Механические свойства твердых тел
Раздел «Физико-механические свойства горных пород» имеет своим предметом изучение механических процессов в горных породах при бурении скважин и создает необходимую теоретическую и экспериментальную базу для изучения последующих разделов дисциплин специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин», а также направлений подготовки бакалавров и магистров по нефтегазовому делу.
При бурении скважин человек вторгается в довольно хрупкую экологическую среду земной коры, поэтому, как в медицине, основным девизом здесь должно быть «Не навреди!».
Вторым девизом буровиков-технологов должны быть слова Паскаля: «Предвидеть – значит управлять». При бурении скважин этот девиз имеет осо-бую значимость, так как механические процессы в скважине и в окружающих ее горных породах не поддаются непосредственному контролю. Это придает излагаемому материалу самостоятельное значение, поскольку его изучение формирует у будущих специалистов знания, необходимые для предвидения процессов и явлений при вскрытии горных пород скважиной в условиях огра-ниченной информации.
С точки зрения механики горные породы рассматриваются как твердые деформируемые тела. Поэтому прежде чем рассматривать механические свойства горных пород, рассмотрим общие представления о твердых телах и их механических свойствах.
Механические процессы в твердых телах. Деформации и напряжения
|
|
|
Механическими свойствами твердого тела называются его специфические признаки, проявляющиеся в механических процессах и обусловленные природой и внутренним строением тела. В механике горных пород изучаются следующие механические процессы и соответствующие им свойства.
1) Деформирование –процесс изменения размеров или формы твердого телапод действием внешних сил. Математическое описание механических процессов в твердом теле с учетом его дискретного строения весьма сложно. Поэтому для реальных тел, размеры которых много больше размеров элементов его структуры, при их математическом описании принимается гипотеза об их сплошности. При деформировании проявляются такие механические свойства, как упругость, пластичность и вязкость твердых тел.
2) Разрушение ––разрыв внутренних связей(нарушение сплошности)твердого тела. При разрушении проявляется такое свойство, как прочность твердого тела.
3) Изнашивание –диспергирование твердого тела с поверхности под действием работы трения. При изнашивании проявляются такие свойства, как износостойкость(сопротивление изнашиванию)и абразивность (способность изнашивать противостоящие материалы при трении).
|
|
|
При описании механических процессоров важнейшими являются понятия о деформациях и напряжениях.
Деформация –это относительное изменение размера и формы тела.Об-ратимой (упругой) деформация называется в том случае, если при устранении внешних сил размеры и форма тела полностью восстанавливаются. Необратимой (пластической) деформация называется в том случае, когда с устранением внешних сил форма и размеры тела не восстанавливаются.
Сопротивление тела деформированию в рассматриваемой точке принято характеризовать отношением равнодействующей внутренних сил dR, действующих на элементарной площадке сечения, проведенного через рассматри-ваемую точку, к площади dS этой площадки: dR/ dS = р . Величина р векторная и называется напряжением в точке.
Проекция векторана нормаль к рассматриваемой площадке обозначает-рся σ и называется нормальным напряжением, а проекция вектора на плоскость площадки обозначается τ и называется касательным напряжениям. Соответственно, деформация, обусловленная нормальным напряжением и совпадающая с ним по направлению, обозначается ε и называется нормальной, а деформация, обусловленная касательными напряжениями, называется касательной деформацией или деформацией сдвига. Напряжения и деформации взаимно обусловлены и существуют только совместно. Согласно гипотезе о сплошности твердого тела, напряжения и деформации рассматриваются как непре-рывные функции координат.
|
|
|
Способность твердого тела оказывать сопротивление разрушению от внешнего механического воздействия называется его прочностью .При разру-шении рвутся связи между частицами кристаллической структуры, не меняя агрегатного состояния вещества. Прочность оценивается по предельным напряжениям,которые могут быть созданы в опасном сечении твердого тела.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 369; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!