Зоны концентрации напряжений

В случае импульсного нагружения элемента конструкции за счет волновых процессов в зонах концентрации напряжений может реализовываться циклическое упругопластическое деформирование. Данный эффект во многих случаях является причиной уменьшения критической деформации по сравнению с идентичным параметром при статическом нагружении. [c.49]

Как указывалось выше, в зоне концентрации напряжения у отверстия малого диаметра, сделанного в пластинке, растягиваемой в одном направлении (рис. 234, а), значение максимальных растягивающих напряжений в точках т в три раза выше напряжений, действующих на контуре пластинки, т. е. а == 3. [c.239]

Недостаточное совершенство НД, в частности, по нормированию остаточного ресурса нефтегазохимического оборудования, объясняется тем, что они базируются в основном на критериях статической прочности бездефектного металла. Между тем, в процессе эксплуатации в металле конструктивных элементов происходит постепенное накопление необратимых повреждений и по истечении определенного времени возможны разрушения. Процессы накопления повреждений в металле усиливаются в зонах концентрации напряжений, которыми являются дефекты металлургического, строительномонтажного и эксплуатационного характера, а также зоны геометрических конструктивных концентраторов в местах приварки днищ, переходов, патрубков штуцеров в корпус аппарата. При этом особую опасность представляют трещиноподобные дефекты холодные и горячие трещины, непровары и подрезы швов, механические (царапины) и коррозионные (стресс-коррозия) повреждения и др. [c.328]

Метод магнитной памяти металла представляет принципиально новое направление в технической диагностике. Это второй после акустической эмиссии (АЭ) пассивный метод, при котором используется информация излучения конструкций. При этом ММП, кроме раннего обнаружения развивающего дефекта, дополнительно дает информацию о фактическом напряженно-деформированном состоянии объекта контроля и выявляет причину образования зоны концентрации напряжений - источника развития повреждения. [c.349]

В настоящее время, например, аппараты и нефтепроводы рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем они работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того, недостаточная степень подготовки нефти на промыслах способствует коррозионной активности рабочей среды. Циклические нагрузки в условиях коррозионной активности рабочей среды вызывают усиление усталостных процессов и особенно сильно в зонах концентрации напряжений. Это объясняется проявлением локального динамического механохимического эф- [c.365]

В связи с этим для оценки ресурса длительно проработавшего оборудования назрела необходимость в разработке методов расчета на прочность с учетом указанных факторов повреждаемости. Эта задача непростая, для ее решения прежде всего необходимо установление закономерностей повреждаемости материала при одновременном действии малоцикловых нагрузок и коррозионных сред, разработка методов оценки напряженно-деформированного состояния аппарата в зонах концентрации напряжений с применением новых средств исследования и методов оценки механических свойств с учетом деформационного старения, охрупчивания и др. [c.367]

Подавляющее большинство конструктивных элементов аппарата работают в условиях мягкого цикла нагружения, т.е. при постоянной амплитуде напряжений. Однако для расчета элементов конструкции на долговечность широко применяют зависимости, полученные для жестких условий нагружения при постоянной амплитуде деформаций. В зонах концентрации напряжений возникают условия жесткого нагружения даже тогда, когда номинальные напряжения вне [c.387]

Надо рассказать учащимся, что существуют специальные методы поверхностного упрочнения — обкатка поверхности детали роликами, обдувка дробью. Кроме того, применяют термохимическую обработку (например, цементацию зон концентрации напряжений). Все эти методы приводят к повышению предела выносливости и учитываются коэффициентом влияния поверхностного упрочнения [c.182]

Производя расчет конструкции, работающей в условиях обычного, нециклического нагружения, мы местными напряжениями, как правило, пренебрегаем. И к этому имеются основания. Даже незначительные проявления пластических свойств материала приводят к тому, что в зоне концентрации напряжений возникают необратимые деформации, не приводящие к образованию трещины, и даже если [c.394]

Циклов. Другим способом испытания для определений характеристик малоциклового сопротивления является нагружение с постоянной амплитудой полной деформации, рассматриваемое как жесткое , так как. образование пластической деформации ограничено задаваемой полной деформацией. Такие условия нагружения возникают около зон концентрации напряжения, около дефектов, при неравномерном распределении температуры по сечениям. Эти условия обеспечивают также стационарность процесса деформации в смысле отсутствия одностороннего их накопления. [c.79]

Сопротивление малоцикловому разрушению в зонах концентрации напряжения до возникновения трещины связано с упругопластическим перераспределением в них напряжений и деформаций. Один из результатов измерения перераспределения деформаций около поперечного отверстия в пластине из циклически разупрочняющей-ся стали представлен на рис. 5.9. Слева на этом рисунке показаны линии равной деформации трех уровней статической нагрузки, справа —циклической нагрузки (пульсирующий цикл) на стадии возникновения разрушения. Максимальные деформации на контуре отверстия обозначены бтах- [c.90]

Форма и соотношение плош,адей, занятых усталостной трещиной и окончательным изломом, зависят от формы сечения элемента, способа его циклического нагружения, наличия концентрации напряжений, а также от влияния среды. На рис. 6.4 представлены схемы типов усталостных изломов для элемента круглого сечения (вал, ось) при знакопеременном изгибе в одной плоскости (а — более высокие циклические напряжения, близкий к симметричному двусторонний рост трещины усталости б — более низкие напряжения, запаздывание возникновения встречной трещины от точки Лг, асимметричное расположение и форма заштрихованного окончательного излома). Типы изломов виг свойственны вращающемуся круглому элементу при изгибе в одной плоскости (в — более высокие напряжения, большая доля сечения занята окончательным изломом, г — более низкие напряжения, большая часть излома занята усталостной трещиной, начавшейся в точке А). Типы изломов дне соответствуют предыдущему случаю нагружения, но при наличии концентрации напряжений в круглом эл-ементе, например, от галтели или выточки (д — более высокие напряжения, трещина развивается от точки А с повышенной скоростью на флангах, у зоны концентрации напряжений ее фронт изгибается, появляются встречные трещины, образуя эллиптическое очертание окончательного излома, е— более низкие напряжения, та же тенденция искривления [c.113]

Относительные колебания основных размеров деталей, например диаметров валов, невелики, и, как показывают расчеты, ими можно пренебречь при оценке. Основное влияние на величину оказывают случайные отклонения радиуса кривизны в зоне концентрации напряжений р, которые можно охарактеризовать коэффициентом вариации Up. Значения коэффициента должны находиться по результатам измерения достаточных по объему выборок деталей (не менее 30—50). [c.150]

Ослабление концентрации напряжений около поперечных круглых отверстий при растяжении происходит при удалении материала и понижении жесткости зон около них. На рис. 7.19,а показано перераспределение напряжений и снижение их максимальных значений, достигающее 1,7 раза, в результате изменения конструктивной формы В зоне отверстия. Аналогичный эффект достигается введением в зоны концентрации напряжений материала с более низким модулем упругости, как показано на рис. 7.19,6. Запрессовка медного кольца в стальную пластину приводит li уменьщению наибо ьщи.ч 154 [c.154]

Сопротивление усталости элементов конструкций существенно зависит от механических свойств и остаточных напряжений в поверхностных слоях материала в наиболее нагруженных зонах концентрации напряжений. Для повышения несущей способности при циклическом нагружении ис- [c.155]

Рис. 7.21. Схема условий возникновения разрушения в зоне концентрации напряжений при наличии упрочненного слоя

Наряду с медианными значениями предела выносливости детали (з ,)д сопротивление усталости характеризуется дисперсией и коэффициентами вариации атах разрушающих максимальных напряжений в зонах концентрации напряжений, а также коэффициентами вариации пределов выносливости для плавки (или партии) металла и коэффициента концентрации напряжений. [c.168]

Влияние абсолютных размеров детали (масштабного фактора). Экспериментально установлено, что с увеличением абсолютных размеров деталей их сопротивление усталости снижается. Это объясняется статистической теорией разрушения, согласно которой при увеличении абсолютных размеров возрастает вероятность попадания дефектных зерен в зону концентрации напряжений. Существуют и технологические причины, способствующие проявлению указанной закономерности. Масштабный эффект зависит главным образом от поперечных размеров деталей и оценивается коэффициентом [c.254]

Расчет на сопротивление усталости. Этот расчет валов выполняют как проверочный он заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности в предположительно опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с эпюрами моментов и расположением зон концентрации напряжений. [c.298]

Поэтому при /7 = О в зонах концентрации напряжений устанавливается самостоятельный цикл упругопластического деформирования. По мере увеличения количества циклов в зависимости от свойств материала форма цикла может существенно изменяться вследствие изменения соотношения между упругими и пластическими долями деформации в общей деформации. [c.89]

Разрушение деталей и конструкций при малом числе циклов нагружения связано, как правило, с наличием повторных пластических деформаций в зонах концентрации напряжений. Для оценки несущей способности таких деталей необходимо учитывать характеристики деформации и разрушения материала, а также влияние напряженного и деформированного состояния на малоцикловую долговечность. Так как в зонах концентрации напряжений относительно быстро устанавливается режим жесткого нагружения, особое значение приобретают исследования поведения при этом виде нагружения материала и изучение диаграмм его деформирования. [c.89]

Поскольку в зонах концентрации напряжений в общем случае возникает объемное НДС, то расчет ведут по эквивалентным напряжениям. К ним приводятся главные напряжения по одной из гипотез прочности, например по гипотезе (Губер-Ми-зес-Генка) затрат энергии на формоизменение при деформировании, которая, будучи выраженной через размахи главных напряжений Да и деформаций Ае, имеет вид [53] [c.40]

Все три вида разрушений встречаются в практике эксплуатации энергетических установок, и по морфологическим особенностям разрушения можно судить об условиях их работы. Так, вязкое разрушение часто имеет место при повышении температуры при работе труб поверхностей нагрева в условиях ползучести. Разрушение путем образования клиновидных трещин вызвано повышенным уровнем неучтенных расчетом напряжений в условиях стесненной деформации в зонах концентрации напряжений, а также может быть связано с охрупченным состоянием металла. Разрушение порообразованием обычно происходит в результате длительной эксплуатации. [c.13]

Исследованиями, результаты которых приведены в [32], установлено, что в этих зонах наблюдается разупрочнение поверхностных слоев металла, снижение микротвердости и наличие пор ползучести. В тепловых канавках обнаруживаются трещины малоцикловой усталости. В связи с этим рекомендуется проводить периодическое удаление поверхностного слоя толщиной 100—200 мкм в зонах концентрации напряжений, что значительно увеличивает ресурс ротора. [c.45]

Циклическое воздействие температурных напряжений при работе турбин в переменном режиме создает опасность малоцикловых термоусталостных повреждений металлов, в первую очередь в зонах концентрации напряжений на поверхности роторов. При этом термоусталостная поврежденность суммируется с поврежденностью от ползучести под действием стационарных и остаточных напряжений в условиях высоких температур. Развитие трещин после их появления ускоряется корродирующим воздействием паровой среды. [c.228]

Эффект магнитной памяти металла к действию на] рузок растяжения, сжатия, кручения и циклического нагружения выявлен в лабораторных и промышленных исследованиях. Уникальность метода магнитной памяти заключается также в том, что он основан на использовании собственного магнитного поля, возникающего в зонах устойчивых полос скольжения дислокаций, обусловленных действием рабочих нагрузок. В результате взаимодействия собственного магнитного поля (СМП) с магнитным полем Земли в зоне концентрации напряжений на поверхности объекта контроля образуется градиент магнитного поля рассеяния, который фиксируется специализированными магнитометрами. Механизм возникновения СМП на скоплениях дислокаций обусловлен закреплением доменных границ, когда эти скопления становятся соизмеримы с толщиной доменных стенок. Ни при какгос условиях с искусственным намагничиванием в работающих конструкциях такой источник информации, как собственное маг- [c.350]

Из эпюры видно, что напряжения по поперечному сечению стержня распределены резко неравномерно и достигают наибольшего значения Онаиб у дна выточки. (Напомним, что при растяжении цилиндрического или призматического стержня нормальные напряжения распределены по его поперечному сечению равномерно.) Заметим, что определение напряжений в зоне концентрации напряжений не может быть выполнено методами сопротивления материалов эти напряжения определяют методами теории упругости или экспериментально. [c.329]

В случае применения поверхностного упрочнения детали (обкатка роликами, обдувка дробью) или специальной термохимической обра ботки (азотирование или цементация зон концентрации напряжений) коэффициент Рпа (рт) меньше единицы, т. е. предел выносливости выше, чем для полированного образца. [c.304]

Как указыва. ось выще, в зоне концентрации напряжения у отверстия малого диаметра, сделанного в пластинке, растягиваемой в одном направлении (рис. 238, а), значение максимальных растягивающих напряжений в точках т в три раза выше напряжений, действующих на контуре пластинки, т. е. а = 3. В то же время в точках п, расположенных под углом 90°, возникают сжимающие напряжения, примерно равные по абсолютной величине действующим на контуре пластинки растягивающим напряжениям. Очевидно при сжатии пластинки в перпендикулярном направлении с напряжением а напряжения в точках т W п будут равны указанным на рис. 238, б. В случае плоского напряженного состояния, при котором по взаимно перпендикулярным направлениям действуют напряжения о и —о, как это имеет место при кручении (рис. 237), в рассматриваемых [c.257]

С увеличением концентрации напряжений более отчетливо проявляется влияние напрягаемых объемов и температуры на переход от вязкого состояния к хрупкому. Поэтому для определения условий перехода от вязкого к квазихрупкому или хрупкому разрушению широко используют температурные зависимости характеристик прочности и пластичности. В качестве примера на рис. 1.10 приведены результаты испытаний для малоуглеродистой стали 22К при растяжении образцов с площадью сечения f=lOOO мм . При испытаниях образцов с острыми надрезами регистрировались разрушающее напряжение Ск, сужение площади поперечного сечения ij) и максимальная деформация бтах в зоне концентрации напряжений после разрушения, измеренной методом сеток с шагом 0,1 мм. Кроме указанных характеристик на диаграмме рис. 1.10 нанесены величина Fb — доля вязкой ягтp и.члома (как хаоареристика степени [c.17]

В качестве примера на рис. 4.1 для малоуглеродистой стали 22К приведены результаты определения сГк, fimax. If), Ki и Fb (доли вязкой части излома), полученные на надрезанных образцах сечением 20X50 мм. Изменение величины бтак характеризует постепенное снижение пластичности и уменьшение роли перераспределения напряжений в зоне трещины при уменьшении температуры. Сопоставление номинальных деформаций, определяемых при испытаниях до разрушения образцов с трещинами, с максимальными деформациями, возникающими в зонах концентрации напряжений в элементе [c.61]

При неоднородных напряженных состояниях для определения вероятнрсти разрушения Р(атах) для данного. уровня максимальных напряжений Отах, входящего в показатель экспоненты выражения (7.5), осуществляется интегрирование по неравномерно напрягаемому объему или площади. Для усталостных разрушений, возникающих в зонах концентрации напряжений или от исходных дефектов, существенна роль неравномерного распределения напряжений по наиболее нагруженному сечению. Это распределение характеризуется выражением [c.134]

Влияние отклонения фактических размеров деталей, особенно в зонах концентрации напряжений, от номинальных в пределах допусков учитывается с помощыэ коэффициента вариации. [c.150]

Для учета влияния состояния поверхности (введением величины р) следует значение номинального иапряже-ния умножить на коэффициент 1/р. Этот коэффициент используется для согласования уровня максимального напряжения, определяющего разрушение в зоне концентрации напряжений, с пределом выносливости (T i по данным испытаний лабораторных образцов с тщательно обработанной поверхностью (полированной), обычно приводимым в справочниках. Тогда условие достижения максимальными напряжениями в элементе конструкции указанного предела выносливости можно записать в виде [c.159]

Поломка зуба (выламывание углов или целого зуба у основания) является одним из распространенных видов повреждений передач (рис. 20.26). Она происходит в результате больших перегрузок (ударного или статического характера) или чаще от длительной переменной нагрузки, под действием которой в зонах концентрации напряжений образуется и развивается усталостная трещина (или несколько трещин). [c.344]

Расчет на сопротивление усталости заключается в определении расчетных коэффициентов запаса прочности S в предположительно опасных сечениях, предварительно намеченных в соответствии с эпюрами изгибаюпшх и крутящих моменюв, и расположении зон концентрации напряжений и сравнении их с допускаемыми значениями коэффициентов запаса прочности [ ]. При этом должно выполняться условие прочности (1.9) [c.288]

Разрушение при циклическом нагружении происходит вследствие возникновения микротреицин в зоне концентраций напряжений. Трещины постепенно развиваются, проникая вглубь, по- [c.11]

При этих допущениях наибольщее напряжение изгиба в опасном сечении ножки зуба АВ, расположенном в зоне концентрации напряжений (см, рис. 9.3) [c.140]

Повышение требований к параметрам и стремление к снижению веса авиационных ГТД обусловили усиление термической и механической напряженности их деталей, в том числе и дисков турбин. Особенности применяемых на некоторых типах ГТД конструкций дисков турбин (наличие центрального отверстия, расположение крепежных отверстий в напряженной зоне ступицы) приводят к тому, что материал дисков — ЭИ698ВД в зонах концентрации напряжений у отверстий работает в упругопластической области. При этом температурный режим диска в зоне крепежных отверстий является относительно умеренным. В связи с этим для таких дисков влияние процесса ползучести в наиболее напряженных зонах невелико, а основным фактором, определяющим долговечность дисков, являются процессы малоцикловой усталости материала в районе крепежных отверстхп . [c.541]

Оценка ресурса деталей ротора турбин является сложной в связи со сложностью напряженного состояния различных элементов роторов. Ресурс ротора определяется в первую очередь надежностью высокотемпературных узлов РВД и РСД. Наиболее вероятными местами появления трещин в роторе являются зоны концентрации напряжений, такие как ободья дисков с пазами под хвосты лопаток, осевой канал, термокомпенсационные канавки. [c.45]

Микроморфология разрущения в зоне магистральной трещины носит двойственный характер. В основном разрущение идет по границам зерен за счет образования клиновидных трещин. С другой стороны, в зоне клиновидных трещин впереди фронта магистральной трещины и рядом с ней имеется значительное количество пор ползучести. В металле диска далее по периметру вне зоны видимой трещины и микротрещин имеются зародыщи пор, выявляемые методами оптической и электронной микроскопии. Следовательно, в зоне концентрации напряжений идет процесс порообразования. При периодических перегрузках, которые могут иметь место в пусковой период работы ротора, в металле, пораженном порами, происходит образование клиновидных межзеренных трещин в пределах зерна. В устье трещины за счет ускорения процессов диффузий в поле повышенных напряжений и межзеренного проскальзывания происходит образование крупных карбидов и снижается трещиностойкость стали. В дальнейшем процесс разрушения идет с ускорением и завершается смешанным разрушением. [c.47]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...