Напряжение в конструкции цикла максимальное

Размах напряжений, действующих на рассматриваемый узел, определяется режимом эксплуатационного нагружения конструкции, а максимальные напряжения в цикле равны суперпозиции реактивных напряжений с наибольшими в цикле эксплуатационными напряжениями. Таким образом, роль реактивных напряжений сводится к изменению асимметрии нагружения сварного узла. [c.317]

Основными источниками информации для указанных решений в части определения длительности роста усталостных трещин являются параметры кинетической кривой — показатель степени при коэффициенте интенсивности напряжения (КИН) и коэффициент пропорциональности при КИН. Интегрирование указанной выше зависимости требует использования, хотя бы в наиболее вероятной форме, уровня максимального напряжения и параметров нагружающего цикла. Применительно к реализованному в эксплуатации процессу разрушения материала параметры кинетической кривой оказываются неизвестными даже в наиболее упрощенном случае, когда рассматривается единственное уравнение Париса во всем диапазоне скоростей моделируемого или воспроизводимого роста трещин из анализа поверхности разрушения. Возникает проблема применения на практике тех или иных результатов экспериментальных исследований процесса усталостного разрушения металлов в лабораторных условиях к решению вопросов по определению длительности роста трещин и оценке уровня напряженности элементов конструкций на этапе развития разрушения. [c.188]

С учетом особенностей процессов неизотермического нагружения и деформирования материала в опасной зоне цилиндрического корпуса, а также степени повреждения при наиболее представительных термоциклах режима стендовых испытаний (см. рис. 4.7) образуем типичный схематизированный цикл термоциклического нагружения (рис. 4.36). Он включает наиболее повреждающие циклы первой группы продолжительностью Тщ, т цз и Гц температурного режима, в результате действия которых в опасной точке появляются упругопластические деформации, и циклы второй группы продолжительностью Гц2, Гц4 и Гц5 (штриховые линии), для которых размах термоупругих напряжений в опасной зоне в 2 — 3 раза меньше, чем максимальный размах напряжений для циклов первой группы за характерный период стендовых термоциклических испытаний. Существенно, что циклы второй группы температурного нагружения вызывают только упругое деформирование материала в опасной зоне конструкции. [c.200]

Так как большое число деталей машин и элементов конструкций (вращающиеся валы и оси, подкрановые балки, несущие узлы транспортных установок и т. д.) работает при переменных во времени напряжениях и за весь срок службы число циклов нагружения достигает 10 —10 и более, то наиболее вероятным эксплуатационным повреждением для них оказывается многоцикловое усталостное. Усталостное разрушение начинается обычно в зонах с максимальными амплитудами циклических напряжений или в местах технологических дефектов (поверхностных, сварочных). Трещины усталости при указанных выше базах по числу циклов, возникают и распространяются при номинальных напряжениях ниже предела текучести. Расчетными характеристиками при определении прочности и ресурса в этих случаях являются пределы выносливости и кривые многоцикловой усталости с отражением роли конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов (абсолютные размеры сечений, асимметрия цикла, концентрация напряжений, среда, состояние поверхности и др.) [2, 3]. В связи с разбросом характеристик сопротивления усталости а [c.11]

Таким образом, для прогнозирования термоциклической прочности элементов конструкций необходимо обстоятельное исследование реальной термомеханической нагруженности и получение корректной информации о предельном состоянии материала по критериям усталостного и квазистатического малоциклового разрушения с учетом параметров действительного цикла упругопластического деформирования в максимально напряженных зонах конструкции. [c.29]

Армированные пластмассы работают в широком диапазоне температур с максимальными перепадами от —54 до +121 °С в конструкциях военного назначения и при еще более высоких температурах, если имеются какие-либо дополнительные источники тепла, кроме естественных. Прочность и жесткость обычно не изменяются при низких температурах, а в некоторых случаях даже увеличиваются. При отрицательных температурах полимеры становятся менее гибкими и в результате этого более чувствительными к усталостному разрушению под действием переменных механических нагрузок. Все смолы имеют определенные пределы рабочих температур и разрушаются в большинстве случаев при неправильном подборе матрицы (связующего) для данных температурных условий. Термическая усталость, или многократные циклы нагрев—охлаждение, может вызвать появление локальных механических напряжений в результате последовательных тепловых расширений и сжатий, о явление в случае несовместимости смолы и армирующего материала может оказаться основной причиной разрушения. [c.292]

Описываемые испытания проводились при различных циклах напряжения, что позволило построить диаграммы предельных напряжений как для напряжений в основном материале, так и для напряжений в сварном шве (рис. 8.6). Из этих диаграмм видно, что предел выносливости пластин, сваренных комбинированными фланговыми и лобовыми швами, значительно ниже предела выносливости материала сварных швов. При проектировании такого рода соединений необходимо стремиться обеспечить достаточно большую длину сварных швов и такое их расположение, при котором получилось бы благоприятное распределение напряжений в основном материале, способствующее повышению предела выносливости. Иногда считают, что равнопрочная конструкция соединения, при которой вероятность усталостного разрушения по основному материалу и по сварному шву одинакова, обязательно обеспечивает максимальное значение предела выносливости. Усталостные испытания образцов соединений показывают, что это положение не всегда верно. Во многих случаях дальнейшее увеличение длины или сечения сварных швов за пределами равнопрочности соединения приводило к более выгодному распределению напряжений в основном материале и к повышению прочности соединения при переменных напряжениях. Такая возможность повышения прочности не учитывается действующими рекомендациями и проектированию сварных соединений и не отражена в принятых значениях допускаемых напряжений. [c.202]

Переменная нагрузка способна вызвать разрушение элементов конструкции при напряжении аг.н<От. Зависимость предела выносливости от числа циклов нагружения (кривая Веллера) схематически показана на рис. 11, в. Характерные циклы нагружения — симметричный и пульсирующий — показаны на рис. 11, а и б. Выносливость сильно зависит от отношения максимального н минимального напряжений цикла, т. е. характеристики цикла (рис. 11, г) [c.93]

Для исследования узлов конструкций, которые могли бы испытывать циклически изменяющиеся осевые усилия во всех сходящихся в узле элементах (нанример, узел фермы при совместном действии усилий в поясе и раскосах), в лаборатории ПТМ построена специальная установка [10, 28]. Нагружение производится с помощью кривошипно-шатунного механизма. Максимальная величина регулируемого радиуса кривошипа 20 мм и при этом наибольшее усилие в шатуне 1000 кГ. Установка позволяет осуществлять цикл напряжений с любым заданным коэффициентом асимметрии. [c.150]

Выносливость (усталостная прочность) — способность материала или конструкции сопротивляться действию циклических (повторно-переменных) нагрузок. Критерием оценки циклической прочности является предел усталости, т.е. максимальное значение напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца в течение заданного большого числа циклов при нагружении с заданной амплитудой деформации или напряжения. [c.318]

Специфический характер зависимости значений коэффициентов интенсивности напряжений от размера расслоений создает определенные трудности при проведении испытаний. В отличие от большинства схем, используемых в подобных исследованиях, параметр нагруженности в вершине усталостной трещины (например, КИН) при постоянных номинальных напряжениях меняется весьма незначительно на протяжении всего времени приложения нагрузки. При этом максимальный КИН не обязательно соответствует наибольшему числу циклов и максимальной длине расслоения. Поэтому для изучения скорости распространения расслоений в широком диапазоне изменения КИН требуется большее число образцов. К преимуществам используемой схемы можно отнести ее близость к реальному механизму накопления повреждений элемента конструкции при воздействии циклических нагрузок. [c.252]

Первое условие наилучшего распределения нагрузки заключается в том, чтобы у всех отверстий максимальные напряжения были равны и, следовательно, разрушение у всех отверстий происходило при одном и том же числе циклов. Дальнейшее условие требует, чтобы максимальные напряжения во внутреннем элементе постепенно увеличивались к свободному его концу первое разрушение при этом должно произойти у последнего болтового отверстия, причем окончательного разрушения соединения не будет, так как другие болты воспринимают нагрузку. Эти же две возможности возникают и при распределении нагрузки в растянутых болтах (см. разд. 12.10). Лучшая конструкция соединения должна не только иметь как можно лучшее распределение нагрузки, но и наинизшее возможное максимальное напряжение у отверстий для принятых условий. [c.283]

Оно происходит в результате многократного (циклического) приложения нагрузки. Специфическая особенность усталостного разрушения - возможность разрушения элемента конструкции при амплитудах напряжений, существенно меньших предела текучести о 0() 2- Под циклом нагружения понимают последовательность изменения нагрузки, которая заканчивается первоначальным состоянием и затем повторяется [60] (рис. 2.37). Цикл, например, синусоидально изменяющихся напряжений описывается максимальным циклическим напряжением минимальным циклическим напряжением периодом изменения Т. Обратная величина Т называется частотой изменений /. Амплитуда является переменной составляющей нагружения. Она определяется как -( max min)/2. К числу основных характеристик циклического нагружения следует отнести и среднее циклическое напряжение - ( тах min)/2. Под размахом колебания нагрузки понимают разницу между максимальным и минимальным ее значениями в течение одного цикла = За . [c.59]

В случаях, когда срок службы элемента конструкции, в котором возникают переменные напряжения, ограничен, максимальные напряжения могут превышать предел выносливости они, однако, не должны быть больше предела ограниченной выносливости, соответствующего числу циклов за время работы рассчитываемого элемента. [c.642]

Если на основании анализа условий загружения проверяемой конструкции удается получить зависимость (71), то коэффициент запаса может быть определен как отношение максимальных напряжений предельного и рабочего циклов. Так, в случае, представленном на фиг. 513, коэффициент запаса по разрушению равен [c.723]

Коробчатая конструкция отсека крыла успешно выдержала первые пять испытаний при статическом нагружении, одно из которых было проведено при напряжении, составляющем 73% расчетного для условий комбинированного воздействия изгиба и кручения. Затем были проведены усталостные испытания этой же конструкции па четыре ресурсных срока. Эти испытания состояли из 40 серий по 7000 циклов каждый. В канодой серии, в среднем в 6 циклах, напряжения достигали 80% максимальных. Перед проведением 21-й серии осмотр конструкции выявил появление пустот между стержнем (вертикальной стенкой) из боропластика и титановым наконечником переднего лопнгерона. Было также обнаружено повреждение в корневой части среднего лонжерона. После ремонта обоих поврежденных участков испытания были продолжены и завершены в намеченном объеме (40 комплексов). В декабре 1969 г. при статических испытаниях была достигнута остаточная прочность 120% критической расчетной. Разрушение произошло, как и ожидалось, по нижней крышке панели через крепежные отверстия у средней нервюры. Все испытания были проведены при комнатной температуре. [c.145]

При этом предполагается, что в зонах концентрации напряжений, где, как правило, происходят малоцикловые разрушения, накапливаются в основном усталостные повреждения в результате действия знакопеременных упругопластических деформаций. Вместе с тем в эксплуатационных условиях в результате работы конструкции на нестационарных режимах, в том числе при наличии перегрузок, возможно накопление односторонних деформаций, определяювцих степень квазистатического повреждения и влияю-ш их на достижение предельных состояний по разрушению. Для обоснования методологии учета накопления конструкцией (наряду с усталостными) квазистатических повреждений по результатам тензометрических измерений требуется решение прежде всего вопросов расшифровки показаний датчиков с целью воспроизведения истории нагруженности в максимально напряженных местах конструкции и оценки малоциклового повреждения для эксплуатационного контроля по состоянию. Малоцикловое повреждение может в общем случае оцениваться по результатам измерений, выполненных обычными тензорезисторами, но с расширенным диапазоном регистрируемых деформаций (до величин порядка нескольких процентов), характерных для малоцикловой области нагружений. Исследование [20] выполнялось в Московском инженерно-строительном институте и Институте машиноведения на базе разработанных в лаборатории автоматизации экспериментальных исследований МИСИ специальных малобазных тен-зорезисторов больших циклических деформаций. Аппаратура и методика эксперимента подробно описаны в [229]. На серийной испытательной установке УМЭ-10Т с тензометрическим измерением усилий и деформаций, а также крупномасштабным диаграммным прибором осуществлялось циклическое нагружение цилиндрических гладких образцов по заданному и, в частности, нестационарному режиму. Одновременно соответствующей автоматической аппаратурой производилась регистрация истории нагружения с помощью цепочек малобазных тензорезисторов, наклеенных на испытываемый образец. Сопоставление показаний тензорезисторов с действительной историей нагружения и деформирования образца, регистрировавшихся соответствующими системами испытательной установки УМЭ-10Т, давало возможность определить метрологические характеристики датчиков и особенности их повреждения в условиях малоциклового нагружения за пределами упругости. Наиболее существенными особенностями работы тензорезисторов в условиях малоциклового нагружения оказываются изменение коэффициента тензочувствительности при высоких уровнях исходной деформации и в процессе набора циклов нагружения, уход нуля тензорезисторов и их разрушение через определенное для каждого уровня размаха деформаций число циклов. [c.266]

Развитие этих деформаций и повреждений по мере накопления числа циклов зависит от таких важных факторов, как уровень эксплуатационных нагрузок, циклические свойства материалов, максимальные температуры и длительность нагружения в цикле. Если температуры эксплуатации сравнительно невелики и не связаны с образованием статических и повторных деформаций ползучести, то в разрабатываемых методах расчета конструкций на малоцпк-ловую прочность температурно-временные эффекты не учитываются. Это обстоятельство позволяет существенно упростить методику расчета в расчете прочности и долговечности в качестве исходных для заданного режима эксплуатации устанавливаются амплитуды местных, упругопластических деформаций (или местных условных упругих напряжений), коэффициенты асимметрии цикла и число циклов нагружения. Расчет сводится [c.213]

Рассмотрим вопросы прочности и особенности условий разрушения. В общем случае процесс длительного малоциклового нагружения сопровождается накоплением односторонних деформаций, вызываемых циклической анизотропией свойств материалов, асимметрией цикла нагружения (по напряжениям, длительностям выдер-л<ек) и т. п. Когда процесс накопления односторонних деформаций выражен, наблюдается так называемый квазистатический тип малоциклового разрушения с характеристиками пластичности,, соответствующими условиями статического (однократного) нагружения до разрыва. Как правило, в конструкциях за пределами упругости работает материал только в зонах максимальных напряжений. За счет стесненности пластических деформаций в большинстве случаев нагружения накопление односторонних деформации подавлено или отсутствует. Под действием циклических деформаций развиваются иоврех дения, приводящие к малоцикловому усталостному разрушению, когда в зонах максимальных циклических деформаций образуются макротрещины усталостного типа. [c.95]

Выполненный к настоящему времени большой цикл работ по исследованию напряженного состояния несущих элемен,тов реакторных конструкций при стационарных и нестационарных режимах показал, что при соответствующем конструировании теоретические коэффициенты концентрации напряжений в зонах патрубков могут быть снижены до 1,6-2,0. Максимальные местные напряжения возникают при нестационарных аварийных режимах и наибольшие значения теоретических коэффициентов концентрации (а = 3 4,5) получаются для наклонных неусиленных патрубков в крышках и днище, а также в основании витков резьбы шпилек для крепления крышек. [c.76]

При малоцикловых нагрузках (если расчетное число циклов нагружения находится в пределах 10 .. 10 ) производится расчет конструкции на мапоцикловую усталость. Максимальные амплитуды условных упругих напряжений в элементах крышки и решетки, вычисленных, как описано выше, с учетом соответствующих коэффициентов концентрации напряжений, не должны превышать допускаемой амплитуды приведенных упругих напряжений, определенной в соответствии с ГОСТ 25859. [c.382]

Рекомендованные в методике опытные значения пределов выносли ности сплава АМг61 по сравнению с аналогичными значениями, полученными в сопоставимых условиях и при одинаковых значениях N0, в 2,4 раза ниже, чем у стали Ст. 3. Испытания при трех значениях г позволили обосновать. зависимость предела выносливости Очк от среднего напряжения циклов а . Было исслеДовано влияние на усталостную прочность элементов металлических конструкций предварительного однократного статического нагружения высокими нагрузками, что соответствует условиям инспекторских испытаний кранов с динамической и статической перегрузками и двухступенчатого циклического нагружения, соответствующего принятой в краностроении упрощенной гистограмме, состоящей из большого числа циклов нормальных нагрузок рабочего состояния и малого числа циклов максимальных нагрузок рабочего состояния (резкие пуски и торможения механизмов и т. д.), причем в последнем случае учитывается повреждающее влияние максимальных нагрузок рабочего состояния, проявляющееся в снижении исходного предела выносливости элемента соединения. [c.382]

Экспериментальные зависимости типа max—X объединяют в сущности три величины температуру, напряжение (деформацию) и число циклов поэтому каждое значение одной из этих величин, например число циклов, соответствует некоторому сочетанию двух других. Для расчетов часто необходимо для одного и того же значения температуры иметь зависимость амплитуды напряжения или деформации от числа циклов. В связи этим наряду с зависимостями max—N, имеющими значение при выборе материала и предварительной оценке термостойкости конструкции, используют кривые термической усталости, построенные при постоянной максимальной температуре цикла и варьировании нагрузки (амплитуды деформации). Такие зависимости обычно называют кривыми термической усталости и представляют в двойной логарифмической системе координат IgAe— g N. Их можно построить для различных значений длительности выдержки в цикле нагрева, т. е. по параметру tg. [c.54]

Задача, следователь , сводится к уравнению (4.18), в котором на этот раз Xi, pi — максимальные значения объемных и поверхностных сил, а напряжения о, определяются объемлющей эпюрой тепловых напряжений соответственно условию [(4.16). Уравнение (4.18) в этом случае иллюстрирует снижение несущей апособности конструкции в связи с воздействием температурных циклов. Как будет показано в следующих главах, это снижение для реальных конструкций типа турбинных дисков, пластин и оболочек часто оказывается существенным. [c.117]

Для инженерных расчетов долговечности конструкций применяют численные методы определения полей напряжений и деформаций, реализуемые с помощью ЭВМ на базе соответствующих расчетных процедур для установления максимальных напряжений и деформаций в зонах концентрации напряжений используют интерполяционные, зави-О1М0СТИ, а также прочностные характеристики, полученные в результате базовых экспериментов. Необходимо учитывать зависимость характеристик сопротивления деформированию и разрушению от формы циклов нагруз и и температуры. [c.3]

Выносливость (усталостная прочность) — способность материала или конструкции сопротивляться действию циклических (повторно-неременных) нагрузок. Критерием оценки циклической прочности является предел усталости, т. е. максимальное значение напряжения цикла, при действии которого не происходит усталостного разрушения образца в течение заданного большого числа циклов нагружения. Критерием оценки циклической прочности может быть также разрушающее число циклов при нагружении с заданной амплитудой деформации или напряжения. [c.280]

Вместе с тем для реальных элементов сложных пространственных трубных систем, например паропроводов или поверхностей нагрева котлов, указанный случай не является предельным по деформациям. В результате тепловых деформаций сопряженных с рассматриваемым элементом деталей трубной системы в нем могут возникнуть такие условия нагружения, при которых, с одной стороны, механическая циклическая деформация будет превышать по величине стесненную термическую, а, с другой стороны, наибольшая деформация растяжения будет иметь место при максимальной температуре термического цикла. Подобные условия нагружения могут возникать также в локальных пластически деформированных зонах сосудов давления и других деталей с конструктивными концентраторами напряжений при циклическом изменении температуры окружающей эти зоны упругодеформи-рованной мембранной части конструкции. [c.19]

Прн испытании несущего металлического винта вертолета Сикамор в сечении лопасти получены максимальные изгибающие переменные напряжения 2,97 кГ1млА. Частота изменения этих напряжений равнялась числу оборотов винта, т. е. за час работы напряжения имели около 6-10 циклов. Кроме изгибающих нагрузок, элементы конструкции лопасти воспринимали повторные центробежные нагрузки, создающие за полет напряжение, изменяющееся от О до 5,5 кГ1мм . [c.109]

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]

Малоцикловое нагружение характерно также и для судовых конструкций. Систематизация и обобщение амплитудных и фазовочастотных характеристик различных волновых нагрузок показали, что при нормальных ква-зистационарных процессах волнения максимальные нагрузки на корпус судна возникают при усредненной интенсивности волнения при более интенсивном волнении за счет снижения скорости движения нагрузки уменьшаются. При максимальных нагрузках от волн в зонах концентрации напряжений (узлы пересечения продольных и поперечных связей, места примыкания элементов боковой обшивки к днищу, отверстия под люки и т.д.) возникают циклические упрутопластические деформации, вызывающие образование трещин при числах циклов N в пределах 10 -10 Для крупных рефрижераторов эти нагрузки на1 сладываются на медленно протекающие тепловые процессы, вызывая существенное изменение асимметрии цикла напряжений, [c.72]

В работе [213] предложен феноменологический метод определепия числа циклов задержки при программном нагружении на двух уровнях и показана возможность применения этого метода для прогнозирования живучести конструкций из ряда материалов титановых и алюминиевых сплавов, углеродистых и нержавеющих сталей. Предполагается, что эффективное значение размаха коэффициента интенсивности напряжений АКэф = А/Сн-ЛГн тах//Св max (где max, Ки, /Св max— максимальные значения и размах коэффициента интенсивности напряжений на низкой и высокой ступени нагрузки) однозначно опреде- [c.172]

Принципиально иной подход к определению деформаций, напряжений и смещений в условиях приспособляемости упругоидеальнопластической конструкции (лишенный указанных недостатков, но более трудоемкий) развит В. А. Икриным [30, 31, 33]. Исходя из соотношений инкрементальной теории пластичности, при заданных интервалах изменения нагрузок определяется область допустимых состояний конструкции, в которой отыскивается траектория деформирования, доставляющая максимум перемещению рассматриваемой точки (при некоторых программах нагружения оказывается возможным найти точное значение перемещения). Весьма существенно, что данный метод (в отличие от рассмотренных выше) дает конечные значения для перемещений при нагрузках, сколь угодно близких к-предельным по приспособляемости. Его использование позвол ило на примере простейших конструкций установить некоторые особенности процесса приспособляемости (например, возможное несовпадение программ нагружения, определяющих минимальные параметры предельного цикла и максимальные накопленные деформации [30, 33]). [c.33]

Метод максимумов. По методу максимумов (рис. 50) считают число максимумов кривой процесса нагружепия, а за амплитуду цикла принимают максимальное (или минимальное) значение относительно общей средней нагрузки процесса С(,р. Этот метод дает завышенную напряженность конструкции по сравнению с фактической, так как в действительности колебания не всегда происходят относительно общей средней нагрузки. [c.98]

Так например, в ЦНИС МТС для оценки выносливости сварных соединений мостовых конструкций по результатам ускоренных испытаний образцов вибрационной нагрузкой, в качестве критерия достаточной выносливости было принято, что испытываемые образцы должны без разрушения выдержать 2 ООО ООО циклов изменения нагрузки при значении максимального напряжения цикла ст = = 1700 кг1см и характеристике цикла г = 0,2 0,5. [c.61]

Критерий, предложенный ЦНИС МТС для оценки прочности сварных конструкций, не может быть принят по ряду причин. Во-первых, установление для элементов мостовых конструкций абсолютного значения максимальных напряжений без связи с исходными характеристиками металла, из которого они изготовлены, создает большую неопределенность при оценке их прочности в том случае, если кроме различий по форме у них имеется еще и различие в пределах прочности. Во-вторых, при существующих допусках по пределу прочности (для применяемой в сварных мостовых конструкциях стали марки М16С от = 38 кг мм до а , = 45 кг мм ) возможен большой разброс по результатам испытаний. Если при этом учесть отмеченные выше различия по характеристике цикла, то можно установить, что образцы, имеющие значение эффективного коэффициента концентрации напряжений р = 1,36 в отдельных случаях могут быть забракованы, тогда как образцы, имеющие значение эффективного коэффициента концентрации Р = 2,52, при этом могут быть признаны как удовлетворяющие установленному критерию выносливости. [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...