7 — Критерии при концентрации напряжений

Тенденции развития конструкций по критериям. 1. Обеспечение прочности уменьшение концентрации напряжений, реализация равнопрочности, оптимизация сечений, угловых сопряжений и расположения опор, создание напряжений обратного знака, применение многоконтактных конструкций, выполнение тяжело нагруженных крупных деталей из листов, использование принципа местного качества - упрочнения механические, термические, химико-термические, термомеханические, концентрированными потоками энергии. [c.482]

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

Для суждения о прочности тела недостаточно располагать решением теории упругости о концентрации напряжений около надрезов или трещин. Необходимы еще так называемые критерии прочности, которые устанавливают момент или процесс исчерпания несущей способности материала хотя бы в точке или же, в других трактовках, всего тела в целом. Формулировка этих [c.325]

Расчет тела на прочность неразрывно связан с определением его напряженного состояния. Это необходимо не только с целью нахождения опасной точки и компонент напряженного состояния в ней, но и для суждения о прочности материала в этой точке, так как большинство критериев наступления опасного состояния выражается именно через компоненты напряженного состояния. Для многих практически важных форм тел и схем нагружений напряженное состояние в опасной точке удобно характеризовать коэффициентами концентрации напряжений. Эти коэффициенты представляют собой отношение максимального значения какой-либо компоненты тензора напряжений к соответствующему номинальному значению и, таким образом, выражаются безразмерными числами. [c.331]

Практика эксплуатации реальных деталей показывает, что из-за концентрации напряжений, неточности сборки, влияния среды и т. п. стадия разрушения, состоящая из возникновения и развития трещины, начинается задолго до исчерпания несущей способности детали. При этом прочность материала детали не реализуется. В результате постепенного роста трещины длительность процесса разрушения от начала до полного разрушения занимает 90 % времени жизни детали и более. Вот почему практически интересно не столько наличие трещины, сколько скорость ее роста в lex или иных условиях. В связи с этим основная задача механики разрушения — изучение прочности тел с трещинами, геометрии трещин, а также разработка критериев несущей способности элементов конструкций с трещинами. [c.728]

Применение такого критерия для однородных и неоднородных напряженных состояний позволило охарактеризовать влияние размеров сечений и концентрации напряжений на пределы выносливости в номинальных напряжениях при надлежащем подборе параметров функции распределения. [c.109]

Согласно [51] безразмерное отношение й/г в теории трения и изнашивания является одной из важнейших характеристик. Оно является основным критерием оценки концентрации напряжений и классификации видов фрикционной связи при трении [52]. [c.33]

Несмотря на большое количество предложений, еще не создан критерий чувствительности материала к концентрации напряжений, который бы не имел целого ряда ограничений. [c.120]

Аналитические зависимости между а и Кд при растяжении-сжатии и изгибе учитывают циклическую вязкость материала и градиент напряжений у поверхности надреза [44]. Зависимость величины/С от Од с уменьшением радиуса надреза имеет максимум. Восходящая часть кривой Kg=f(ag) может быть аппроксимирована уравнением Кд =Од V [132], которое справедливо при радиусе надреза рн> рПред =о,1-т-0,Змм (в зависимости от испытуемого материала). Параметр v —величина постоянная для данного материала и может служить критерием чувствительности материала к концентрации напряжений. Он характеризует снижение напряжений в образце в условиях пластической деформации и зависит от пластичности материала. [c.121]

Процесс контактной усталости отличается признаками, характерными для любого вида усталости (образование и постепенное развитие трещин, наличие в ряде случаев физического предела усталости, влияние концентрации напряжений, зависимость долговечности от нагрузки) и некоторыми индивидуальными. К иим относятся специфическое напряженное состояние при контактном нагружении, значительная пластическая деформация поверхностного слоя, явления трения и износа, протекающие параллельно с контактной усталостью, расклинивающая роль смазки, попадающей в трещины, а также некоторая условность критерия разрушения, связанная с тем, что контактно-усталостные выкрашивания в отличие от обычных усталостных разрушений приводят не к внезапным, а к постепенным отказам. [c.272]

Изолинии наибольшего из главных напряжений для тех же четырех значений приложенных нагрузок (шаги № 1, 2, 5 и 10) показаны на рис. 8. Величины этого напряжения были нормированы делением на достигнутую к этому моменту величину приложенной к композиту нагрузки дх- Таким образом, значения, приведенные рядом с изолиниями, показывают уровень концентрации напряжений при данной величине внешней нагрузки. Отметим, что наибольшая величина показанного на рис. 8 главного напряжения (на середине отрезка оси х между волокнами) достигается в точке, не совпадающей с точкой максимума октаэдрического касательного напряжения (поскольку минимальное главное напряжение, которое также вносит свой вклад в величину октаэдрического касательного напряжения, достигает своего наибольшего значения вдали от оси х, в то время как максимальное главное напряжение уменьшается лишь ненамного). Рассматриваемая ситуация является именно тем примером, в котором предсказываемая зона начала пластического течения может зависеть от выбранного частного вида критерия текучести. Выше было указано, что в исследованиях Адамса [1, 2] использовался критерий Мизеса. [c.233]

Чтобы вычислить коэффициент концентрации напряжений в моделируемом композите, армированном волокнами бора, в формулу (26) нужно подставить модуль Ес композита. В данном случае различие между величинами этого модуля для модели и для натуры мало в интервале значений объемной доли волокон от 0,50 до 0,70 оно составляет менее 10%. Коэффициент концентрации деформаций в этом же интервале меняется приблизительно от 4 до 12. Этот факт показывает, что основным критерием прочности в случае поперечного нагружения является максимальная деформация матрицы. [c.516]

Более существенно, что все еще не установлены необходимые и достаточные условия растрескивания частиц и поверхностей раздела, выражаемые через критическую энергию и критическое напряжение, хотя о взаимодействии механики и геометрии двухфазных систем многое уже известно. Можно предположить, что критерии по напряжениям и энергии должны удовлетворяться одновременно, поскольку для того, чтобы трещина могла начинать распространяться, величина наибольшего локального растягивающего напряжения должна быть больше некоторого порогового значения и трещина развивается в частице или вдоль поверхности раздела, только когда накопленная энергия превышает критическое значение. Концентрация напряжений связана с гете- [c.72]

Если главные напряжения известны, их можно использовать в критерии разрушения для сложного напряженного состояния (типа описанного Ву в томе 2), чтобы определить, произойдет ли разрушение. В [22, 23] коэффициенты концентрации напряжений были рассчитаны методом конечных элементов. [c.144]

Выше отмечалось, что для перлитных и аустенитных сталей в критерии прочности типа (4.13) у4о=0,5, а для никелевых сплавов /4=0,9. Это говорит о том, что в обследованных партиях металла сталей эффект влияния внутренних напряжений и локальных пластических деформаций в микрообъемах металла в равной степени отражается на влиянии на разрушение при ползучести 71 и (Т,. Никелевые сплавы представляют более сложный объект. Например, в [75] показано, что легирующие элементы (алюминий и титан) влияют на степень концентрации напряжений на границе раздела фаз из-за различия параметров решетки твердого раствора и вторичной фазы. [c.156]

Анализ влияния технологических факторов на неровности поверхности. Такой анализ можно осуществлять с помощью информации о спектрах неровностей. В этом случае параметром оптимизации служит физически обоснованный параметр неровностей поверхности, характеризующий влияние неровностей данной поверхности на соответствующий эксплуатационный показатель. Например, если эксплуатационным показателем является предел выносливости о 1, то обоснованным критерием оптимизации может служить избыточный коэффициент концентрации напряжений ад. Характер и интенсивность влияния ад на о 1 можно определить, например, по уравнению (197) [c.215]

Андреев А. В. Критерии прочности для зон концентрации напряжений. — М., 1985 (IV кв.). — 12 л., ил. — 1 р. 70 к. [c.135]

Монография содержит оригинальный материал по исследованию деталей машин при сложном напряженном состоянии. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований срезающего сдвига, возникающего в зонах концентрации напряжений. Рассмотрены критерии прочности и показано их применение для зон концентрации напряжений при упругих и пластических деформациях. [c.135]

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]

Сопротивление образованию и развитию трещин малоциклового нагружения в общем случае зависит от циклических свойств металла, режима нагружения и размеров трещин. В работах [1—4] рассмотрены кинетические особенности процессов упругопластического деформирования и деформационные критерии малоциклового разрушения с учетом циклических свойств в связи с анализом условий образования трещин в зонах концентрации напряжений при комнатной температуре. Условия распространения трещин малоциклового разрушения при комнатной температуре с учетом кинетики пластических деформаций в их вершине изучались в работе [5]. В упомянутых работах показано, что долговечность на стадии образования трещин в зонах концентрации напряжений рассчитывается по величинам амплитуд и односторонне накапливав мых местных деформаций с использованием условия линейного суМ мирования квазистатических и усталостных малоцикловых повреждений. Скорости распространения трещин малоциклового нагружения и долговечность на стадии окончательного разрушения вычис ляются по величинам размахов коэффициентов интенсивности деформаций и предельной пластической деформации в вершине трещины. [c.99]

Из сопоставления результатов расчета по уравнениям (14) и (15) для стали типа 18-8 следует, что сопротивление образованию треш ин в зонах концентрации напряжений при симметричном цикле определяется по критерию разрушения при жестком нагружении (уравнение (14)) при теоретических коэффициентах концентрации напряжений более 1,2—1,5 (для одинаковых деформаций нулевого полуцикла). [c.111]

Приведенные выше данные позволяют описать с использованием деформационных критериев разрушения условия образования трещин малоциклового разрушения в зонах и вне зон концентрации напряжений при температурах, когда имеет место сочетание циклических упругопластических деформаций и деформаций ползучести. [c.114]

Шероховатость поверхности. Влияние на усталость шероховатости поверхности, по сравнению с другими параметрами качества поверхностного слоя деталей, наиболее изучено. Однако в большинстве работ экспериментальных и теоретических устанавливается только качественный характер зависимости усталости от шероховатости поверхности и без учета наклепа и технологических макронапряжений, имеющихся в поверхностном слое после его обработки. Усталостные испытания проводили при комнатной температуре и низкочастотном нагружении. Влияние шероховатости поверхности на сопротивление усталости обычно оценивается различными коэффициентами концентрации напряжений, обусловливаемых геометрическими параметрами микронеровностей поверхности. Имеются также эмпирические формулы, устанавливающие зависимость сопротивления усталости от того или иного критерия шероховатости поверхности. Так, например, И. А. Одинг оценивает изменение сопротивления усталости в зависимости от шероховатости поверхности с помощью эмпирического коэффициента, имеющего следующий вид [56] [c.165]

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]

В тонкостенной оболочке, ограниченной жесткими фланцами, зоной концентрации напряжений является место сопряжения оболочки с фланцами (рис. 1.3). Проанализируем долговечность элемента на основании деформационно-кинетического критерия прочности. Применение деформационных критериев для оценки несущей способности и прогнозирования ресурса элементов конструкции, работающих nj i периодической нагрузке, основано на анализе кинетики деформированного состояния и закономерностях изменения циклических деформаций и деформаций ползучести в зоне концентрации и в мембранной зоне. [c.7]

От погрешности определения деформаций зависит точность расчета малоцикловой долговечности на основании деформационных критериев (табл. 2.7). Значения малоцикловой долговечности Nj-, полученные с помощью интерполяционных соотношений для пластины с полукруглым вырезом при а = 2,36 в зоне концентрации напряжений (см. [c.117]

Анализ чувствительности материалов к концентрации напряжений при статическом нагружении, осуществлявшийся ранее непосредственно по экспериментальным данным на образцах с надрезами, благодаря исследованию перераспределения напряжений и деформаций в процессе нагружения проводят расчетными методами на основе силовых и деформационных критериев разрушения. При этом были значительно расширены расчетно-экспериментальные исследования напряжений и деформаций в упругих и неупругих состояниях зон концентрации элементов конструкций — сосудов давления, трубопроводов, дисков, резьбовых соединений. [c.20]

Металлографический анализ показал, что усталостные трещины зарождаются в контактных пятнах и на небольшой глубине в поле действия насадки они распространяются примерно под углом 45° к оси образца, а дальше — перпендикулярно к ней. Поскольку образование и развитие трещин в процессе усталости начинается в местах контакта сопряженных деталей, то на величину снижения выносливости образца под действием насадки должны также влиять твердость и модуль упругости материала насадки, которые определяют радиальные усилия и концентрацию напряжений в пятне контакта, а также критерий износостойкости. [c.144]

Для суждения о прочности тела недостаточно располагать решением теории упругости или пластичности о концентрации напряжений около надрезов или трещин. Необходимы ещ е так называемые критерии прочности, которые устанавливают момент (или процесс) исчерпания несуш,ей способности материала в точке или же, в других трактовках, всего тела в целом. Формулировка этих критериев такова, что соответствуюш ие соотношения обязательно содержат некоторые постоянные материала (или, возможно, образца вместе с испытательным устройством), определяемые экспериментально. К этим постоянным прежде всего относятся такие п вест1[ые механические характеристики материала, как предел текучести, прочности, истинное сопротивление разрыву и т. п., методика определения которых на гладких образцах стандартизована. [c.27]

Эффективный коэффициент концентрации напряжений для одного и того же материала, но при разных формах надреза имеет различные знашния. Разность между /СдИ возрастает с увеличением Од. Поэтому этот критерий может быть использован при одинаковых видах надреза и одинаковых размерах образцов. [c.121]

Полученные опытные значения ff-i были использованы для расчета предложенного в работе [122] критерия чувствительности материала к концентрации напряжений v, учитывающего размеры образца и величину градиента напряжений у поверхности концентратора. Значения v для различных типов надреза существенно различались, поэтому были найдены средние значения V p, по которым рассчитывали значения r i. Опытные rfl i и расчетные o i пределы выносливости для надрезов остротой 1,5 и 0,5 мм оказались близки друг к другу, а для надрезов остротой 0,1 мм расхождение достигало 25% в сторону занижения значений o-i. [c.147]

Для исследования напряженного состояния на поверхности раздела были разработаны аналитические методы. К ним относятся методы механики материалов, классической теории упругости и метод конечных элементов. Метод конечных элементов является наиболее универсальным и охватывает разнообразные граничные условия. Предполагаемая величина концентрации напряжений определяется условиями на поверхности раздела. Теоретические данные показывают, что концентрация касательных напряжений на концах волокон зависит от объемной доли волокна и геометрии его конца. Из этих данных также следует, что радиальное напряжение на поверхности раздела изменяется по окружности волокна и может быть растягивающим или сжимающим в зависимости от характера термических напряжений, а также от вида и направления приложенной механической нагрузки. Следовательно, в обеспечении требуемой адгезионной прочности, соответствующей конкретным конструкциям, существует определенная степень свободы. Наличие пор и влаги на поверхности раздела, так же как и повышение температуры, ослабляют адгезионную прочность, в результате чего снижаются жесткость и прочность композитов. Циклическое нагружение почти не сказывается на онижении адгезионной прочности. Показатель расслоения является критерием увеличения локальных сдвиговых деформаций в матрице и модуля сдвига композита. Этот параметр может быть использован при выборе компонентов материалов с заданной адгезионной прочностью на поверхности раздела, И наконец, следует отметить, что состояние данной области материаловедения [c.83]

Рассмотрено обоснование деформационно-кинетического критерия и изохронных кривых циклической ползучести для аустенитных сталей при различных температурах. Дан приближенный расчет напряженно-деформированного состояния в простейших случаях изгиба и концентрации напряжений. Табл. 3, илл. 20, библ. 29 назв. [c.126]

Критерий Пекле Ре = wxia, где а — коэффициент температуропроводности, выражает отношения условий молекулярного и конвективного переносов тепла в потоке. Конвективный перенос тепла, как известно, связан с движением газа (жидкости) и способствует эрозионным процессам, молекулярный практически не влияет на эрозию. Это является причиной того, что нагрев образцов в печах электрического сопротивления или высокочастотных печах не может промоделировать явлений в поверхностных слоях материалов, находящихся в зонах концентрации напряжений. [c.137]

Этому способствовало также изменение ранее существовавших критериев сравнительной оценки прочности чугуна и стали, когда исходили только из номинальных напряжений, не принимая во внимание местных концентраций напряжений, в ослаблении которых роль чугуна трудно переоценить. Сказанное объясняется структурным свойством чугуна (наличием внутренних надрезов), изучение которого и явилось одной из основных предпосылок для изменения традиционных критериев при сравнительной оценке чугуна и стали. То же свойство чугуна одновременно способствует более равномерному распределению напряжений в металле как при работе деталей хмашин на усталость, так и при вибрации. Кроме того, данное свойство способствует как бы эмансипации предела усталостной прочности чугуна от влияния внешних надрезов как концентраторов напряжений в неизмеримо большей степени, чем это имеет место у стали. В свете новых критериев при сравнительной оценке деталей из чугуна и стали относительно небольшое значение коэффициента удлинения чугуна при растяжении уже не может служить решающим критерием. [c.321]

Возникающие при малоцикловом нагружении деталей в зонах концентрации напряжений местные пластические деформации вьиывают перераспределение напряжений и деформаций и разрушение в условиях нестационарного процесса деформирования. В связи с этим для оценки несущей способности элементов конструкций при наличии концентрации напряжений и деформаций необходим количественный анализ изменения напряжений и деформаций на основании критериев прочности с учетом нестационарности напряженно-деформированного состояния (НДС). [c.4]

Появление знакопеременных напряжений в зоне концентрации сопровождается возникновением циклических деформаций (рис. 1.7, в), превышающих деформации в мембранной зоне (см. рис. 1.7, а и б). Поскольку для зон концентрации напряженний характерны значительные градиенты напряжений и деформаций, а объем упругопластической зоны сравнительно мал, накопление деформаций статической и циклической ползучести ограничено влиянием прилегающих объемов материала модельного элемента, находящихся в упругом состоянии. В этих условиях в зоне концентрации достижение предельного состояния по критериям прочности определяется долей усталостного повреждения, близкой к единице доля квазистатического повреждения вследствие незначительных перераспределения и накопления деформаций, появляющихся только в начальных циклах деформирования, пренебрежимо мала (см. рис. 1.7, в). В этом случае усталостная трещина образуется в переходной от фланца к оболочке зоне, в которой возникают максимальные циклические деформации, обусловленные эффектом концентрации. При этом отсутствуют односторонне накопленные деформации, и трещина распространяется в кольцевом направлении. [c.11]

Для указанных условий деформирования и разрушения долговечность определяют на основании деформационно-кинетических критериев прочности. При расчете учитьшают кинетику циклических и односторонне накопленных деформаций в различных зонах конструктивных элементов, а также изменение механических свойств материала при высокотемпературном малоцикловом нагружении. Определим долговечность элементов конструкций с зонами концентрации напряжений и мембранными зонами при различных режимах длительного малоциклового нагружения, приводящих к усталостным и квазиста-тическим повреждениям. В качестве модельного элемента выберем оболочечную конструкцию с фланцами, работающую при повторном нагружении внутренним давлением при высоких температурах. Предположим, что конструктивный элемент изготовлен из аустенитной стали ее характеристики при статическом и длительном нагружении [c.122]

Экспериментальный материал о рассеянии характеристик сопротивления многоцикловой усталости при стационарном нагружении позволил развить и обосновать критерии подобия усталостного разрушения в вероятностной постановке. В функции распределения пределов выносливости (для заданной вероятности разрушения) были введены средние значения пределов выносливости гладких образцов, теоретические коэффициенты концентрации напряжений, относительные градиенты напряжений, параметры сечений и характеристики чувствительности материалов к концентрации напряжений и абсолютным размерам. Для обосйо-вания этих функций в области малы [c.24]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...