Напряжений концентрация в пластической области

В соответствии с нормами оценка прочности корпусных конструкций проводится, в частности, по такому предельному состоянию, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению. При проведении поверочного расчета (см. гл. 2), позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции, напряжения рассчитываются, кж правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала. Местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. [c.129]

Бесконечная пластина постоянной толщины с отверстием под действием осесимметричного растяжения. В этом случае также имеется [ 1 ] аналитическое решение для упругопластического деформирования пластины, полученное с помощью формул для осесимметричного диска. Случай нагружения растягивающими силами на бесконечности представляет интерес с точки зрения исследования концентрации напряжений за пределами упругости. Так как радиальные напряжения на контуре отверстия равны нулю, текучесть в пластине начинается при достижении кольцевыми напряжениями предела текучести на этом контуре. С учетом коэффициента концентрации в упругой области, равного 2, получаем, что текучесть начинается при внешней нагрузке = 0,5 а , а при увеличении р вдвое, т. е. =а , несущая способность пластины исчерпывается и вся пластина переходит в пластическое состояние. Для случая материала пластины без упрочнения радиус границы Гт, отделяющей упругую область от пластической, определяется соотношением [c.213]

При высокой температуре материалы почти всегда достаточно вязкие и не подвержены хрупкому разрушению. В этих случаях при конструировании должен учитываться рост трещин, возникших в результате ползучести, поэтому необходимо знать действующий механизм ползучести. При ползучести в пластической области, когда величина п численно больше 3, дефекты быстро округляются, поэтому влиянием концентрации напряжений можно пренебречь и время службы изделия может быть предсказано расчетом напряжений в оставшемся сечении. Когда ползучесть реализуется за счет диффузии вещества по границам зерен, и величина п численно равна 1, дефект растет в зависимости от интенсивности напряжения согласно закону [И] [c.45]

КОЭФФИЦИЕНТЫ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В ПЛАСТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ [c.410]

Корпуса современных энергетических установок [1—3] представляют собой ответственные и сложные конструкции, к надежной работе которых предъявляются специальные требования. В соответствии с нормами [4] оценка их прочности проводится по таким предельным состояниям, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению, появление макротрещин при циклическом нагружении, разрушение (вязкое и хрупкое) и др. При проведении поверочного расчета, позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции и определить допускаемое число циклов нагружения и ресурс эксплуатации. Напряжения рассчитываются, как правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. При этом для удобства выполнения расчетов, принятых в инженерной практике, вместо упруго-пластических деформаций рассматриваются условные упругие напряжения, равные произведению этих деформаций на модуль упругости [4]. [c.75]

Все еще не сделана попытка оценить коэффициент концентрации напряжений в пластической области, комбинируя уравнение (7.1) с динамическими диаграммами напряжение — деформация. Такой подход, являясь очевидным выводом из вышеприведенных исследований, должен повышать точность оценки влияния пластического течения на предел выносливости надрезанного образца. [c.185]

При этом считаем, что в зоне концентрации деформирование происходит всегда в пластической области, а номинальное напряжение а может быть не только ниже, но и выше предела текучести. [c.209]

Для обоих типов фланцев пластические зоны зарождались на окружности, на которой начиналось отслоение верхней поверхности прокладки. В обоих случаях кольцевые пазы вызывали значительную концентрацию нормальных напряжений, так что в конце концов весь участок прокладки между кольцевыми пазами выходил в пластическую область. Таким образом, выполнялась одна из целей, которая была поставлена при конструировании исследуемых типов фланцев, — зоны пластичности появлялись только на поверхности прокладки, материал которой в обоих случаях был мягче материала корпуса. Расчеты показали, что при задании внутреннего давления пластические деформации для обеих конструкций фланцевых соединений оставались постоянными, т. е. не наблюдалось увеличения зон пластичности. [c.40]

Концентрация напряжений на статическую несущую способность вала из пластичного материала (стали) существенного влияния не оказывает. Обычно в зоне повышенных напряжений материал пластически деформируется без образования трещины распределение напряжений выравнивается, а пластическая область занимает весьма малую долю сечения и длины вала. Весь остальной объем вала за пределами этой зоны находится в упругом состоянии, и несущая способность сохраняется практически до тех же значений нагрузок, что и при отсутствии концентрации. Это позволяет в расчетах на статическую прочность не учитывать концентрации напряжений. [c.90]

Оценка несущей способности элементов конструкций при малоцикловом нагружении требует, с одной стороны, решения соответствующих краевых задач о полях упругопластических деформаций в зонах концентрации напряжений и с другой — разработки соответствующих критериев разрушения. Реш ение такого рода задач обусловливает также изучение связи напряжений и деформаций с числом циклов нагружения в пластической области. В ряде случаев для описания уравнений состояния применяются статистические структурные модели [1—5], основанные на использовании функций плотности распределения механических свойств микроструктурных составляющих, причем, сами структуры оказываются в значительной мере схематизированными. [c.22]

Помимо концентрации напряжений, наличие факторов концентрации сказывается в том, что напряженное состояние в областях концентрации уже не соответствует чистому растяжению, а становится объемным (см. ниже). Это обстоятельство сказывается при переходе в пластическую область деформирования, затрудняя пластические деформации и развитие сосредоточенной деформации. Происходящая все же пластическая деформация влечет за собой выравнивание напряжений при этом временное сопротивление, отнесенное к площади нетто,. увеличивается, но характер разрушения приближается к хрупкому. [c.68]

В отличие от надрезанного образца, имеющего исходную концентрацию в упругой области, в шейке растягиваемого образца концентрация возникает при значительных пластических деформациях. Анализ напряженного состояния в шейке растягиваемого образца проведен в работе [11]. В решении используется экспериментально установленное положение о равенстве истинных радиальных и окружной деформаций на каждом этапе развития шейки по всему сечению шейки. Из приведенных на рис. 3.37 результатов видно, что нормальные напряжения максимальны в центре образца, а наибольшие касательные напряжения постоянны по сечению. [c.154]

Конечно, порядок приведенных результатов характерен только для материалов малопластичных, чувствительных к надрезу, т. е. для случаев сохранения начальной или близкой к ней концентрации. У образцов из конструкционных сталей и сплавов при испытании до разрушения, после перехода в пластическую область, сильно уменьшается начальная концентрация напряжения и поэтому эти материалы в меньшей степени чувствительны к надрезу, а следовательно, заранее можно ожидать для них меньшего эффекта от введения разгружающих надрезов (табл. 18.1 и 18.2). [c.117]

Как известно, местные пиковые напряжения, имеющиеся в упругой области, сглаживаются при переходе в пластическую область деформаций. Поэтому для мягких сталей, допускающих большие пластические деформации (до 1—3%), концентрация напряжений и изгибные напряжения от внешних нагрузок в ряде случаев не оказывают влияния на прочность конструкций, если нагрузка приложена статически. [c.76]

Поэтому чувствительность металла к концентрации напряжений требует изучения. В специальной литературе ограничиваются обычно рассмотрением концентрации напряжений в упругой области применительно к работе под повторными и вибрационными нагрузками. О концентрации напряжений в пластической области при статическом нагружении до разрушения сведений крайне мало. По нашему мнению, оценка чувствительности металла к концентрации напряжений должна исходить из представления, что разрушающий уровень напряжений в концентраторе достигается в результате пластической деформации. Такой подход позволяет количественно выразить чувствительность к концентрации напряжений в зависимости от параметров деформационной характеристики металла и соотношения 01 и 02 двухосного растяжения [8]. Для этого достаточно данных, получаемых при испытании плоского образца методом гидростатического выпучивания. [c.29]

Отметим также работы по применению метода фотоупругих покрытий к исследованию концентрации напряжений в пластической области [2.2, 2.3, 5.1, 5.2]. [c.280]

В методиках расчета, разработанных Институтом машиноведения АН СССР, сделан ряд допущений и упрощений, позволяющих выполнить расчет прочности и долговечности в рамках инженерных возможностей — с использованием аналитических зависимостей для кривых малоциклового разрушения, базовых статических и циклических свойств материала и схематизированных режимов эксплуатационного нагружения. Расчет местных напряжений и упруго-пластических деформаций проводится на базе коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в упругой области. Эти коэффициенты устанавливаются по теоретическим коэффициентам для заданных уровней номинальных нагружений с учетом сопротивления материалов неупругим деформациям при статическом и циклическом нагружении. Нестационарность режимов нагружения в инженерных расчетах учитывается по правилу линейного суммирования повреждений. Расчеты выполняются для стадии образования трещины в наиболее нагруженных зонах рассматриваемых элементов конструкций. [c.371]

Концентрация напряжений препятствует развитию пластических деформаций по всему объему — происходит локализация пластических деформаций в небольшой области. Поэтому при наличии [c.288]

Исследование циклического разрушения в упруго-пластической области, имеющего актуальное значение для энергетического, транспортного, строительного оборудования и ряда других отраслей, основывались прежде всего па изучении кинетики напряженного состояния по мере накопления числа циклов на основе свойств диаграмм циклического деформирования. Были установлены в силовом и деформационном выражении условия возникновения либо усталостного, либо квазистатического разрушения, предложены соответствующие схемы расчета для эластичного и жесткого нагружения. Показаны особенности влияния циклических пластических свойств на эффект концентрации напряжений для этого случая сопротивления усталостному разрушению. Применительно к циклическому деформированию от повторного нагрева и охлаждения малоцикловое термоусталостное разрушение бы.ло описано соответствующими кривыми усталости в деформационном выражении, полученными для данного температурного перепада, показана применимость критерия октаэдрических напряжений для плоского напряженного состояния в этом случае. [c.42]

Пластифицирующее де/ ствие латунной пленки проявляется в процессе работы прессового соединения. Линия контакта искривляется за счет того, что в приповерхностных областях образуются зоны пластической деформации. Особенно велика зона деформации в области концентрации напряжений — у кромки втулки. На валике, проработавшем 3,3-10 циклов при =210 МПа, слой упрочненного, пластически деформированного материала имел протяженность около 5 мм. [c.152]

В последние десятилетия получили распространение систематические исследования циклической прочности материалов в области малоцикловой усталости (деформации лежат в пластической области), что особенно характерно для зон концентрации напряжений. Однако недостаточно полно изученным остается вопрос о сопротивлении мапоцикповому разрушению при попигармониче-ском нагружении, в том числе при высоких температурах, когда проявление температурно-временных эффектов может инициироваться высокочастотной составляюш ей циклических напряжений. Режимы нагружения, при которых на основной процесс цикличе ского изменения напряжений накладывается переменная состав-ляюЕдая более высокой частоты, свойственны элементам тепловых и энергетических установок, лопастям гидротурбин, лопаткам газотурбинных двигателей и ряду других деталей и узлов. Исследования сопротивления малоцикловой усталости при двухчастотных режимах нагружения выполнялись в весьма ограниченном объеме и без привлечения методов, позволяющих достаточно полно охарактеризовать особенности циклического деформирования материала в упругопластической области. [c.15]

Поскольку в вершине трещины имеет место высокая концентрация напряжений, материал в этой области переходит в пластическое состояние. Возникающее при этом развитие трещии называется квазихрупким разрушением. Это разрушение исследовано Ирвином и Орованом. Соответствующие результаты ближ к реальным, нежели результаты Гриффитса. [c.577]

Хардрат и Омен (1006] показали, что величины коэффициента концентрации напряжений в пластической области, найденные этим способом, превосходно согласуются с экспериментами по статическому нагружению надрезанных образцов, когда пластическая деформация не превосходит 3%. Для усталостного случая Хардратом и другими авторами 1(94] показано, что величина коэффициента концентрации напряжений в пластической области примерно равна эффективному коэффициенту концентрации напряжений для среднего числа циклов (в области от 10 до 10 циклов). Однако один из трех испытанных материалов — закаленная нержавеющая сталь — обнаружил расхождения, которые, возможно, были связаны с механизмом упрочнения в процессе усталостных испытаний. [c.184]

Независимо, Форрест [136] установил величины коэффициента концентрации напряжений в пластической области непосредственно при снятии динамических диаграмм напряжение—деформация и распределения напряжений в упругой области [c.184]

Величина эффективного коэффициента концентрации напряжений для максимального напряжения может быть найдена с помощью диаграммы напряжение — деформация для гладкого образца, что предполагалось Хардратом и другими авторами (см. разд. 7.2) и детально исследовалось К. Ганном [299]. Предполагается, что эффективный коэффициент концентрации максимума напряжений Ksum равен коэффициенту концентрации напряжений в пластической области Крь Это приводит к равенству [c.205]

Основываясь на соотногиении Нейбера для коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в пластической области, можно, зная напряжения, найти и деформации, поскольку их компонентное произведение можно считать постоянным. [c.127]

Рассматривается развитие метода малого параметра применительно к упруго-пластическим задачам теории идеальной пластичности. В настоящее время имеется сравнительно небольшое число точных и приближенных решений упруго-пластических задач теории идеальной пластичности, поскольку возникаюш,ие здесь математические трудности весьма велики. Впервые задачу о распространении пластической области от выреза, вызываюш,его концентрацию напряжений в сечении скручиваемого стержня, решил Треффтц [1]. Он рассматривал уголковый контур и при решении задачи использовал метод конформного отображения. Несколько ранее Надаи [2] была предложена песчаная аналогия, позволившая в соединении с мембранной аналогией Прандтля осуш ествить моделирование задач упруго-пластического кручения стержней. В. В. Соколовский [3] рассмотрел задачу об упруго-пластическом кручении стержня овального сечения ряд решений задач о кручении стержней полигонального сечения был дан Л. А. Галиным [4, 5]. Большая литература посвящена одномерным упруго-пластическим задачам отметим работы [2, 3, 6-8]. Точное решение неодномерной задачи о двуосном растяжении толстой пластины с круговым отверстием было дано Л. А. Галиным [9], использовавшим то обстоятельство, что функция напряжений в пластической области является бигармониче-ской. Там же Л. А. Галин рассмотрел случай более общих условий на бесконечности. Впоследствии Г. Н. Савин и О. С. Парасюк [10-12 рассмотрели некоторые другие задачи об образовании пластических областей вокруг круглых отверстий. [c.189]

Аналитические методы определения напряженно-деформированного состояния в пластической области деформирования сварньи соединений хотя и получили некоторое применение, но дальнейшее их использование вряд ли расширится. Применение этих методов почти каждый раз сопровождается рядом допущений и упрощений, которые приводят к тому, что результаты решения приходится использовать лишь как качественные. Примером, когда решение является точным с позиций теории пластичности, а допущения относятся к фаничным условиям, может служить задача о распределении напряжений в угловом лобовом шве [23]. Угловой лобовой шов бьш представлен как бесконечный клин, нагруженный равномерной нагрузкой д по одной из граней (рис.5.3.1). В этой модели два недостатка. Во-первых, не отражена концентрация напряжений вблизи точки непровара углового шва. Во-вторых, нагрузка д принята равномерной и равной напряжению о в полосе не отражено наличие возможных касательных напряжений между швом и полосой после наступления пластических деформаций в шве. [c.106]

Для пластических материалов вопрос о прочности в условиях концентрации напряжений также далеко не прост. Если разрушению предшествует значительная пластическая деформация в тех местах, где напряжения по расчету особенно велики, то материал перейдет в пластическое состояние, образуются пластические зоны. Напряженное состояние будет пространственным, сложным для его изучения нужно решать пространственную задачу теории пластичности, что удается лишь в немногих случаях. Экспериментальные методы определения напряжений в пластической области весьма сложны, и соответствующие измерения крайне немногочисленны. Таким образом, первая трудность состоит в нахождении величин напряжений при переходе за предел упругости. Вторая трудность заключается в установлении критерия прочности при сложном пластическом напряженном состоянии. Мы вернемся к этим вопросам в главе XVII, предварительно рассмотрев общую теорию напряженного состояния и общие законы пластичности, а пока ограничимся грубой трактовкой вопроса на базе элементарных представлений. [c.69]

Распределение напряжений, соответствующее значениям этих сил, показано на рис. 11.19. За счет местного характера концентрации напряжений, а следовательно, малой по сравнению с размерами полосы области пластической деформации в зоне отверстия и за счет того, что упругодеформиро-ванная часть стержня не позволит свободно развиваться пластической деформации в этой области, состояние стержня при Р( < Рз < Рз < Р,. не опасно и его остаточная деформация после разгрузки будет меньше предельной. Опасное состояние наступит при Р = Р , т. е. при равенстве напряжений Стт во всех точках опасного сечения, так как будет устранено препятствие к свободному развитию пластической деформации в этом сечении и равновесие частей полосы при дальнейшем увеличении силы Р становится невозможным. Составим условие прочности стержня, соответствующее этому состоянию [c.54]

Для определения коэффициентов концентрации напряжений в упруго-пластической области необходимо знать кривую деформирования материала. Методика расчета значения коэффициентов концентрации для указанного случая предложена Л. Б. Гецовым >[28]. [c.131]

Протяженность области концентрации напряжений dg или пластической зоны dp в слоистых композитах с упругими или пластичными матрицами определяет область влияния неоднородности напряженного состояния, вызванной разрушением одного или более находящихся рядом армирующих элементов. Как только произойдет разрушение с образованием трещины, как показано на рис. 4 и 5, напряжения в двух элементах с каждой стороны ее на длине б = 2й возрастут по сравнению с номинальным напряжением всюду вне этой области. Наиболее вероятно, что дальнейшие процессы разрушения будут локализованы в этой полосе длины б и сопровождаться развитием существующей зародьнпевой трещины. Следовательно, как отметили впервые Гюсер и Гурланд [12] и широко использовал Розен с соавт. [30], нагруженный слоистый композит полной длины L можно рассматривать как ряд из п = = ЫЬ статистически независимых соединенных звеньев, как показано на рис. 6, в каждом из которых может независимо происходить зарождение разрушения и процесс его развития. [c.185]

У вершины трещины сразу же после ее возникновения у основания надреза образуется область упругопластнче-ского напряженного состояния. Однако в качестве допущения можно принять, что из-за упрочнения и перераспределения напряжений вследствие пластической деформации у вершины трещины в процессе последующего нагружения реализуется упругое напряженное состояние. В связи с тем, что подсчитать концентрацию напряжения у вершины реальной усталостной трещины очень трудно даже при упругом напряженном состоянии, вместо усталостной трещины удобнее рассматривать полуэллиптический надрез в полубесконечной пластине (надрез-трещина). Глубину такого надреза-трещины принимаем равной глубине трещины h, а радиус равным ро (рис. 27, а). [c.59]

При нагружении пластины с отверстием напряжениями разного знака на границе невозмущенной области (рис. 7.11) концентрация напряжений сказывается в большей степени и зависит от соотношения ру и рх- Такая концентрация при ру=—Рх встречается при кручении полых валов трансмиссии двигателей и в других конструкциях. В этохм случае а =4 при упругом нагружении [15], а при упругопластическом нагружении пластические деформации появляются при меньших (на 40—45%) нагрузках, чем при одноосном нагружении. [c.136]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...