Определение долговечности элементов конструкци

Необходимыми для рассмотренного выше расчетного определения долговечности элементов конструкций на стадии образования л развития трещин являются испытания гладких стандартных образцов при кратковременном и длительном статическом нагружении (с оценкой характеристик прочности и пластичности), а также образцов с начальными трещинами при малоцикловом нагружении при соответствующей температуре и времени выдержки (с измерением скорости развития трещин). Приведенные выше уравнения позволяют осуществлять пересчет получаемых из экспериментов данных на другие числа циклов и времена нагружения. Воспроизведение в опытах эксплуатационных режимов нагружения, уровней номинальной и местной напряженности, исходной дефективности с учетом кинетики изменения статических и циклических свойств представляется пока трудноосуществимым. В связи с этим разработка способов приближенной оценки несущей способности элементов конструкций, работающих при высоких температурах (когда имеет место активное взаимодействие длительных статических и циклических повреждений), приобретает существенное значение. [c.120]

Определение долговечности элементов конструкции. Задача расчета усталостной дол- [c.413]

Определение долговечности элементов конструкции [c.589]

Таким образом, совокупность уравнений (IV.50) и (IV.54) при начальных условиях (IV.42) вместе с уравнениями теории упругости и дает решение задачи об определении долговечности элементов конструкции с дефектами типа трещин, если из эксперимента установлены коэффициенты Л для соотношения (IV.52). [c.97]

Определение характеристик циклической прочности конструкционных материалов и долговечности элементов конструкций при высокочастотном нагружении в соответствии с конкретными прикладными задачами (обеспечение прочности лопаток газовых турбин, элементов ультразвукового технологического оборудования, возбудителей звука и ультразвука и др ) перечень таких задач расширяется с каждым годом в связи с развитием различных отраслей техники [c.330]

Уравнение (20) часто используют для оценки живучести конструкции, работающей в условиях повторного нагружения. Пусть в определенном месте элемента конструкции образовалась трещина. Соотношение между К и длиной трещины для данной конкретной ситуации находят путем анализа напряженного состояния или используя справочные данные. Долговечность N рассчитывают, интегрируя уравнение (20). Пределы интегрирования, начальную и конечную длину (а,- и йс) трещины устанавливают, исходя из данных механики разрушения [c.21]

Систематические погрешности при определении упругопластической деформации (в сторону занижения) выявлены в результате анализа точности интерполяционного соотношения (2.106) на примере ряда типичных конструктивных элементов (рис. 2.42). В качестве базисных были приняты данные, полученные с помощью МКЭ. Для большинства элементов конструкций максимальные деформации е, полученные с помощью соотношений Нейбера, на 50 % меньше значений е, найденных с помощью МКЭ (рис. 2.43). При определении малоцикловой долговечности элементов конструкций эта погрешность идет не в запас прочности. [c.91]

Оборудование стенда для испытаний двигателей. При проведении серии стендовых испытаний определялись динамические напряжения, обусловленные колебаниями, в направляющих входных лопатках с демпфирующим покрытием и без него. Были установлены многочисленные тензодатчики и термопары, что позволило определять распределение температур и напряжений. Определялись также эксплуатационные характеристики. На основе проведенных измерений была определена температура на входе в турбину, которая в значительной степени влияет на долговечность элементов конструкции турбины. Была также исследована устойчивость лопаток, и было обнаружено, что дополнительное демпфирующее покрытие увеличивает устойчивость. Исследовалась также долговечность, т. е. способность демпфирующего покрытия выдерживать циклы изменения температуры при работе противообледенительных устройств, а также выявлялось стационарное распределение температур. При главном испытании на долговечность задавались 50 циклов подачи подогретого воздуха в противообледенительную систему. Это соответствует 1200 ч эксплуатации двигателя. Кроме того, на стенде производились определения демпфирующих характеристик для главных форм колебаний при наличии демпфирующего покрытия и без него. Для всех форм колебаний демпфирование значительно усилилось после установки демпфирующего покрытия. [c.344]

В настоящее время основным параметром, определяющим рост усталостной трещины, принято считать размах коэффициента интенсивности напряжений ЛК. В соответствии с этим зависимость вида (1.20) можно считать основной формой представления свойств материала, связанных с его способностью сопротивляться распространению трещины. Однако, как показало большинство исследований, предложенное соотношение удовлетворительно описывает зависимость скорости распространения трещины от АК и не позволяет получить надежную оценку действительной усталостной долговечности элементов конструкции. Это связано с факторами, которые играют определенную роль в процессе усталостного роста трещины, в частности с учетом [c.29]

В теории ползучести изучаются законы связи между напряжениями и деформациями и методы решения соответствующих задач. Ползучесть материалов — это свойство медленного и непрерывного роста упругопластической деформации твердого тела с течением времени под действием постоянной внешней нагрузки. Свойством ползучести в большей или меньшей мере обладают все твердые тела металлы, полимеры, керамика, бетон, битум, лед, снег, горные породы и т. д. При нормальной температуре некоторые материалы (металлы, полимеры, бетон) обладают свойством ограниченной ползучести. С ростом температуры ползучесть материалов увеличивается и их деформация становится неограниченной во времени. Особенно опасно для элементов конструкций и деталей машин проявление свойства ползучести при высоких температурах. Уже при небольших напряжениях материал перестает подчиняться закону Гука. Ползучесть наблюдается при любых напряжениях и указать какой-либо предел ползучести невозможно. В отличие от обычных расчетов на прочность, расчеты на ползучесть ставят своей целью не обеспечение абсолютной прочности, а обеспечение прочности изделия в течение определенного времени. Таким образом, при расчете изделия определяется его долговечность. [c.289]

Оценка долговечности с учетом случайных напряжений. Естественно возникает вопрос, какую пользу можно получить, изучая случайные колебания стержней. Как уже неоднократно указывалось, механика стержней, излагаемая в книге, — это теория и методы расчета конструкций или элементов конструкций и приборов, расчетная схема которых может быть представлена в виде стержня. При расчетах этих конструкций в зависимости от реальных условий их работы решается основная задача — определение напряженно-деформированного состояния. [c.148]

Проектирование воздушных судов (ВС) гражданской авиации, как и других видов техники, основано на систематизации внешних нагрузок с их последующим использованием для определения ресурса или долговечности тех зон или элементов конструкции, которые наиболее нагружены. По ним может быть установлен минимальный срок эксплуатации или ресурс всей конструкции, начиная с которого весьма вероятно возникновение повреждения и даже разрушение наиболее нагруженных элементов конструкции. [c.26]

Поэтому для определения предельного состояния элемента конструкции необходимо не только учитывать наличие начального дефекта на масштабном микроскопическом уровне, но и в последующем процессе увеличения длины трещины возникает возможность проведения контроля с обоснованной периодичностью для ее своевременного выявления. Используемые в расчетах коэффициенты запаса прочности при установлении ресурса по критерию усталостной прочности несут на себе смысловую нагрузку наиболее полного учета всех возможных несоответствий между предполагаемыми условиями эксплуатационного нагружения и условиями, воспроизводимыми в испытаниях. Они включают многообразие факторов, влияющих на рассеивание усталостной долговечности, в том числе и при наличии малых по величине дефектов типа трещин. [c.47]

Для образцов с предельно острым надрезом можно определить некоторое минимальное число циклов (A )min, которое является вполне определенным для каждого конкретного материала критериальным числом, разделяющим режимы циклического нагружения на области повышенной и пониженной долговечности. Этот параметр имеет ясный физический смысл, определяя ту долговечность, до которой рассчитываемый элемент конструкции при любых возможных концентраторах напряжений, а следовательно, и при любом состоянии поверхности будет не менее прочным, чем гладкий. [c.237]

В сборнике рассматриваются основы методов расчетного и экспериментального определения прочности и долговечности циклически нагруженных элементов конструкций в широком диапазоне температур, времен и чисел циклов. Приводятся критерии и основные уравнения статических и циклических предельных состояний в температурно-временной постановке рассмотрены закономерности деформирования и разрушения в зонах концентрации и в связи с неоднородностью напряженных состояний. Рассмотрены методы испытаний на циклическое нагружение, описан ряд опытных результатов. Систематизированы данные по характеристикам малоцикловой усталости, по концентрации напряжений и деформаций, необходимые для расчета прочности. Излагаемый материал в значительной степени основывается на результатах работ сотрудников Института машиноведения, доложенных на Всесоюзном симпозиуме по малоцикловой усталости при повышенных температурах в Челябинске в 1974 г. [c.2]

Возможность квазистационарного подхода к определению НДС телескопического кольца подтверждается оценками, приведенными в работах [2, 29]. В этих работах показано, что дополнительные температурные напряжения для рассматриваемого режима термомеханического нагружения (кривая 5 на рис. 3.16) несущественно влияют на НДС и результаты экспериментального определения долговечности конструкции на модельных и натурных элементах при изотермических (температура максимальна) и неизотермических режимах испытаний различаются незначительно (см. рис. 3.18). [c.151]

Надежность и долговечность конструкций,- работающих на динамические воздействия, как известно, обусловливаются не только характером и величиной нагрузки, но и динамическими характеристиками конструкции и материала, из которого она изготовлена. Поэтому целью экспериментальных исследований в нащем случае наряду с определением деформаций, возникающих в элементах конструкции, является также изучение физико-механических и динамических характеристик материала и конструкции в целом. Динамические характеристики определялись по осциллограммам собственных колебаний конструкции. Об однородности структуры стеклопластика и изменении ее во времени можно судить по скорости распространения ультразвуковых колебаний. Деформации материала в различных точках конструкции определялись по осциллограммам вынужденных колебаний. [c.217]

Снижение запасов прочности допускается [5, 8] при обосновании малоцикловой прочности и долговечности результатами испытаний натурных элементов конструкций и их моделей, спроектированных и изготовленных в соответствии с требованиями, предъявляемыми к штатным конструкциям. При этом режимы испытаний по нагрузкам и температурам должны соответствовать условиям эксплуатации. Степень снижения запасов и л устанавливается в зависимости от объема модельных и натурных испытаний (см. гл. 11) однако их величины (определенные по моменту возникновения трещин) даже при циклических испытаниях натурных конструкций или полномасштабных моде.лей должны быть не ниже 1,25 и 3 соответственно [5]. [c.46]

Определение прочности и долговечности деталей машин и элементов конструкций [c.236]

Рассмотренная ни ке методика статистической обработки по долговечности предусматривает либо окончательное разрушение образцов или элементов конструкций, либо появление макротрещины усталости определенного размера. [c.137]

Циклическая долговечность — число циклов напряжений или деформаций, выдержанных нагруженным элементом (деталью) до образования усталостной трещины определенных размеров или до полного разрушения. Ресурс Т — время работы элемента конструкции до его разрушения, определяемое через, [c.413]

Ускоренные и эквивалентные испытания являются весьма актуальными при определении долговечности изделий [37, 47, 51, 52]. Основным критерием ускоренных и эквивалентных испьпаний является адекватность накопленных при эксплуатации повреждений элементов конструкций. [c.357]

К преимуществам натурных испытаний относятся (а) выявление критических с точки зрения усталости элементов конструкции и ее недостатков (Ь) определение времени, по истечении которого появляются обнаруживаемые трещины (с) получение данных о распространении трещин (d) возможность определения остаточной долговечности при наличии трещин (е) определение остаточной прочности (f) определение сроков периодичных проверок и (g) возможность разработки рекомендаций по методам ремонта. Среди факторов, которые могут влиять на результаты натурных усталостных испытаний,— скорость нагружения, условия окружающей сре- [c.295]

В предыдущих рассуждениях упоминались два основных подхода к расчету — расчет безопасного срока эксплуатации и расчет безопасных повреждений. При расчете безопасного срока эксплуатации традиционными методами, описанными в гл. 7, оценивается долговечность. Часто расчет дополняется натурными экспериментами при соответствующих условиях нагружения. Особое внимание при этом должно быть уделено введению коэффициента безопасности на расчетную или определенную в испытаниях долговечность для обеспечения заданной долговечности конструкции, обусловленного возможными случайными отклонениями или возможным разбросом данных. Этот коэффициент безопасности иногда называется коэффициентом разброса. Целью расчета безопасных повреждений является введение дополнительных средств передачи нагрузки, обеспечивающих работоспособность конструкции в аварийных условиях до обнаружения повреждений в основных элементах конструкции и осуществления ремонта этих элементов. [c.298]

Для многих отраслей техники характерны конструкции, работающие в условиях интенсивных тепловых и силовых воздействий. Работоспособность и долговечность таких теплонапряженных конструкций зависят от взаимосвязанных факторов, которые являются предметом изучения различных разделов механики теорий теплопроводности, термоупругости, пластичности и ползучести, механики разрушения и др. Однако особенности работы теплонапряженных конструкций требуют, как правило, совместного рассмотрения упомянутых разделов механики и их изложения с единых позиций. Такой путь позволяет инженеру-расчетчику ориентироваться во взаимосвязанных вопросах и квалифицированно подойти к решению достаточно сложных прикладных задач термопрочности. К таким вопросам прежде всего следует отнести постановку, методы и алгоритмы решения задач по определению температурного и напряженно-деформированного состояний элементов конструкций с учетом неупругого поведения материалов при переменных режимах тепловых й силовых воздействий с целью оценки работоспособности и долговечности теплонапряженных конструкций. [c.5]

Рассмотренные модели конструкционных материалов в сочетании с современными методами определения температурного и напряженно-деформированного состояний и оценки работоспособности и долговечности конструкций используются в книге при изложении способов решения прикладных задач термопрочности для характерных конструктивных элементов, подверженных переменным во времени тепловым и механическим воздействиям. Кратко охарактеризованные подходы к оптимизации теплонапряженных конструкций могут быть использованы при оптимальном проектировании таких конструкций и создании систем автоматизированного проектирования. Описанные в приложении алгоритм и ФОРТРАН-программа обеспечивают численную реализацию одной из наиболее полных моделей неупругого поведения конструкционного материала в неизотермических условиях, которая позволяет провести анализ кинетики напряженно-деформированного состояния и оценить работоспособность и долговечность теплонапряженных элементов конструкций при различных режимах тепловых и механических воздействий. [c.6]

При определении долговечности элементов конструкций, работающих в условиях повторных высокотемпературных воздействий, необходимо учитывать особенности расчетов на прочность при длительном статическом и малоиикловом нагружении, циклической ползучести и неизотермической усталости на основании деформационно-кинетических критериев прочности. [c.3]

Рассмотрим условия, опреде.пяющие долговечность элемента конструкции на стадии развития трещины. Как указывалось, число циклов, соответствующее росту трещины от начальной длины и до критической /с, определяет долговечность данного элемента конструкции по числу циклов. Чтобы обеспечить прочность конструкции, долговечность должна быть больше числа перемен заданной нагрузки. Таким образом, наряду с оценкой материала по классической кривой Велера, существенную информацию о поведении элемента конструкции с трещиной в условиях усталости должна дать механика разрушения. Следовательно, в данном случае, как обычно, надо исходить из того, что начальный трещиноподобный дефект существует в конструкции с момента ее изготовления (несмотря на дефектоскопический контроль, который, как известно, имеет определенный допуск на размер не-обиаружпваемых дефектов). К сварным конструкциям это относится в большей мере, и в этом случае желательно иметь критические значения коэффициентов иитеисивиости напряжений (Кс или Я/с) для основного материала, материала шва и материала переходной, термически поврежденной, зоны. Кроме этого, для сварных конструкций я елательно в области сварного шва знать величину и распределение остаточных напряжений. Все это вместе взятое способствует уточнению расчетов. [c.272]

Из рис. 1.3 и 1.4 следует, что уравнения сосчояния являются существенным составным элементом определения прочности и долговечности элементов конструкций и деталей машин при малоцикловом нагружении. При этом выбор уравнений состояния, моделей деформируемых сред и теорий циклической пластичности и ползучести в общем случае должен осуществляться с учетом условий нагружения (по деформациям, температурам, временам), конструктивных форм рассматриваемых элементов, уровня точности задания исходной расчетной информации об эксплуатационных тепловых и механических нагрузках. [c.15]

Таким образом, необходимо отметить, что явление холодной ползучести, отя и требует определенного внимания, но не может рассматриваться в качестве отрицательной характеристики конструкционных титановых сплавов по ряду причин. Действительно, при коэффициенте запаса 1,5 (минимальный для машиностроения) рабочие напряжения составляют 0,7 ia, т. е. близки к условному пределу ползучести и деформация ползучести ничтожно мала (--1% за 100 000 ч). При коэффициенте запаса 2 СТрад = 0,5(1 и, в частности, на сплаве Ti—6А1—2Nb—ITa—0,8Мо накопленная деформация не достигает 0,3% за 30 лет [9]. Следовательно, даже при минимальных запасах прочности явление ползучести в конструкциях не реализуется. Следует учитывать, что в плоском напряженном состоянии, а также в результате наклепа или поверхностной пластической деформации сопротивление ползучести увеличивается. Наконец,, важным обстоятельством является то, что титан, а-сплавы, отожженные а + р-сплавы не охрупчи-ваются под напряжением. При ползучести образец разрушается после накопления такой деформации, при которой он разрушается при испытании на разрыв. Поэтому на основании известных значений б. If, 6 , и т. п. долговечность элементов конструкций надежно прогнозируется путем несложных расчетов. [c.129]

Последующие этапы расчета на прочность и долговечность элементов конструкций в рамках механики хрупкого разрушения связаны с решением соответствующих задач о предельно-равновесном состоянии тел с трещинами (задач теории трещин) и с экспериментальным определением характеристик сопротивления материала распространению в нем трещины. Решения двумерных задач такого класса в рамках указанных моделей эффективно осуществляют на основе известных методов Колосова — Мусхели-швили [72] или других, разработанных в настоящее время методов в частности численных методов. Эти методы с достаточной [c.11]

При участии автора книги в СССР были разработаны РД 50.344— 82 "Методические указания. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик вязкости разрушения (трещиностойкости) при циклическом нагружении", являющиеся первым межотраслевым нормативно-методическим документом по испытаниям металлов на трещиностойкость. Определяемые в соответствии с этими методическими указаниями характе 1стики могут быть использованы (наряду с другими характеристиками механических свойств) для суждения о сопротивлении материала развитию трещины и определения влияния на него различных металлургических, технологических и эксплуатационных факторов сопоставления материалов при обосновании их выбора для машин и конструкций контроля качества материалов оценки долговечности элементов конструкций на основании данных об их дефектности и напряженном состоянии установления Критерия неразрушающего контроля и анализа причин разрушения конструкций. [c.49]

Цели и задачи испытания материалов и элементов конструкций приборов и машин, рассмотренные в разделе 7.1.1, достигаются проведением испытаний различного вида. Это лабораторные испытания для исследования физико-химических и триботехнических свойств материалов, стендовые исгтытания для оценки влияния конструктивных особенностей на триботехнические характеристики узла трения, натурные (эксплуатационные) испытания для определения взаимовлияния различных узлов механизмов и условий эксплуатации на надежность и долговечность машиш, в целом. [c.207]

Эксплуатация ВС но принципу их безопасного повреждения связана с оценкой их технического состояния по различным критериям и подразумевает определение предельного состояния по выработке ресурса до предотказного состояния и до безопасного отказа [57]. Установление ресурса произвольному изделию авиационной техники из условия требуемой безопасности полетов по данным испытаний на надежность связано с оценкой ряда параметров. В частности, необходимо учитывать плотность распределения долговечности при принятом плане испытаний, эквивалентность программ испытаний ожидаемым условиям эксплуатации (соответствие циклов ЗВЗ или ПЦН), степень неадекватности принятой модели надежности изделия реальному физическому объекту, неэквивалентность ожидаемых и реальных условий эксплуатации, а также должно быть учтено качество изготовления изделия. Все перечисленные параметры могут быть оценены приближенно, что приводит к существенному рассеиванию рассматриваемой долговечности каждого элемента конструкции. [c.45]

Ю " —10 мы/цикл (для стали). Достижение величины АКа определяет резкое изменение ускорения роста трещины вследствие возрастания интенсивности деформации в пластической зоне у вершины трещины [61. Это значение соответствует началу смены доминирующего механизма разрушения на другой конкурирующий механизм или изменение долей конкурирующих механизмов, чему соответствует иногда изменение параметров микрорельефа действующего механизма разрушения. Значение АКа лежит на участке Пэриса диаграммы, разделяя тем самым область II на две ПА, соответствующую сравнительно медленному подрастанию трещины (с небольшим ускорением), и ИВ, соответствующую ускоренному развитию трещины, с резко возросшим ускорением (рис. 3). Во многих случаях в расчеты на долговечность работы материала с трещиной следует брать не величину циклической вязкости разрушения Kf , характеризующую катастрофическую ситуацию, а критерий Ка, обеспечивающий определенный запас долговечности, что предотвращает ускоренный опасный рост трещины. Использование критерия Ка при проектировании элементов конструкции полностью отвечает принципу безопасной повреждаемости, новому принципу конструирования [7]. Как отмечает С. И. Кишкина, согласно этому принципу допущение трещины определенной длины уменьшает коэффициент запаса при конструировании, повышая весовую эффективность конструкции, однако возникновение трещины усталости не должно приводить к аварийной ситуации. [c.254]

Задача об определении сопротивления малоцикловому разрушению при температурах более высоких, чем указанные, когда циклические пластические деформации сочетаются с деформациями ползучести, существенно усложняется. В настояш,ее время осуществляются интенсивные экспериментальные исследования уравнений состояния и критериев разрушения при длительном цикличес-ком нагружении в условиях однородных напрян енных состояний при жестком и мягком нагружении. Результаты этих исследований освещены в трудах конференций в Киото (1971), Каунасе (1971), Будапеште (1971), Филадельфии (1973) [1, 3, 6, 7], а также конференций в Лондоне (1963, 1967, 1971), Сан-Франциско (1969), Брайтоне Х1969), Дельфте (1970) и др. Однако несмотря на большой объем экспериментальных работ, пока не удалось разработать общепринятые предложения по кривым длительного циклического деформирования и разрушения это не позволяет перейти к расчетной оценке напряженных и деформированных состояний в элементах конструкций для определения их прочности и долговечности на стадии образования трещин и тем более на стадии их развития. [c.100]

Результаты определения долговечности N = к12 по стадии образования трещины в элементе конструкции из циклически разу-прочняющейся стали при симметричном цикле номинальных напряжений Сп = 8п и теоретическом коэффициенте концентрации напряжений = 3 по перечисленным выше способам приведены в табл. 8.1. [c.240]

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОЛАМЫВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ С ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАРАБОТКОЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ [c.113]

При оценке прочности и ресурса элементов конструкций, работающих в условиях малоциклового нагружения при переменных температурах и сложнонапряженном состоянии, возникают две связанные задачи определение напряженно-деформированного состояния элементов конструкций при работе материала максимально нагруженных зон за пределами упругости, когда развиты упру-гонластические деформации и деформации ползучести, и на базе полученной информации оценка запасов прочности и долговечности при малоцикловом неизотермическом нагружении. Характер протекания процесса деформирования за пределами упругости и циклические деформации, определяющие формирование предельного состояния материала, зависят от режима термосилового воздействия на деталь и параметров термомеханической нагруженности максимальная температура, градиент температур, длительность и форма термического и силового циклов нагружения и др.), а также сочетания нестационарных режимов нагружения в период эксплуатации изделия. [c.11]

Испытания, проводимые с целью выбора материала расчетными напряжениями, исследования возможных конструктивных вариантов производятся на модельных образцах и натурных панелях. Испьггания на усталость элементов конструкции дополняются тензо-метрированием, даннь (и о развитии трещин в элементе, фрактографическими исследованиями изломов, определением механических свойств и усталостной долговечности полуфабрикатов, из которых изготонден элемент. [c.417]

В принципе для определения сроков проведения проверок требуется знание начального размера дефекта в элементе конструкции, длины обнаруживаемой при проверке трещины и критического размера трещины при котором начинается ее неустойчивое распространение, приводящее к разрушению. Кроме того, надо знать связь между ростом трещины и долговечностью или располагать таким графиком зависимости Длины трещины от продолжительности эксплуатации, который показан, например, на рис. 8.31. Пусть aj=0,050 дюйма, adet=0,l5 дюйма, а =1,15 дюйма, тогда с помощью графика на рис. 8.31 сроки проверки при коэффициенте безопасности, равном 2, устанавливаются следующим образом [79. [c.299]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...