Предел Влияние остаточных напряжений

В случае нафева пластическое затупление трещины начинается при более низком уровне напряжения, поскольку нагрева оказывается достаточно, чтобы частично устранить влияние остаточных напряжений и облегчить начало скольжения в пределах зоны пластической деформации при более низком уровне напряжения. В результате материал способен начать разрушения при более низком уровне напряжения и не может реализовать свою вязкость разрушения, как это было при комнатной температуре. [c.562]

Теоретическая разработка вопроса о влиянии остаточных напряжений, возникающих при поверхностном пластическом деформировании, на сопротивление усталости была сделана И. В. Кудрявцевым. Показано, что относительный предел выносливости, измененный под воздействием остаточных напряжений, может быть определен с учетом интенсивности амплитуды цикла напряжений, а также относительных средних напряжений цикла и остаточных напряжений, действующих в тех же плоскостях, что и главные напряжения повторного нагружения. Свойства материала учитываются поправочным коэффициентом, меняющимся от нуля (для пластических материалов) до 0,4 (для хрупких материалов). [c.140]

В случае, если начало эксплуатации экскаватора совпадает с периодом низких температур, следует нагружать металлоконструкции в утепленном помещении, не превышая эксплуатационные пределы для уменьшения влияния остаточных напряжений. [c.85]

Однако, несмотря на эффективность этого метода, отмечаются существенные недостатки, ограничивающие его применение на практике. Во-первых, это — исчерпывание способности материала детали к пластической деформации, а следовательно, ухудшение его пластических свойств, что подтверждается рядом работ, в которых отмечается снижение предела упругого сопротивления образца под влиянием остаточных напряжений. Во-вторых, необходимость применения продольных нагружений, так как деформация изгиба, как показывают опыты, никакой пользы не приносит. Во многих случаях применительно к реальным конструкциям осуществление таких нагружений затруднительно, а иногда просто невозможно. [c.225]

Механизм влияния остаточных напряжений на предел выносливости наглядно виден из диаграммы Хэя (рис. 5). [c.58]

Проанализировав напряженное состояние поверхностного слоя сварных соединений без грата, распределение твердости и микроструктуру металла, можно заключить, что снижение усталостной прочности зависит от растягивающих остаточных напряжений. Изменение предела усталости сварных соединений в связи с влиянием остаточных напряжений может быть определено следующим аналитическим выражением [c.188]

Кравченко Б. А. Влияние остаточных напряжений на предел выносливости жаропрочного сплава ЭИ 4375 и титанового сплава ВТЗ-1. — Труды Куйбышевского авиационного ин-та , 1963, вып. 18, с. 59—66. [c.242]

Последнее обстоятельство является особенно существенным. Во многих случаях остаточные напряжения в зонах концентраторов сохраняются без изменений даже после нагружения детали до пределов, близких к пределу выносливости или превышающих его. При выполнении сварных швов с небольшими концентраторами роль остаточных напряжений будет также сравнительно небольшой. Если деталь с доброкачественным швом подвергается механической обработке, то усталостная прочность детали будет определяться в основном качеством наплавленного на шов металла и переходной зоны, а влияние остаточных напряжений при этом будет тем меньше, чем мягче и пластичнее свариваемый и наплавленный металл. При недостаточно качественной сварке вредные концентрации напряжений могут возникать в зонах разнообразных дефектов сварки как выходящих на поверхность, так и расположенных в глубине шва. [c.34]

Учет влияния остаточных напряжений. Поскольку предел выносливости материала определяется условием распространения усталостной трещины, находящейся в приповерхностном слое, наличие остаточных напряжений в нем существенным образом отражается на прочности, что давно было замечено и в настоящее время используется для упрочнения деталей [4, 47, 80, 125, 188 и др.]. Однако строгой методики учета влияния этих напряжений на предел выносливости нет. Ниже изложена методика расчета предела выносливости материала при известной эпюре остаточных напряжений у поверхности материала. [c.120]

Кривые 1 характеризуют распределение пределов выносливости по поперечному сечению без учета влияния остаточных напряжений (имеется в виду, что пределы выносливости определены как бы на микрообразцах, вырезанных из различных зон по высоте поперечного сечения образца). Эти графики построены [c.128]

Влияние абсолютных размеров поперечного сечения на эффект упрочнения образцов с концентрацией напряжений зависит от расположения очага зарождения трещины усталости. Если трещина зарождается у поверхности (например, в образцах с повышенной концентрацией напряжений), то эффект упрочнения, очевидно, не зависит от относительной толщины упрочненного слоя и, следовательно, от размеров образца. При средних же уровнях концентрации напряжений эффект упрочнения определяется взаимным расположением эпюр распределения пределов выносливости по сечению (с учетом влияния остаточных напряжений) и распределения рабочих напряжений. [c.132]

Степень влияния остаточных напряжений сжатия растет с увеличением предела текучести поверхностного слоя — того предельного значения, которое они могут достигать в нем. При этом растет не только возможный уровень остаточных напряжений, но и их стабильность в процессе [c.278]

Рассмотрим влияние остаточных напряжений на прочность и выносливость стали. Как известно, остаточными напряжениями 1-го рода называются напряжения, уравновешивающиеся в пределах тела без участия приложенных извне нагрузок. Например, если на поверхности детали, в результате ее обкатки роликами, возникли остаточные напряжения сжатия, то внутри детали должны появиться напряжения растяжения, которые их уравновешивают. [c.134]

J (эта же величина характерна и для многих сварных соединений), а отношение <7ос.т/ -1 может принимать значения от 1 до 1,5 (и более), то можно считать, что растягивающие остаточные напряжения при сварке могут снизить предел выносливости сварного соединения на 20—50%. Известны опыты, подтверждающие столь резкое влияние остаточных напряжений [17]. Снижение предела выносли-всх ти до 50% может наблюдаться при неблагоприятном сочетании остаточных напряжений и рабочих напряжений, а также вида и формы сварного соединения и других факторов, определяющих степень влияния остаточных напряжений. [c.377]

В зависимости от рея има поверхностной обработки величина остаточных напряжений сжатия и глубина их распространения могут суш ественно изменяться. Положительное влияние остаточных напряжений сжатия может быть объяснено на основе рассмотрения диаграмм предельных амплитуд напряжений (см. рис. 23), когда наличие средних сжимаюш,их напряжений приводит к увеличению амплитудного значения предела выносливости. Действие остаточных напряжений в этом случае аналогично действию средних напряжений и их влияние проявляется более существенно для хрупких материалов, чем для пластичных. [c.53]

Упрочнение и остаточные напряжения в поверхностных слоях обработанной детали наряду с шероховатостью влияют и на предел выносливости детали. Чем меньше шероховатость обработанной поверхности, больше глубина и степень упрочнения, а также остаточные напряжения сжатия в поверхностных слоях обработанной поверхности, тем выше предел выносливости детали остаточные напряжения растяжения в поверхностных слоях снижают предел выносливости. Остаточные напряжения сжатия уменьшают влияние коррозии на деталь. [c.57]

С помощью термообработки можно в широких пределах изменять структурное состояние и механические свойства металлических материалов. При отсутствии четко выраженных аномалий, как правило, термообработка оказывает на усталостную прочность примерно такое же влияние, как на предел прочности и твердость, при этом отношение предела вьшосливости к пределу прочности имеет линейную зависимость и зависит от структуры. Отклонения от этого правила наблюдаются у высокопрочных материалов их можно, вероятно, объяснить влиянием остаточных напряжений, концентраторов напряжений, возникших при обработке поверхности, и неблагоприятными структурными изменениями. У углеродистой стали наиболее высокая усталостная прочность наблюдается у образцов со структурой мартенсита отпуска, а характеристики усталости мартенситной структуры с доэвтектоидным ферритом уступают характеристикам циклической прочности нормализованных образцов. Термическая обработка, изменяя [c.228]

ЛИЙ, определяемых при раскрытии статической неопределимости расчётом и действительным значением этих усилий, благодаря отклонениям расчётной схемы от фактической, отклонениям в величинах монтажных натягов, жёсткостей и т. д. в) разница в величине рассчитываемых и действительных напряжений благодаря несоответствию напряжений, даваемых формулами сопротивления материалов, фактическому их распределению, недостаточное соответствие данных о концентрации действительным очертаниям рассчитываемых деталей, а также вследствие влияния остаточных напряжений, напряжений от колебаний и ударов, обычно не учитываемых в расчёте. Эти отклонения в нагрузках, усилиях и напряжениях характеризуются сомножителем п. величина которого, ири использовании более достоверных методов определения усилий и напряжений (теоретических и экспериментальных), должна находиться в пределах 1,0 —1,5, при менее достоверных способах определения напряжённости, при повышенных требованиях к жёсткости величина п-1 можег достигать значений 2—3 и более. [c.384]

Предел прочности (временное сопротивление) ч. 1. 66, 75, 333 Предел текучести ч. 1. 66, 75, 77, 113, 242, 261, ч. 2. 18 31, 38, 47, 256, 262, 266, 320, 326, 332—333 — Влияние остаточных напряжений ч. 1. 294—2% [c.363]

Предел упругости ч. 1. 66, 290, 333, ч. 2. 265, 326 —Влияние остаточных напряжений ч. 1. 294 [c.363]

Проведя анализ влияния остаточных напряжений на усталостную прочность, И. В. Кудрявцев [213] предложил выражение, позволяющее оценивать изменение предела выносливости в зависимости от интенсивности остаточных напряжений. Это выражение можно распространить и на случай внешних напряжений. [c.185]

И. В. Кудрявцевым установлено, что остаточные напряжения влияют на усталостную прочность деталей в том случае, если металл, из которого они изготовлены, имеет разную прочность при растяжении и сжатии что остаточные напряжения растяжения в меньшей степени снижают усталостную прочность, чем аналогичные по величине сжимающие напряжения ее повышают что степень влияния остаточных напряжений на предел выносливости зависит не только от их знака и величины, но также и от их характера (линейные, двухосные, объемные) что остаточные напряжения оказывают большее влияние на изменение предела выносливости при изгибе, растяжении и сжатии и в меньшей степени при кручении. [c.55]

Рассмотрено применение метода конечных элементов для расчета термических усадочных напряжений ) в композитах. В введении отмечено, что большинство ранее предложенных методов основано на линейном подходе. Это приводит, как правило, к завышенной оценке уровня усадочных напряжений. Основной источник ошибок заключается в неучете ползучести полимерной матрицы. В этой главе остаточные напряжения, рассчитанные с учетом ползучести матрицы, сравниваются с соответствующими напряжениями, полученными в предположении об отсутствии ползучести. Показано влияние температурного режима цикла отверждения на напряженное состояние композита носле завершения технологического процесса. Рассмотрены такие ситуации, когда превышение остаточными напряжениями пределов текучести одной из компонент композита приводит к изменениям его деформативных свойств. Дана оценка влияния остаточных напряжений на неунругое поведение композита. [c.249]

При анализе закономерностей изменения пределов выносливости по трещинообразованию и разрушению от термической обработки и поверхностного наклепа необходимо учитывать следующее. Пределы выносливости материала зависят от его свойств, величины и распределения остаточных напряжений термического или механического происхождения, а также формы концентратора напряжений (наличия нераспространяющихся трещин в исходных острых надрезах). В связи с этим при сравнении пределов выносливости по трещинообразованию различных материалов, полученных на одинаковых образцах, необходимо иметь в виду следующее. Различие в пределах выносливости может быть следствием того, что для одного материала выбранный концентратор напряжения имеет закритическое значение теоретического коэффициента концентрации напряжений (аа>асткр) и в нем имеются нераспространяющиеся усталостные трещины, а для другого материала концентратор тех же размеров имеет докритическое значение этого коэффициента (ао<аокр) и в нем нет нераспространяющихся трещин. Наличие в зоне надреза остаточных сжимающих напряжений термического происхождения снижает влияние остаточных напряжений, возникающих в результате последующего поверхностного наклепа, так как возможности увеличения сопротивления усталости за счет этих напрял<ений уже в какой-то мере исчерпаны. Так, для стали 08 после закалки и старения (см. рис. 61, а) наблюдается отклонение от полученной зависимости, которое можно объяснить следующим образом. Термическая обработка приво- [c.151]

Основную роль в увеличении сопротивления малоцикловой усталости играют возникающие при поверхностном наклепе благоприятные остаточные напряжения сжатия. Вместе с тем необходимым условием при выборе режимов поверхностного наклепа при малоцнкловой усталости является сохранение в поверхностном слое достаточной способности материала накапливать пластические деформации. Влияние остаточных напряжений от поверхностного наклепа проявляется при малоцикловых нагружениях в ослаблении процесса накопления односторонней пластической деформации и в задержке развития трещин малоцикловой усталости. Влияние изменения прочностных свойств поверхностного слоя в определенных пределах проявляется в увеличении разрушающих напряжений. [c.165]

Таблица 22. Данные исследования влияния остаточных напряжений на предел выносливости образцов из стали 20X13

При рассмотрении вопроса о влиянии остаточных напряжений на прочность и на выносливость стали важно иметь представление о их стойкости. Стойкость остаточных напряжений при комнатных температурах очень высока и зависит от времени, свойства металла и величины остаточных напряжений. Л. А. Гликман 120] считает, что при очень длительном времени при комнатной температуре можно ожидать снижения остаточных напряжений для сталей не более чем на 5—8%, а при 150° С — на 15—20%. Снижение остаточных напряжений становится заметным лишь при температуре, большей 300° С. Нагружение деталей, имеющих остаточные напряжения, может вызвать изменение последних. Многократное (до 2 млн. циклов) приложение растягивающих напряжений, имеющих величину 80% от предела выносливости, вызывает некоторое снижение остаточных напряжений в упрочненных обкаткой стержнях. Но и после таких нагружений величина остаточных сжимающих напряжений в приповерхностных слоях стержней не снижалась ниже 35 кПмм [98]. [c.135]

Зависимостью функций i и, 4 от аргумента ао/Е можно пренебречь. Это следует из того, что Оо < а, а величина (т / для всех конструкционных материалов мала ( 0,01). Кроме того, яз предыдущего параграфа известно, что при ао->0 существуют конечные пределы непрерывных функций ai(ao/E, а /Е, v) и 4(ао/ , Gs/E, v). Эти пределы "соответствуют монотонному нагружению при равных нулю начальных напряжениях. Таким Ьбразом, допущение о том, что влиянием. остаточных напряжений на рост трещины можно пренебречь, оправдывается воз-цаожностью замены, непрерывной функции f(e) на f(0), так как Д(0) конечно, а е мало. [c.323]

ЭТОЙ части кривой сомнительна, и поэтому Николс (1966 г.) предложил более реалистичную диаграмму анализа разрушения (рис. 16). Диаграмма важна для иллюстрирования простым способом основных факторов, касающихся хрупкого разрушения. Сравнение диаграммы с результатами исследований разрушений показало, что по отношению к NDT первоначальный размер тре-ш,ины, влияние остаточных напряжений и концентраторов напряжения в зависимости от предела текучести и предела прочности материала могли быть связаны с вязкостью разрушения стали. Исключение составляет серия испытаний, проведенных на цилиндрических сосудах высокого давления с искусственными треш,и-нами. Если сосуды находятся под давлением воздуха, то они разрушаются при температурах выше точки FTP (участок над кривой AT), даже когда номинальное напряжение меньше половины предела текучести материала. Сосуды, находяш,иеся под гидравлическим давлением, разрушаются при указанных на диаграмме условиях. [c.232]

Уэллс, используя разработанное им специальное испытательное устройство (рис. 20), изучал влияние искусственных дефектов в сварных швах и показал, что для данной стали,суш ествует верхний предел температур, при котором хрупкие трещины могли и не инициироваться, и нижний предел, при котором трещины были хрупкими, но либо внезапно останавливались, либо распространялись по всему образцу, в зависимости от напряжения и геометрии искусственных дефектов. Это было показано на диаграмме (Уэллс, 1956 г.), которая являлась, вероятно, прототипом упомянутых ранее диаграмм Кихара и аналитической диаграммы разрушения Пеллини. Уэллс исследовал влияния остаточных напряжений и различных способов снятия напряжений. Он первый разработал способ измерения работы, выполняемой при разрушении, [c.395]

Результат наложения ка переменные напряжения статических напряжений сжатия зависит от температуры и уровня предела выносливости при симметричном цикле. Эффективность сжимающей нагрузки, измеряемая отношением оаМ-ь как показали испытания сплава ХН77ТЮРУ при 250 С значительно выше, чем при 550° С. Отсюда следует, что применение поверхностного наклепа для деталей из сплава ХН77ТЮРУ, эксплуатируемых при 550° С, мен еэф-фективно, чем при т-емпературах до 250 С. Кроме того, длительное действие высокой температуры способствует релаксации и перераспределению остаточных напряжений в поверхностном слое детали. Статические напряжения сжатия компенсируют отрицательное влияние остаточных напряжений второго и третьего рода в высоколегированных сплавах, которое проявляется в понижении сопротивления усталости при нормальной температуре. На рис. 2.36 приведена кривая Wa-i =f( (T-i)> построенная по результатам испытания образцов гладких и с концентраторами напряжений из сплава ХН77ТЮРУ при базовом числе циклов Л б = 2-10 ... 2-10 . [c.69]

Для исследования влияния остаточных напряжений на износостойкость поверхностей, обработанных деформирующи.м протягиванием, была разработана следующая методика. Из средней части по длине втулок, обработанных протягиванием, вырезались кольца шириной 6 = 4 и 10 мм. На кольцах шириной 10 мм определялись тангенциальные остаточные напряжения по методике, описанной в гл. П1. Кольца шириной 4 мл1 в количестве 4 штук испытывались на четырехместной машине трения при вращательном относительном движении. Шероховатость поверхности контртел в этих опытах находилась в пределах v8 в. Опыты проводились с нагрузкой 15 кГ на образец (смазка — веретенное масло 2 (индустриальное 12)). [c.152]

Влияние остаточных напряжений на прочность при статических и динамических нагрузках. В первую очередь выясним действие остаточных напряжений в деталях, работающих при однородном напряженном состоянии. Для этого рассмотрим стержень, кривая деформирования материала которого не имеет упрочнения (рис. 8.17, а). В стержне имеются остаточные напряжения (рис. 8.17, б), и он нагружается растягивающей силой N (рис. 8.17, в и г). Если материал работает в области упругих деформаций, то суммарные напряжения стс получаются алгебраическим сложением остаточных напряжений Оост и напряжений от внешних нагрузок ом (рис. 8.17, в). При некотором значении N напряжения во внешних волокнах достигнут предела текучести. При дальнейшем возрастании нагрузки напряжения в этих волокнах увеличиваться не будут, хотя деформации стержня продолжают расти. В данном случае влияние остаточных напряжений сказалось в преждевременном появлении пластической деформации в наружных (растянутых) волокнах. Если бы на стержень действовала сжимающая нагрузка, то пластическая деформация началась бы в срединных (сжатых остаточными напряжениями) волокнах. Влияние остаточных напряжений сказывается на понижении предела пропорциональности и предела упругости (в некоторых случаях и условного предела текучести). [c.294]

Действие остаточных напряжений, как уже указывалось, аналогично действию постоянных напряжений. На основании теоретического анализа в работе [21] установлена зависимость эффективности остаточных напряжений (в смысле влияния на усталостную прочность) от коэффициента неравнопрочности т)о. Этот коэффициент определяется из сопоставления пределов текучести при осевом статическом растяжении и сжатии. При увеличения коэффициента неравнопрочности влияние остаточных напряжений на усталостную прочность увеличивается. Разница между эффективностью одинаковых по величине растягивающих остаточных напряжений и сжимающих увеличивается с ростом величины т]о. При этом растягивающие остаточные напряжения в большинстве случаев меньше снижают усталостную прочность, чем такие же по величине сжимающие остаточные напряжения. [c.296]

Влияние остаточных напряжений, полученных в поверхностных покрытиях. Большинство распространенных электролитических покрытий существенно снижает выносливость деталей. Работы многих исследователей показывают, что основными причинами снижения выносливости являются растягивающие остаточные напряжения в слое нанесенного покрытия, а также наво-дороживание поверхностного слоя. Основное влияние оказывают растягивающие остаточные напряжения. Так, по данным работы [6], при хромировании с реверсированием тока стали Х12М количество водорода практически не изменилось (26—27 см /г), но предел выносливости повысился на 12,5%. Причиной такого повышения является снижение растягивающих остаточных напряжений вследствие релаксации при реверсировании тока. После твердого никелирования содержание водорода в 2—2,5 раза ниже, чем после хромирования, но усталостная прочность в первом случае существенно ниже, чем во втором. Обьясняется это большими растягивающими остаточными напряжениями при твердом никелировании. [c.301]

При шлифовании прерывистыми и обычными кругами растягивающим остаточным напряжениям 550 и 1000 МПа соответствует снижение предела выносливости до 490 и 380 МПа, Однако с уменьшением числа циклов нагружений степень влияния остаточных напряжений уменьшается. Например, если при 2 X10 циклов нагружений выносливость образцов относительно исходной составляет при шлифовании лентой, прерывистым и обычным кругом соответственно 97, 66 и 53 % (табл. 4.1), то при Л/= 0,6X10 они составляют соответственно 106, 87 и 75 %. Анализ таблицы дает возможность констатировать, что только оптимизация операции шлифования (замена круга лентой) повышает предел выносливостп на 31—49 %. [c.103]

Рис. 104. Влияние остаточных напряжений на предел усталости сплаоп ВТЗ-1

На железнодорожном транспорте легированные стали применяются меньше, чем углеродистые. С увеличением выпуска электровозов и тепловозов, в которых применяется значительное количество деталей, изготовленных из легированных сталей, потребность в них возрастает. Разработка. методов поверхностного упрочнения деталей, применяемых на железнодорожном транспорте, изготовляемых из легированных сталей, приобретает все большее практическое значение. Легирование хро.мом и никелем суш,ественно изменяет природу сталей, а дополнительное насыщение поверхностного слоя углеродом или одновременно углеродом и азотом приводит к образованию структуры, значительно отличающейся по своим свойствам от структуры углеродистых сталей. Химико-термическая обработка (цементация и нитроцементация) легированных -сталей изучалась в большей степени, чем углеродистых сталей обыкновенного качества. Это изучение касалось преимущественно технологии ведения процесса. Влияние процесса цементации на механические свойства стали исследовали И. С. Козловский [46], Ю. Ф. Оржеховский, Б. Г. Гуревич и С. Ф. Юрьев [31]. Они изучали влияние остаточных напряжений на повышение предела вьшосливости при химико-термической обработке. [c.168]

В сварных конструкциях, не лодвергнутых термической обработке для устранения остаточных напряжений, могут встречаться местные пики остаточных напряжений растяжения и сжатия, достигающих уро вня предела текучести материала. Эти остаточные напряжения возникают, в основном, в результате усадки сварных швов при их охлаждении в условиях ограниченной возможности деформации благодаря присутствию смежных частей конструкции, которые не были нагреты при сварке до столь высокой температуры. Относительно влияния остаточных напряжений на сопротивление усталости В течение многих лет высказывались противоречивые мнения [18—20]. Часто возникал вопрос о том, складываются ли остаточные напряжения с напряжениями от внешних нагрузок и при каких условиях остаточные напряжения могут оказывать благоприятное или вредное влияние. [c.54]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...