Сопротивление Влияние остаточных напряжений

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]

Остаточные макронапряжения. Изучая влияние остаточных напряжений на характеристики прочности металлов при любом виде нагружения, необходимо различать влияние остаточных напряжений на сопротивление упругой и пластической деформации и влияние остаточных напряжений на сопротивление разрушению. [c.168]

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]

Повышение сопротивления усталости деталей от цементации объясняется не только повышением прочности (твердости) поверхностных слоев, но также и благоприятным воздействием остаточных напряжений, возникающих в цементованных слоях. При этом влияние остаточных напряжений тем больше, чем резче концентрация рабочих напряжений в деталях. [c.257]

Более резкое проявление масштабного фактора в сопротивлении усталости разнородных сварных соединений по сравнению с основным металлом, по-видимому, может быть объяснено влиянием остаточных напряжений, возникаюш,их после термообработки в разнородных сварных соединениях. [c.40]

Рассмотрим влияние остаточных напряжений поверхностного слоя на сопротивление усталости. [c.60]

При действии растягивающих рабочих нагрузок остаточные напряжения сжатия компенсируют частично наибольшие напряжения в зонах концентрации, что существенно повышает сопротивление усталости, особенно при небольших С увеличением среднего напряжения до = (0,4. .. 0,5) От влияние остаточных напряжений сказывается в меньшей степени и значение снижается. При О,50т появляются зоны концентрации пла- [c.182]

Как правило, остаточные напряжения в зоне сварного шва являются двух- или трехосными с резким градиентом и сложным характером распределения по отдельным направлениям. Механические свойства металла в зоне шва также неоднородны, поэтому и влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости будет различным для разных участков зоны шва. Эти обстоятельства весьма затрудняют применение расчетных методов для количественного определения влияния остаточных напряжений на сопротивление усталости сварных соединений. [c.34]

Непровары, включения и особенно наличие сварочных трещин могут вызывать большую концентрацию напряжений. Понижение сопротивления усталости за счет концентрации рабочих напряжений в значительной степени будет зависеть от одновременного влияния остаточных напряжений. Если опасная зона с концентратором рабочих напряжений расположена в области действия остаточных растягивающих напряжений, то суммарный неблагоприятный эффект может быть весьма значительным. И наоборот, — даже большая концентрация рабочих напряжений, приходящаяся на область действия благоприятных остаточных сжимающих напряжений, может не приводить к заметному понижению усталостной прочности. [c.35]

Влияние остаточных напряжений может проявляться уже при хранении изделия в изотермических условиях, без нагрузки. При эксплуатационном нагружении изделия размерные изменения протекают под действием суммарного поля напряжений — остаточных и возбуждаемых внешними силами, — включая изменение температурного режима. При этом важны соотношения между пиковыми величинами и знаками остаточных ( а также суммы остаточные + действующие) напряжений и прочностными свойствами материала, в том числе — сопротивлением малым пластическим деформациям. Повышение прочностных свойств может быть одним из путей обеспечения постоянства размеров прецизионных изделий. [c.238]

Но качество обработанной поверхности характеризуется не только ее шероховатостью, а также другими факторами, влияющими на работоспособность той или иной детали. Так, износостойкость обработанной поверхности детали (например, при трении стального вала в твердом подшипнике) зависит от шероховатости, степени и глубины распространения упрочнения (наклепа) и остаточных напряжений в поверхностном слое. При этом изменение какого-либо элемента режима резания (например, увеличение подачи), с одной стороны, может снизить износостойкость (вследствие увеличения шероховатости), а с другой стороны — повысить износостойкость (вследствие повышения упрочнения). В зависимости от того, какой из этих факторов будет преобладать, износостойкость с увеличением подачи может или возрастать, или уменьшаться, причем упрочнение поверхностного слоя, полученное в процессе резания, способствует повышению износостойкости только тогда, когда она не сопровождается уменьшением величины остаточных напряжений, которые оказывают на износостойкость наибольшее влияние. Остаточные напряжения снижают подвижность атомов и повышают сопротивление износу (отрыву отдельных частиц металла), причем для повышения износостойкости остаточные напряжения растяжения так же полезны, как и напряжения сжатия. [c.57]

Влияние остаточных напряжений на сопротивление изнашиванию в условиях трения скольжения при вращательном относительном движении [c.152]

Влияние остаточных напряжений на прочность при циклических нагрузках. В настоящее время известно большое количество экспериментальных работ, в которых освещено влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости 11, 21]. [c.296]

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]

Имеющиеся данные позволяют считать, что влияние остаточных напряжений может отличаться в различных случаях в зависимости от материала и геометрической формы элементов конструкции, напряженного состояния, величины напряжений от внешней нагрузки, тина цикла напряжения и, возможно, других факторов. При многих исследованиях испытываемые элементы конструкции подвергались различной термической обработке для устранения остаточных напряжений. В некоторых случаях влияние такой термической обработки на сопротивление усталости оказывалось ничтожным [21]. I [c.55]

Остаточные напряжения. При некоторых испытаниях делались попытки оценки влияния остаточных напряжений на сопротивление усталостному разрушению поперечных стыковых сварных соединений путем устранения остаточных напряжений в сваренных деталях. Термическая обработка для устранения остаточных напряжений, как правило, очень мало изменяла предел выносливости соединений или вовсе не изменяла его как при наличии усиления, так и без него. В некоторых случаях наблюдалось даже небольшое уменьшение прочности соединения. На основании этого можно заключить, что остаточные напряжения в поперечных стыковых соединениях, как правило, оказывают незначительное влияние или вовсе не влияют на сопротивление усталости этих соединений (см. табл. 7.2—7.8). [c.117]

Т р у ф я к о в В. И, Сопротивление сварных соединений усталостным разрушениям с учетом влияния остаточных напряжений. Автореферат докторской диссертации. Киев. Институт электросварки им. Е. О. Патона, 1969. [c.384]

В работе [67] исследовалось влияние остаточных напряжений, возникающих при обработке поверхности, на сопротивление замедленному разрушению высокопрочных хромистых сталей. Экспериментально установлено, что чувствительность к водородному охрупчиванию снижается при наличии остаточных напряжений сжатия в ПС образцов. Продолжительность сопротивления замедленному разрушению материала зависит также от распределения остаточных напряжений в ПС. Время зарождения трещин при испытаниях на замедленное разрушение (в 5% растворе серной кислоты) значительно увеличивается в случае, когда на поверхности возникают большие остаточные напряжения сжатия. На чувствительность к трещинообразованию влияет как уровень, так и толщина ПС с остаточными напряжениями сжатия. [c.98]

На основании экспериментальных исследований И.В. Кудрявцева отмечено [36], что доминирующее значение в повышении сопротивления усталости гладких круглых деталей, изготовленных из конструкционных сталей, принадлежит наклёпу (2/3 общего эффекта упрочнения) и лишь 1/3 эффекта принадлежит действию остаточных напряжений. Позже было отмечено, что положительное влияние остаточных напряжений в опытах И.В. Кудрявцева было занижено, поскольку в ходе исследований остаточные напряжения в силу малого диаметра исследуемого образца снимались не полностью. [c.46]

По имеющимся данным характеристики сопротивления усталости повышаются за счет упрочнения поверхностного слоя вследствие пластической деформации гораздо меньше, чем за счет влияния остаточных напряжений [436, 1217]. [c.146]

Особая роль сварных соединений в вопросах прочности конструкций при переменном нагружении привлекла пристальное внимание многих исследователей к свойствам материала соединения, а также к проблеме влияния остаточных сварочных напряжений (ОСН) на развитие трещин усталости [23, 235, 361]. Первоначально делались попытки методами механики разрушения получить интегральные сведения о сопротивлении [c.196]

Изменение состояния поверхностного слоя. Положительное влияние на стойкость против КР стали типа 18-8 в хлоридах оказывает азотирование [59]. Диффузионное хромирование, сплошные никелевые покрытия также повышают сопротивление КР в различных средах [22, 59]. Хорошие защитные свойства показало алюминиевое покрытие [22]. Обезуглероживание поверхностного слоя коррозионно-стойких сталей также вызывало повышение стойкости против КР. Перспективным способом защиты от КР является создание белого слоя (15—30 мкм) на поверхности стали. Это объясняется более высокой коррозионной стойкостью белого слоя, большой гомогенностью его свойств, а также значительными остаточными напряжениями сжатия в нем [22]. [c.75]

Если рассматривать остаточные напряжения сжатия, возникающие при поверхностном пластическом деформировании, как средние напряжения цикла, то их влияние на сопротивление усталости упрочненных деталей, выражающееся в существенном увеличении разрушающих напряжений, может быть также объяснено увеличением области существования нераспространяющихся усталостных трещин. Действительно, общая диаграмма изменения пределов выносливости сталей, подверженных поверхностному наклепу, хорошо согласуется с экспериментальной диаграммой влияния средних напряжений цикла на область существования нераспространяющихся усталостных трещин. [c.94]

Особенно эффективно ППД для деталей, имеющих различные концентраторы напряжений, в значительной степени снижающие их сопротивление усталости. Объяснение факта большего влияния поверхностного наклепа на сопротивление усталости деталей, содержащих концентраторы напряжений, состоит в том, что благоприятные остаточные напряжения сжатия, возникающие при этой обработке, обладают, как и напряжения от рабочей нагрузки, свойством концентрироваться у выточек, галтелей, пазов и других геометрических элементов детали. [c.138]

Точный платиновый термометр сопротивления, который обсуждался в предшествующих разделах, является тонким и хрупким прибором. Механические сотрясения, даже не столь сильные, чтобы повредить кожух, вызывают напряжения в чувствительном элементе и увеличивают его сопротивление. В некоторых конструкциях термометров повторные сотрясения в осевом направлении могут привести к сжатию витков проволоки и в конечном счете к замыканию между витками. Помимо этих деликатных приборов, существуют также технические платиновые термометры сопротивления, конструкция которых выдерживает использование в нормальных производственных условиях. Выпускается множество самых различных типов технических термометров. Общим для всех них является то, что чувствительный элемент прочно закреплен, а часто просто заделан в стекло или керамику. Это Делает термометр исключительно прочным, но в то же время пбнижaJeт стабильность его сопротивления. Причин относительной нестабильности сопротивления по сравнению с точным лабораторным термометром две. Во-первых, чередование нагрева и охлаждения приводит к тому, что вследствие различия в коэффициенте теплового расщирения у платины и материала, охватывающего проволоку, чувствительный элемент испытывает напряжения, приводящие к изменению его сопротивления, и возникают остаточные деформации, которые также сказываются на величине сопротивления. Влияние механических напряжений можно снять отжигом при достаточно высокой температуре, однако остаточные деформации устранить, разумеется, невозможно. Во-вторых, при высоких температурах происходит изменение сопротивления вследствие диффузионного загрязнения платины окружающим материалом. Хотя воспроизводимость результатов, получаемых с помощью технических платиновых термометров сопротивления, уступает воспроизводимости прецизионных платиновых термометров сопротивления, она существенно лучще, чем у термопар, работающих в условиях технологического процесса. По этой причине многие миллионы платиновых термометров сопротивления используются в технике, промыщленности, авиации и т. д. [c.221]

В табл. 25 приведены данные по влиянию остаточных напряжений, возникающих при различных видах механической обработки в поверхностном слое металла, на сопротивление стали марки ЗОХГСИА к коррозионному растрескиванию (по данным Ажогина Ф.Ф.). [c.99]

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]

К одной группе факторов относятся а) разница в величине нагрузок, вводимых в расчет, и нагрузок действительных (определение последних в ряде случаев затруднительно, например, нагрузки, развиваемые при горячей и холодной обработке металлов, нагрузки на ходовую часть автомобилей, динамические усилия на лопатки турбин и т.д.), разница в величине усилий, определяемых при раскрытии статической неопределимости расчетом и действительным значением этих усилий, благодаря отклонениям расчетной схемы от фактической, отклонениям в величинах монтажных натягов, жесткостей и т. д. б) разница в величине рассчитываемых и действительных напряжений благодаря несоответствию напря,жений, 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, часто не учитываемых в расчете. [c.482]

Труфяков В. И. Сопротивление сварных соединений усталостным разрушением с учетом влияния остаточных напряжений.— В кн. Научные проблемы сварки и специальной электрометаллургии. Доклады Международного симпозиума, посвященного 100-летию со дня рождения Е. О. Патона. Часть 2. Проблемы несущей способности, проектирования и изготовления сварных конструкций. Киев, Наукова думка , 1970, с. 123—132. [c.264]

Наиболее полно исследовано влияние остаточных напряжений на сопротивление стали усталости при циклическом изгибе. Выяснено, что остаточные напряжения влияют на выносливость стали в воздухе тем больше, чем больше разница в прочности стали при растяжении и сжатии. Таким образом, это влияние значительно для твердых сталей и невелико для м гких пластичных сталей. [c.136]

Труфяков В. И. Сопротивление сварных соединений усталостным разрушениям с учетом влияния остаточных напряжений. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук, Киев, Ип-т электросварки АН УССР, 1969, 47 с. [c.390]

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]

При механической обработке вследствие нестабильности процесса резания даже при одних и тех же режимах, геометрии режущего инструмента и обрабатываемого материала, в поверхностном слое образцов могут возникнуть остаточные напряжения как сжатия, так и растяжения и одновременно произойти изменение упрочнения (наклепа). Поэтому использование образцов, в которых на сопротивление изнашиванию одновременно влияет несколько факторов, не позволяет выявить роль каждого из них. Чтобы установить влияние остаточных напряжений на сопротивление изнашиванию металла необходимо сопуствующие факторы устранить или сохранить их постоянными. [c.56]

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]

Старение закаленной стали. Уже при комнатной температуре наблюдаются изменения физических и механических свойств, а также размеров закаленных стальных изделий. На рис. 11 показано изменение электрического сопротивления, а на рис. 12—изменение твердости и сопротивления статическому изгибу при комнатной температуре после длительного хранения [8]. Изменения длины закаленных цилиндров из эвтектоидной стали, по данным С. С. Штейнберга и В. Я. Зубова [8], показаны на рис. 13. Обычно при старении уменьшается удельный объем и увеличивается удельный вес [1]. Однако в высоколегированных сталях, которые содержат много остаточного аустенита, может происходить увеличение объема и уменьшение удельного веса [6]. Изменения линейных размеров не всегда совпадают по знаку и размерам с изменением удельного объема [6]. Кроме того, линейные размеры изменяются неодинаково в разных направлениях [1], что объясняется влиянием остаточных напряжений 1-го рода 19]. Изменения физических и механических свойств закаленной стали прежде всего связаны с неусточивостью мартен- [c.409]

Вторым существенным фактором положительного влияния остаточных напряжения сжатия на сопротивление усталости является то, что они не дают возможность раскрытия поверхностных дефектов в виде макро- и микротре-нщн, блокируют отрицательное действие концентраторов напряжений путем перераспределения напряжений у дна надреза. При этом увеличивается инкубационный период до зарождения трещины и скорость ее последующего распространения. Иногда остаточные напряжения сжатия приводят к закрытию и залечиванию микротрещин в результате диффузионной сварки их краев. Остаточные же напряжения растяжения, наоборот, способствуют раскрытию макро- и микродефектов, проникновению в поверхностные трещины внешней среды, ускоряя коррозионные процессы, увеличивая напряжения растяжения в вершине трещины за счет расклинивающего действия продуктов коррозии и уменьшая в конечном итоге коррозионно-усталостную прочность и стойкость к коррозионному растрескиванию. [c.93]

Влияние остаточных напряжений на живучесть проявляется в большей степени при низком уровне номинальньк напряжений (рис. 14.6.3). Однако особое внимание привлекает тот факт, что роль остаточных напряжений значительно возрастает в области мальк вероятностей разрушения. Так, например, для сплава с низким сопротивлением коррозионному растрескиванию (рис. 14.6.3) существует 5 % вероятности того, что живучесть сварного соединения окажется ниже чем 300-400 циклов. [c.540]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...