaiser, 2005; Maxwell, Young, & Read, 1998).

На рис. 7.4.14A показаны контуры PGV без выемок, полученные из закона масштабирования. Контуры коэффициента усиления для однородных (Модель I) и неоднородных скоростных моделей (модели II и III, зависящие от конфайнмента с и без разрушения горных пород) представлены на рис.7.4.14B. На рис. 7.4.14C показаны увеличенные изображения, чтобы проиллюстрировать детали коэффициентов усиления на крыше забоя и на правой верхней стене. Нормальный разлом с падением в 45 градусов моделируется моделью точечного источника тензора момента с M w = 2,0 и временной функцией источника вейвлета Рикера с доминирующей частотой 100 Гц. Сейсмический источник (не показан на рис. 7.4.14) расположен в верхней правой части ( X = 284 м, Z = – 20 м) модели SPECFEM2D с размером модели 304 м × 304 м. .

Рис. 7.4.14. Усиление участка около забоя: (A) контур PGV без выемки для сферической диаграммы направленности; (B) изолинии коэффициента усиления вокруг забоя; и (C) увеличенные графики, показывающие детальное усиление участков на крыше и на правой стене для моделей с однородной (Модель I) и неоднородной скорости (Модели II и III) (Wang & amp; Cai, 2016).

Наблюдается усиление участка вокруг забоя из-за геометрии выемки, изменения ограждения и разрушения горных пород.Области с усилением и экранированием PGV наблюдаются на рис. 7.4.14B и C в верхнем правом и нижнем левом областях картирования. Коэффициенты усиления изменяются от примерно 3 в Модели I до 5 в Модели III на крыше и примерно от 3 (Модель I) до 4 (Модель III) на правой стене. Коэффициенты усиления являются самыми высокими в кровле в Модели III, потому что и удержание, и разрушение горных пород влияли на поле скоростей. Есть два механизма, которые управляют усилением колебаний грунта в зоне низкой скорости.Основным механизмом является сохранение энергии, поскольку скорости распространения волн в слабой породе уменьшаются, а амплитуда волны должна увеличиваться для сохранения энергии. Другой механизм – это резонанс из-за конструктивной интерференции волн, захваченных между границей выемки и границей между слабой породой и прочной вмещающей породой.

Усиление колебаний грунта вблизи границ выемки имеет значение для оценки риска горных ударов и проектирования динамических опор горных пород.Хотя PGV и PGA не являются единственными решающими факторами, которые контролируют разрушение горных ударов, они являются важными факторами, которые необходимо учитывать. Анализ волнового поля с использованием передовых численных инструментов полезен для дополнения подходов к эмпирическому проектированию.

Большинство систем микросейсмического мониторинга в шахтах, предназначенных для определения местоположения сейсмических событий и оценки их исходных параметров, не измеряют движения грунта на поверхности выемки или рядом с ней, поскольку большинство сейсмических датчиков не были расположены на поверхности выемки или рядом с ней.Данные измерений показывают, что скорости движения грунта на поверхности в несколько раз выше, чем на нескольких метрах от зоны разлома (Milev, Spottiswoode, & Stewart, 1999), и это было интерпретировано как усиление из-за трещиноватой породы. Наши результаты моделирования подтверждают сделанные некоторыми исследователями наблюдения о том, что вокруг открытых месторождений на месторождении существует сильное усиление участков (Hildyard & Milev, 2001; Hildyard & Young, 2002; Šílený & Milev, 2008), и дают дополнительное понимание этого явления. Усиление движения грунта, скорее всего, связано с комбинированным эффектом изменения удержания и разрушения горных пород в сочетании с чисто геометрическим граничным эффектом.

18-7. Статическое и динамическое падение напряжения для характеристики физики широкополосного землетрясения

«Что такое падение напряжения при землетрясении и что оно представляет собой физически?» является давней проблемой в физике землетрясений. Сейсмологи и разработчики моделей движения грунта часто имеют в виду динамическое падение напряжения, изменение напряжения сдвига, приводящее к возникновению разломов землетрясения, которое переходит в излучаемую сейсмическую энергию, которая контролирует амплитуду и частотную составляющую сотрясений земли во время землетрясений и поэтому представляет большой интерес для инженеров-строителей.Геологи часто имеют в виду падение статического напряжения, изменение среднего напряжения, приложенного к разлому до и после разрыва при землетрясении, которое контролирует механику деформации земной коры и должно быть связано со скольжением по разлому, что может быть использовано в статистике возникновения землетрясений. В идеализированных теоретических моделях землетрясений статические и динамические падения напряжения эквивалентны. В первую очередь, эта эквивалентность наблюдалась, предполагая, что землетрясения разрушаются примерно одинаковым образом в различных геологических условиях и в широком диапазоне магнитуд, что позволяет нам экстраполировать существующие модели и знания для прогнозирования движения грунта, скольжения и т. Д. частота повторения и другие параметры для плохо регистрируемых событий большой магнитуды, близких расстояний или новых областей интереса; однако более пристальный взгляд показывает расхождения между статическими и динамическими падениями напряжения и, следовательно, необходимость более глубокого понимания процесса землетрясения, помимо идеализированной физики.

Цель данного исследования – ответить на основные вопросы: какова связь между статическим и динамическим падением напряжения? Могут ли какие-либо наблюдаемые различия между ними указывать на процесс разрыва или просто относиться к неточности измерений? Как лучше всего учесть сложность динамического и статического падения напряжения в обновленных моделях опасностей как для моделирования движения грунта, так и для деформации земной коры? Многим попыткам коррелировать эти параметры мешают неопределенности в спектральной угловой частоте, соотношении величины и площади и времени нарастания разрыва – параметров, по которым часто оцениваются падения напряжения.Работа может быть сосредоточена на сейсмических или геодезических наблюдениях, лабораторных экспериментах или моделировании движения грунта. Некоторые возможные направления исследований включают, но не ограничиваются:

  • Каким образом падение напряжения является предиктором движения грунта в дальней зоне? Как это относится к высокочастотному, стохастическому или долгопериодическому, детерминированному моделированию движения грунта? Как мы можем связать падение напряжения в моделях движения грунта в широком диапазоне частот, чтобы лучше описать наблюдения или лучше предсказать последующее движение грунта?

  • Существуют ли статистически устойчивые закономерности пространственной или временной изменчивости падения напряжения или зависимости от таких параметров источника, как глубина? Показывают ли афтершоки меньшее падение напряжения по сравнению с основными, как было предложено в нескольких исследованиях, и если да, то почему?

  • Какое понимание можно получить с помощью контролируемых лабораторных экспериментов, в которых, например, можно задать нормальное напряжение и измерить сигналы, относящиеся к источнику землетрясения? Это может быть связано с работой на 2-метровой длине x 0.Смоделированный сдвиг глубиной 4 м в Менло-Парке, оснащенный широкополосными датчиками, или лабораторные эксперименты меньшего масштаба, в которых выделяемая, излучаемая и рассеиваемая энергия измеряется непосредственно в ближнем поле.

  • Падение статического напряжения присуще отношениям величины и площади, и некоторые исследования предполагают увеличение падения напряжения для более крупных событий, чтобы увеличить скольжение, чтобы физически соответствовать наблюдениям. Тем не менее, мы не наблюдаем увеличения падения динамических напряжений с величиной.Как это можно согласовать, и как падение напряжения на площади связано с динамическим падением напряжения?

  • В целом, как можно масштабировать наблюдаемые в лабораторных экспериментах и ​​теоретические модели, полученные в результате этих экспериментов, для моделирования землетрясений на месте?

  • Какая связь между длительным смещением или скольжением и падением напряжения или высокочастотной излучаемой энергией? Для проверки этих взаимосвязей могут использоваться длительные наблюдения, такие как смещения GPS или измерения деформации.Как можно смоделировать вариации долгопериодного смещения или скольжения с помощью оценок падения напряжения и, таким образом, распространить на предсказанные вариации высокочастотного движения грунта или наоборот?

  • В основе взаимосвязи между статическим и динамическим падением напряжения лежит пропорциональность размера разрыва r обратной величине угловой частоты fc, то есть fc ~ Vs / r (где Vs – скорость поперечной волны). Это неявное преобразование статического значения (r) в динамическое (fc) и предполагает, что любой большой сложный разрыв может быть параметризован только одним усредненным падением напряжения.Это действительно наблюдается?

  • Как неоднородность скольжения или смещение / разрыв поверхности вдоль разлома коррелирует с падением напряжения или высокочастотным движением грунта во время протяженного разрыва или для более мелких событий (или афтершоков) вдоль разлома? Что наблюдаемые вариации в механизмах / ориентации очагов или других индикаторах поля напряжений в сильно локализованном масштабе могут сказать нам о неоднородности предварительного напряжения и излучаемой энергии по отношению к падению напряжения?

Заинтересованным кандидатам настоятельно рекомендуется связаться с консультантом (советниками) по исследованиям на ранних этапах процесса подачи заявки, чтобы обсудить идеи проекта.

Предлагаемое место службы: Моффетт Филд, Калифорния

Области докторской степени: Геофизика, геология, гражданское строительство или смежные области (могут быть рассмотрены кандидаты, имеющие докторскую степень в других дисциплинах, но обладающие обширными знаниями и навыками, относящимися к возможностям исследования).

Квалификация: Кандидаты должны соответствовать квалификации: геофизик-исследователь, геолог-исследователь, инженер-исследователь

(Этот тип исследования проводится теми, кто имеет опыт работы в указанных выше профессиях.Тем не менее, другие названия могут быть применимы в зависимости от фона, образования и исследовательского предложения заявителя. Окончательная классификация должности будет произведена специалистом по персоналу.)

Отдел кадров Контактное лицо: Одри Цуджита, 916-278-9395, atsujita@usgs.gov

Статический и динамический анализ напряжений имплантатов стандартного и узкого диаметра: трехмерный анализ методом конечных элементов

Цель: Целью исследования трехмерного (3D) анализа методом конечных элементов было сравнение использования титан-циркониевых (Ti-Zr) имплантатов узкого диаметра в качестве альтернативы титановым (Ti) или Ti-Zr имплантатам стандартного диаметра в имплантатах. задние области челюсти.

Материалы и методы: Имплантаты Ti-Zr и Ti стандартного диаметра (4,1 мм) и имплантаты Ti-Zr узкого диаметра (3,3 мм) в цилиндрической (параллельной) макродизайне моделировались в области первого премоляра нижней и верхней челюсти. К коронкам прикладывали силу 100 Н в вертикальном и наклонном (угол 45 градусов к длинной оси) направлении. Были оценены напряжения фон Мизеса и значения усталостной прочности имплантатов, а также основные напряжения в костных структурах.

Полученные результаты: При приложении вертикальной и наклонной силы данные о напряжении в структурах кортикальной и губчатой ​​кости оказались выше в моделях Ti-Zr-имплантатов с узким диаметром 3,3 мм, чем в моделях имплантатов Ti-Zr и Ti со стандартным диаметром 4,1 мм. Кроме того, данные о напряжении по Мизесу для имплантатов Ti-Zr с узким диаметром 3,3 мм были выше, чем для имплантатов Ti-Zr и Ti стандартного диаметра 4,1 мм.Самый короткий цикл усталостного разрушения и предполагаемая продолжительность клинического успеха (годы) были обнаружены в модели имплантата из Ti-Zr 3,3 мм нижней челюсти при наклонной силе, и эти результаты оставались ниже установленного 30-летнего критического порога.

Заключение: Учитывая все модели имплантатов, имплантаты Ti-Zr с узким диаметром демонстрировали более высокие значения напряжения, чем имплантаты Ti-Zr и Ti стандартного диаметра.В области премоляров следует соблюдать биомеханическую осторожность при использовании имплантатов Ti-Zr узкого диаметра в качестве альтернативы имплантатам стандартного диаметра. Необходимы дальнейшие сравнительные исследования и исследования in vivo для изучения долгосрочного успеха имплантатов Ti-Zr узкого диаметра в качестве альтернативы имплантатам стандартного диаметра.

Связь между косейсмическим сдвигом и падением статического напряжения подобных афтершоков землетрясения Ното-Ханто ​​2007 г. | Земля, планеты и космос

Введение

Падение статического напряжения, определяемое как разница между начальным и остаточным уровнями напряжения, является одним из ключевых параметров для понимания динамических характеристик землетрясений.Во многих исследованиях сообщается, что падение статического напряжения почти постоянно в масштабе от природных землетрясений до событий акустической эмиссии (например, Hiramatsu et al. 2002; Imanishi and Ellsworth 2006; Yoshimitsu et al. 2014). С другой стороны, пространственные или временные колебания падения статического напряжения также часто распознаются, поскольку неоднородность напряжения и прочности в разорванном разломе определяет значение падения статического напряжения (например, Allmann and Shearer 2007, 2009; Hardebeck, Aron 2009; Oth 2013; Uchide et al.2014). В частности, скачки статического напряжения при малых землетрясениях считаются хорошими индикаторами неоднородности разницы между силой и уровнем динамического напряжения, потому что мы можем предположить, что начальное напряжение равно прочности в гипоцентре, где начинается разрыв (Ямада и др., 2010).

Allmann and Shearer (2007) обнаружили, что структура областей падения с высоким и низким напряжением вдоль сегмента Паркфилд разлома Сан-Андреас в значительной степени не изменилась до и после M6 2004 года.0 Землетрясение Паркфилда из анализа падения статического напряжения малых землетрясений. Они также сообщили о более высоких перепадах напряжений в гипоцентральной области землетрясения 2004 года и более низких перепадах напряжений на выступах Срединных гор и вдоль участка ползучего разлома. Хардебек и Арон (2009) обнаружили, что сильные перепады напряжений были сосредоточены вокруг основного запертого участка около Окленда на разломе Хейворд в Калифорнии. Они предположили, что взаимосвязь между силой разлома и прочностью вмещающей породы была сложной, потому что падение напряжения напрямую не коррелирует с прочностью вмещающей породы на глубине.Ямада и др. (2010) проанализировали данные о волновых формах малых землетрясений, которые произошли в очаге землетрясения в заливе Кихоло в северо-западной части острова Гавайи. Они сообщили, что афтершоки вокруг больших участков скольжения главного толчка, вероятно, будут иметь большие падения статического напряжения, предполагая, что пространственная картина падения напряжения отражает когерентное изменение разницы между прочностью на сдвиг и уровнем динамического напряжения. Однако, чтобы подтвердить, что это обычное свойство землетрясений, необходимы дополнительные тематические исследования пространственной взаимосвязи между падениями статического напряжения афтершоков и косейсмическим сдвигом главного толчка.

Землетрясение Ното-Ханто ​​2007 г. (M JMA 6.9) произошло в 9:41 (японское стандартное время) 25 марта 2007 г. на глубине 11 км под западным побережьем полуострова Ното в центральной части Японии ( Рис. 1), сопровождаемые поднятием и опусканием вдоль береговой линии вокруг области источника (Hiramatsu et al. 2008). Для землетрясения Ното-Ханто ​​2007 года было предложено несколько моделей неоднородного скольжения, основанных на данных о сильных движениях (Horikawa, 2008), косейсмическом движении земной коры (Fukushima et al.2008; Ozawa et al. 2008), и оба из них (Asano and Iwata 2007). Эти модели показали, что от гипоцентра до мелководной части плоскости разлома существует большая зона косейсмического скольжения. Афтершоки распространяются не только в области небольшого скольжения, но и в области большого скольжения (Horikawa 2008). Таким образом, это землетрясение является подходящим кандидатом для изучения пространственной взаимосвязи между падениями напряжения афтершоков и косейсмическим сдвигом главного толчка.

Рис. 1

Распределение эпицентров главного толчка ( звезда ) и афтершоков ( кружков ) и станций ( треугольников ). Красные круги – эпицентры аналогичных афтершоков, для которых в данном исследовании оценивается падение статического напряжения. Обратите внимание, что эпицентры подобных афтершоков каждой группы представлены одиночным кругом

В этом исследовании мы оцениваем падение статического напряжения афтершоков на плоскости разлома землетрясения Ното-Ханто ​​2007 года и делаем вывод, что падение статического напряжения в большой области скольжения обычно больше, чем в небольшой области скольжения.Это соотношение предоставляет информацию о пространственном распределении разницы между прочностью и динамическим уровнем напряжения.

Данные и метод

Группа совместных наблюдений за афтершоками землетрясения Ното-Ханто ​​в 2007 г. использовала плотную временную сеть вокруг области источника для получения данных о волновых формах афтершоков (Sakai et al. 2007). Частота дискретизации данных формы волны варьировалась от 100 до 200 Гц (Sakai et al. 2007). Sakai et al. (2008) переместили гипоцентры 1318 афтершоков, которые произошли в период с 25 марта по 18 апреля 2007 г., используя данные плотной сети, и показали четко очерченную плоскость юго-восточного падения в качестве источника разлома.Hiramatsu et al. (2011) изучили данные о формах волн для 1318 афтершоков и идентифицировали 19 групп аналогичных афтершоков в источнике разлома, которые показали высокие коэффициенты взаимной корреляции (≥0,95) форм волн в полосе частот 1–4 Гц на тех же станциях и которые были общими. практически идентичная исходная зона.

В этом исследовании мы применяем процедуру Ямада и др. (2010) для оценки частоты изломов и падения статического напряжения. Для анализа мы выбрали пару землетрясений, имеющих близкое гипоцентральное расстояние и похожие формы волны, что указывает на то, что механизм источника и путь распространения можно рассматривать как общие.Следовательно, мы попытались проанализировать 19 групп аналогичных афтершоков в источнике разлома (Hiramatsu et al. 2011) для анализа.

Мы использовали наименьшее землетрясение ( M ≥ 2,0) из каждой группы подобных афтершоков в качестве землетрясения с эмпирической функцией Грина (EGF) и использовали самое сильное землетрясение ( M ≥ 2,5) в качестве целевого землетрясения (TEQ).

Оценим спектры скоростей продольных и поперечных волн вертикальной компоненты с помощью преобразования Фурье. Мы используем временное окно переменной длины для P-волны, потому что разница во времени прихода между P- и S-волнами зависит от гипоцентрального расстояния.Длительность временного окна P-волны составляет от 1,06 до 5,89 с. Напротив, мы используем фиксированное временное окно длительностью 1,3 с для S-волны. Чтобы стабилизировать анализ, мы получаем спектры скоростей из сейсмограмм в трех движущихся окнах с интервалом 0,08 с, следуя Иманиши и Элсворту (2006) (рис. 2a, b).

Рис. 2

Примеры анализов. (, панели слева, ) Форма волны скорости вертикальной составляющей целевого землетрясения (TEQ) и ( центральные панели, ) землетрясения с эмпирической функцией Грина (EGF). Красный , синий и зеленые полосы указывают временное окно для вычисления деконволюционного отношения спектра амплитуды скорости, показанного на правых панелях. ( Правые панели ) Деконволютивное отношение спектра амплитуды скорости ( красные , синие и зеленые линии ) и синтетическое соотношение спектра с оптимальными параметрами ( серая линия )

Затем мы деконволюционируем спектры скоростей P- или S-волн TEQ со спектрами EGF землетрясения на каждой станции, чтобы получить спектральное отношение источника, которое нейтрализует эффекты распространения, эффекты пути и места.{1/2}, $$

(1)

где R r и M 0 r – отношения целевого землетрясения и землетрясения EGF к коэффициенту диаграммы направленности и сейсмическому моменту соответственно. Индексы T и E для угловой частоты f С указывают на целевые и EGF землетрясения.4 \ вправо) $$

(2)

Ищем оптимальные значения f CT , f CE и R r M 0 r , который минимизирует квадрат ошибки между наблюдаемыми спектральными отношениями из трех движущихся окон и расчетным с использованием поиска по сетке (рис.2в). При поиске по сетке мы обычно используем спектральное отношение выше 3 Гц, но в некоторых случаях также используется спектральное отношение 1–3 Гц. Наименьшая частота излома, полученная в этом исследовании, составляет 3,8 Гц. Примеры анализа показаны на рис. 2.

Однако обычно трудно получить надежное значение f . CE , поскольку частота дискретизации записей формы волны, проанализированных в этом исследовании, недостаточно высока, выборка 100 Гц на большинстве станций недостаточна для оценки угловой частоты небольших землетрясений.Следовательно, мы оцениваем только падение статического напряжения TEQ на основе f CT в этом исследовании.

Сейсмический момент, М 0 (Нм), рассчитывается с помощью эмпирического масштабного соотношения (Хэнкс и Канамори, 1979), log 10 M 0 = 1,5 M л + 9.1, предполагая, что местная звездная величина M л , эквивалентно моментной величине.

Оценим падение статического напряжения по угловой частоте по формулам ∆σ = 7/16 M 0 ( ф С / 0,32 В S ) 3 и ∆σ = 7/16 M 0 ( ф С /0.21 В S ) 3 (Madariaga 1976) для P- и S-волн соответственно, где V S (= 3,2 км / с) – скорость поперечной волны. Эти формулы предполагают, что скорость разрыва равна 0,9 В с, и считаются подходящими для оценки падения статического напряжения при малых землетрясениях (Ямада и др. 2010).

Для каждого TEQ падение статического напряжения оценивается по отдельным сигналам на каждой станции.Мы линейно усредняем значение падения статического напряжения, оцененное на каждой станции по всем рассматриваемым станциям, и получаем падение статического напряжения для каждого TEQ. Если количество станций, используемых для усреднения, меньше 3, результирующая оценка падения статического напряжения отклоняется. Соответственно, мы получили падение статического напряжения в шесть TEQ. Расчетное падение статического напряжения, вместе с информацией о гипоцентрах проанализированных землетрясений, сведено в Таблицу 1.

Таблица 1 Время возникновения, положение гипоцентра, падение напряжения, его стандартная ошибка целевого землетрясения (TEQ), время возникновения и гипоцентр. местоположение землетрясения с эмпирической функцией Грина (EGF).∆σ P , ∆σ S и ∆σ AVE представляют падение статического напряжения TEQ для анализов P-, S-, P- и S-волн соответственно

Афтершоков, остановленных тенями статического напряжения

  • 1

    Килб Д., Гомберг, Дж. И Бодин П. Вызов землетрясения из-за динамических напряжений. Nature 408 , 570–574 (2000).

    Артикул Google ученый

  • 2

    Фрид, А.М. Возникновение землетрясений в результате передачи статического, динамического и постсейсмического напряжения. Annu. Преподобный “Планета Земля”. Sci. 33 , 335–367 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 3

    Хилл, Д. П. и Прежан, С. Г. в книге Трактат по геофизике, том. 4 (ред. Канамори, Х.) 257–291 (Elsevier, 2007).

    Забронировать Google ученый

  • 4

    Гомберг, Дж.И Джонсон П. Динамическое инициирование землетрясений. Природа 437 , 830 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 5

    Веласко, А., Эрнандес, С., Парсонс, Т., Панков, К. Глобальная повсеместность инициирования динамических землетрясений. Nature Geosci. 1 , 375–379 (2008).

    Артикул Google ученый

  • 6

    Jaumé, S.К. и Сайкс, Л. Р. Эволюция умеренной сейсмичности в районе залива Сан-Франциско, 1850–1993: изменения сейсмичности, связанные с возникновением больших и сильных землетрясений. J. Geophys. Res. 101 , 765–789 (1996).

    Артикул Google ученый

  • 7

    Харрис, Р. А. и Симпсон, Р. В. В тени 1857 года – влияние великого Форт. Землетрясение Теджон после последующих землетрясений в южной Калифорнии. Geophys. Res. Lett. 23 , 229–232 (1996).

    Артикул Google ученый

  • 8

    Стейн Р. С. Роль переноса напряжения в возникновении землетрясений. Nature 402 , 605–609 (1999).

    Артикул Google ученый

  • 9

    Тода, С. и Стейн, Р.С. Переключение сейсмичности из-за землетрясения в Кагосиме 1997 года: демонстрация передачи напряжения в зависимости от времени. J. Geophys. Res. 109 , B02303 (2003).

    Google ученый

  • 10

    Висс, М. и Вимер, С. Изменение вероятности землетрясений в южной Калифорнии из-за землетрясения магнитудой 7,3 Ландерса. Наука 290 , 1334–1338 (2000).

    Артикул Google ученый

  • 11

    Тода, С. и Стейн, Р. С. Реакция разлома Сан-Андреас на землетрясения в Коалинге-Нуньес 1983 года: приложение вероятностей на основе взаимодействий для Паркфилда. J. Geophys. Res. 107 , 2126 (2002).

    Артикул Google ученый

  • 12

    Woessner, J., Hauksson, E., Wiemer, S. & Neukomm, S. Дублет землетрясений 1997 г. в Кагосиме (Япония): количественный анализ изменений скорости афтершоков. Geophys. Res. Позволять. 31 , L03605 (2004).

    Артикул Google ученый

  • 13

    Дэниел Г., Марсан, Д. и Бушон, М. Возмущение затухающей активности афтершока Измитского землетрясения после землетрясения M w 7.2 в Дюздже, Турция в 1992 году. J. Geophys. Res. 111 , B05310 (2006).

    Google ученый

  • 14

    млн лет назад, K-F., Chan, C-H. И Штейн, Р. С. Реакция сейсмичности на триггеры кулоновского напряжения и тени землетрясения 1999 г. M w = 7,6 Чи-Чи, Тайвань. J. Geophys.Res. 110 , B05S19 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 15

    Килб, Д. Сильная корреляция между индуцированным пиковым динамическим изменением кулоновского напряжения в результате землетрясения M7.3 в Ландерсе, Калифорния, 1992 г., и гипоцентром землетрясения 1999 г. на руднике M7.1 Hector, Калифорния. J. Geophys. Res. 108 , 2012 (2003).

    Артикул Google ученый

  • 16

    Фельцер, К.Р. и Бродский, Е. Е. Проверка гипотезы тени напряжения. J. Geophys. Res. 110 , B05S09 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 17

    Маллман, Э. П. и Зобак, М. Д. Оценка моделей упругого кулоновского переноса напряжений с использованием показателей сейсмичности в южной Калифорнии и юго-западной Японии. J. Geophys. Res. 112 , B03304 (2007).

    Артикул Google ученый

  • 18

    Маллман, Э.П. и Парсонс Т. Глобальный поиск теней стресса. J. Geophys. Res. 113 , B12304 (2008).

    Артикул Google ученый

  • 19

    Марсан Д. и Налбант С. Методы измерения изменений уровня сейсмичности: обзор и исследование того, как землетрясение Ландерса M w 7,3 повлияло на последовательность афтершоков землетрясения M w 6,1 Джошуа-Три . Pure Appl. Geophys. 162 , 1151–1185 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 20

    Сэвидж, Дж. К., Лисовски, М. и Мюррей, М. Деформация с 1973 по 1991 год в эпицентральной области землетрясения в Ландерсе, Калифорния, 1992 г. ( M s = 7,5). J. Geophys. Res. 98 , 19951–919958 (1993).

    Артикул Google ученый

  • 21

    Кинг, Г. К. П., Стейн, Р. С.И Лин, Дж. Статические изменения напряжения и инициирование землетрясений. Бык. Сейсмол. Soc. Являюсь. 84 , 935–953 (1994).

    Google ученый

  • 22

    Уолд, Д. Дж. И Хитон, Т. Х. Пространственное и временное распределение смещения для землетрясения в Ландерсе, Калифорния, 1992 г. Bull. Сейсмол. Soc. Являюсь. 84 , 668–691 (1994).

    Google ученый

  • 23

    Кохи, Б.П. и Бероза, Г. С. Распределение скольжения землетрясения Ландерс 1992 г. и его последствия для механики очагов землетрясений. Bull. Сейсмол. Soc. Являюсь. 84 , 692–712 (1994).

    Google ученый

  • 24

    Коттон Ф. и Кампилло М. Инверсия сильных движений в частотной области: приложение к землетрясению Ландерса 1992 года. J. Geophys. Res. 100 , 3961–3975 (1995).

    Артикул Google ученый

  • 25

    Эрнандес, Б., Коттон, Ф. и Кампилло, М. Вклад радиолокационной интерферометрии в двухступенчатую инверсию кинематического процесса землетрясения Ландерса 1992 года. J. Geophys. Res. 104 , 13083–13099 (1999).

    Артикул Google ученый

  • 26

    Дитрих Дж. Основополагающий закон для скорости производства землетрясений и его применение для кластеризации землетрясений. J. Geophys. Res. 99 , 2601–2618 (1994).

    Артикул Google ученый

  • 27

    Марсан Д. Возникновение сейсмичности в короткие сроки после землетрясений в Калифорнии. J. Geophys. Res. 108 , 2266 (2003).

    Артикул Google ученый

  • 28

    Марсан Д. Может ли изменчивость косейсмических напряжений подавить тени сейсмичности? Выводы из модели трения скорости и состояния. Дж.Geophys. Res. 111 , B06305 (2006).

    Артикул Google ученый

  • 29

    Стейси, С., Гомберг, Дж. И Кокко, М. Введение в специальный раздел: Передача напряжения, инициирование землетрясений и сейсмическая опасность, зависящая от времени. J. Geophys. Res. 110 , B05S01 (2005).

    Google ученый

  • 30

    Cocco, M. et al. Исследование чувствительности прогнозируемой сейсмичности афтершоков на основе расчета кулоновского напряжения и фрикционной реакции в зависимости от скорости и состояния. J. Geophys. Res. 115 , B05307 (2010).

    Артикул Google ученый

  • 31

    Тода, С., Стейн, Р.С., Ричардс-Динджер, К. и Бозкурт, С. Прогнозирование эволюции сейсмичности в южной Калифорнии: анимации, построенные на передаче напряжения землетрясения. J. Geophys. Res. 110 , B05S16 (2005).

    Артикул Google ученый

  • 32

    Хардебек, Дж.Л. и Ширер, П. М. Использование отношения амплитуд S / P для ограничения механизмов очагов малых землетрясений. Bull. Сейсмол. Soc. Являюсь. 93 , 2434–2444 (2003).

    Артикул Google ученый

  • 33

    Ширер, П., Хаукссон, Э. и Лин, Г. Перемещение гипоцентра Южной Калифорнии с кросс-корреляцией формы волны, Часть 2: Результаты с использованием параметров станции для конкретных источников и кластерного анализа. Bull. Сейсмол.Soc. Являюсь. 95 , 904–915 (2005).

    Артикул Google ученый

  • Базовое моделирование статического напряжения в Fusion 360

    Autodesk Fusion 360 теперь имеет простой в использовании модуль моделирования, который можно использовать для моделирования статического напряжения, модальных частот, тепла и термического напряжения. Многие не знают, что Fusion 360, программное обеспечение, которое на самом деле является бесплатным для студентов, производителей и небольших компаний, имеет эти функции.

    В этом посте мы рассмотрим, как выполнять базовое моделирование статического напряжения, и немного поговорим о том, почему это может быть полезно.

    Зачем нужно моделирование статического напряжения?

    При проектировании механических объектов часто требуется, чтобы они были достаточно прочными. Сделайте предметы слишком капризными, и они сломаются. Сделайте предметы слишком прочными, и они станут больше, тяжелее и / или дороже, чем должны быть.

    Моделируя статическое напряжение, вы можете избавиться от ненужных деталей и усилить слабые места перед тем, как отправит вашу деталь в производство, делая вашу деталь прочной там, где вам нужно, и в то же время меньше, легче и дешевле.

    Наличие этого типа моделирования, доступного в вашем программном обеспечении САПР, позволяет невероятно легко переключаться между настройкой модели и симуляцией.

    Моделирование статического напряжения в Fusion 360

    Первое, что нам понадобится – это модель.

    Мы собираемся смоделировать этот маленький алюминиевый кронштейн толщиной 4 мм с опорной пластиной из нержавеющей стали толщиной 2 мм.

    Если у вас есть модель для моделирования, выполните следующие действия:

    Шаг 1: Подготовка

    Войдите в модуль моделирования, щелкнув значок в верхнем левом углу на панели инструментов.Во всплывающем окне после нажатия Simulation выберите Static Stress .

    Стартовое окно при создании нового исследования с развернутой частью настроек.

    Первое, что вы должны сделать, это решить, какие тела / компоненты в вашей сборке должны быть частью моделирования (также известного как исследование). В браузере слева вы можете развернуть одну из записей (со значком компонента) и установить / снять отметку, какие тела / компоненты вы хотите включить. Здесь вы также можете выбрать, чтобы скрыть определенные части.

    Затем вы должны выбрать материал, из которого будут моделироваться различные тела (также известный как study material ), нажав кнопку «Материал». Есть ДЛИННЫЙ список материалов на выбор.

    Окно выбора учебного материала. Мы выберем алюминий для кронштейна и нержавеющую сталь для опорной плиты.

    Шаг 2: Структурные ограничения

    Для моделирования требуется хотя бы одно ограничение. Без ограничений это было бы похоже на попытку применить силу к объекту, плавающему в воздухе или в космосе.

    Здесь мы устанавливаем фиксированное структурное ограничение на нижней поверхности опорной плиты.

    Фиксированный

    Фиксированное ограничение – это самый простой тип ограничений, при котором вы выбираете одну или несколько граней, ребер или вершин, которые должны оставаться на месте, несмотря ни на что. Вы также можете выбрать, по каким осям он должен быть заблокирован.

    Прикрепленный

    Закрепленные зависимости применяются к цилиндрическим граням. Как и в случае с осями в фиксированном типе ограничений, для закрепленных зависимостей можно включать и выключать три «подтипа» ограничений: радиальное, осевое и тангенциальное.

    • Включение радиальной привязки предотвратит перемещение цилиндра, как если бы вы вставили штифт в отверстие (пример: вставьте болт).
    • Включение осевого ограничения предотвратит скольжение цилиндра по штифту (пример: затяните гайку).
    • Тангенциальная зависимость предотвращает вращение цилиндра (пример: затяните гайку).
    Другие ограничения

    У вас также есть ограничение без трения и заданное смещение, о которых мы не собираемся сейчас углубляться.

    Шаг 3: Загрузить

    После того, как ограничение (я) наложено, вы должны приложить нагрузку. Есть несколько типов статической нагрузки, которую вы можете моделировать (давление, момент и т. Д.), А также применять силу тяжести, но мы рассмотрим только силы .

    Force может применяться как к одной, так и к нескольким граням, ребрам или вершинам. Величина должна быть указана (в ньютонах).

    Здесь мы прикладываем нормальную силу 200 Н с радиусом 15 мм к верхней поверхности кронштейна.

    Направление может быть изменено с помощью углов, вектора XYZ или опорного угла (нормаль на опорной грани или осевая на опорной кромке).При приложении силы к грани вы можете точно выбрать место приложения силы с помощью функции Limit Target . Затем вы также можете выбрать радиус области, в которой должна быть приложена сила.

    Шаг 4: Контакты

    Этот шаг необходим только в том случае, если в вашей симуляции более одного тела. Функция контакта определяет, как тела должны вести себя по отношению друг к другу. Это также ограничения, но в отличие от структурных ограничений, о которых мы говорили ранее, контактные ограничения не являются пространственными ограничениями, а только относительными между телами.

    Самый простой способ применить контакты – выбрать Автоматические контакты в раскрывающемся меню в разделе «Контакт». Этот алгоритм создаст контакты между телами, которые находятся достаточно близко друг к другу. На странице настроек, где вы выбрали Статическое напряжение на шаге 1, вы можете определить этот порог (по умолчанию 0,1 мм). Вы также можете определить, какой тип контакта будет использоваться в алгоритме (по умолчанию привязанный).

    После запуска автоматических контактов вы можете редактировать контакты, которые были созданы.Вы также можете удалить некоторые из них или добавить новые. Есть четыре типа довольно понятных контактов:

    • Связанный
    • Разделение (без скольжения)
    • Выдвижной (без разделения)
    • Разделение + Сдвиг

    Кнопка DOF View непосредственно слева от кнопки «Решить» позволяет увидеть, все ли детали достаточно ограничены для моделирования. Все они должны быть полностью закреплены (зеленые).

    Просмотр глубины резкости без включенных контактов.Не достаточно хорош!

    Вид глубины резкости после запуска автоматических контактов, устанавливающих контакт между кронштейном и опорной пластиной. Достаточно хорошо!

    Шаг 5: Решить

    К настоящему времени значок светофора Solve на панели инструментов должен иметь зеленый свет. Если это так, нажмите и нажмите, и моделирование должно быть выполнено за несколько секунд. Если он горит желтым или красным светом, все равно нажмите на него. Вы будете получать понятные сообщения об ошибках, в которых описывается, что не так с вашей настройкой.

    Предварительный просмотр результатов, показывающий коэффициент безопасности 2,17 и увеличенную деформацию (см. Ниже).

    На этом этапе модель строится в целях моделирования до фактического моделирования. Чтобы получить сетку более (или менее) высокого разрешения, вы можете поиграть с параметрами на экране настроек. Видимость сетки можно включать и выключать в раскрывающемся меню «Отображение».

    Шаг 6: Изучение результатов

    После успешного решения вы можете изучить 4-5 различных результатов:

    • Фактор безопасности – также называемый фактором безопасности (FoS).Типичные числа см. В на этой странице .
    • Напряжение – величина давления, которое частица оказывает на соседнюю частицу.
    • Смещение – насколько тело деформировалось относительно исходного состояния.
    • Деформация – мера деформации материала в результате напряжения. Визуально часто очень похоже на стресс.
    • Контактное давление (если есть) – давление между контактными поверхностями.

    Какой из них исследовать, выбран в правом нижнем углу над вертикальной полосой.

    Деформация

    Деформация не обязательно реалистична. В зависимости от материала корпус может сразу отломиться там, где напряжение является наибольшим, прежде чем деформируется до такой степени, как показано.

    В раскрывающемся меню под результатами вы можете найти Масштаб деформации . Здесь вы можете переключаться между отсутствием, фактической или масштабной деформацией.

    Изолирующие части спектра

    Перетаскивая стрелки вверху или внизу вертикальной полосы в правом нижнем углу, вы можете изолировать части сборки, чтобы легче было увидеть, где они самые слабые и / или самые сильные.

    Здесь мы изолировали части сборки с коэффициентом безопасности 0–3. Также мы изменили масштаб деформации на актуальный.

    Анимация

    Еще один элемент в раскрывающемся меню «Результаты» – Animate . Это хороший способ увидеть, что происходит, когда вы постепенно прикладываете все больше и больше силы к заданной вами нагрузке. Мы рекомендуем вам увеличить количество шагов и установить максимальную скорость, чтобы получить красивую и плавную анимацию. Вы также можете вручную двигать ползунком или даже создать видеофайл для презентации.

    Версия в формате gif экспортированной анимации напряжения от приложенной нагрузки с увеличенной деформацией.

    Шаг 7. Улучшение вашего дизайна

    Допустим, нам необходим коэффициент запаса прочности не менее 3. Мы сделали вертикальную часть кронштейна и верхнюю внутреннюю фаску на 1 мм толще и получили результат, показанный на изображении ниже.

    Результат моделирования расширенной версии с включенными метками min / max (находящимися в подменю «Результаты») и отключенной видимостью сетки.Коэффициент безопасности: 3,37.

    Последние слова

    Важно моделировать по какой-то причине, и это не обязательно так просто, как может показаться. Вы, конечно, можете моделировать для удовольствия, и это на самом деле может быть довольно забавным, но не всегда очень полезным. Чтобы понять, что искать, и настроить модель после изучения результатов моделирования с целью оптимизации конструкции, требуется определенная практика и знания.

    Мы не рассматривали три других модуля моделирования, которые предлагает Fusion 360:

    • С модальными частотами вы можете увидеть, при каких частотах ваша модель начнет вести себя странно и как она будет себя вести (например, если вы поместите ее перед динамиком).Этих частот лучше избегать в реальном мире, если ваша деталь хрупкая (например, тонкое стекло).
    • Моделирование тепла позволяет, например, спроектировать оптимальные радиаторы. Вы можете видеть, как тепло передается и рассеивается по телам и между ними.
    • Термическое напряжение – это комбинация теплового моделирования и моделирования статического напряжения.

    Надеемся, этот пост был вам полезен. Механическое моделирование – это обширная научная область, и мы не являемся экспертами в этой области, поэтому мы старались не вдаваться в подробности.

    Определение статического напряжения в соли, Site Cowboy

    PDF-версия также доступна для скачивания.

    Кто

    Люди и организации, связанные либо с созданием этого отчета, либо с его содержанием.

    Какие

    Описательная информация, помогающая идентифицировать этот отчет.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.

    Когда

    Даты и периоды времени, связанные с этим отчетом.

    Статистика использования

    Когда последний раз использовался этот отчет?

    Взаимодействовать с этим отчетом

    Вот несколько советов, что делать дальше.

    PDF-версия также доступна для скачивания.

    Ссылки, права, повторное использование

    Международная структура взаимодействия изображений

    Распечатать / Поделиться


    Печать
    электронная почта
    Твиттер
    Facebook
    Tumblr
    Reddit

    Ссылки для роботов

    Полезные ссылки в машиночитаемых форматах.

    Ключ архивных ресурсов (ARK)

    Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

    Форматы метаданных

    Изображений

    URL

    Статистика

    Меррилл, Роберт Х.Определение статического напряжения в соли, Site Cowboy, отчет, 29 июля 1960 г .; Соединенные Штаты. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc864433/: по состоянию на 16 октября 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Цифровая библиотека UNT, https://digital.library.unt.edu; кредитование Департамента государственных документов библиотек ЕНТ.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.