Нагрузки в зонах концентрации напряжени

После достижения определенного состояния, соответствующего формуле (233), создаются условия для возможности внезапного хрупкого разрушения благодаря наличию достаточного запаса потенциальной энергии деформации в детали или в системе в целом. Это означает, что при выполнении условия (233) возможно хрупкое разрушение детали, начинающееся от исходного дефекта или вызванное случайной динамической нагрузкой в зоне концентрации напряжений без увеличения внешней нагрузки или остаточных напряжений. [c.351]

В настоящее время, например, аппараты и нефтепроводы рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем они работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того, недостаточная степень подготовки нефти на промыслах способствует коррозионной активности рабочей среды. Циклические нагрузки в условиях коррозионной активности рабочей среды вызывают усиление усталостных процессов и особенно сильно в зонах концентрации напряжений. Это объясняется проявлением локального динамического механохимического эф- [c.365]

Сопротивление малоцикловому разрушению в зонах концентрации напряжения до возникновения трещины связано с упругопластическим перераспределением в них напряжений и деформаций. Один из результатов измерения перераспределения деформаций около поперечного отверстия в пластине из циклически разупрочняющей-ся стали представлен на рис. 5.9. Слева на этом рисунке показаны линии равной деформации трех уровней статической нагрузки, справа —циклической нагрузки (пульсирующий цикл) на стадии возникновения разрушения. Максимальные деформации на контуре отверстия обозначены бтах- [c.90]

Напряжения и деформации в зоне концентрации значительно больше, чем в мембранной зоне. Если даже в мембранной зоне напряжения не превышают предела текучести материала, в зонах концентрации напряжений возможны упругопластические деформации и временные процессы (релаксация, ползучесть). В свою очередь, появление пластических деформаций при нагрузке приводит к возникновению остаточных напряжений и соответствующих им деформаций при разгрузке. [c.11]

В результате чередования нестационарных и стационарных тепловых режимов при эксплуатации в локальных зонах элементов конструкций появляются циклические упругопластические деформации и вследствие этого повреждения малоциклового характера. Местные циклические упругопластические деформации в зонах концентрации напряжений при преимущественном воздействии нестационарной тепловой нагрузки существенно зависят от удельных тепловых потоков, геометрии детали и локальных зон, а также скорости изменения теплового состояния рабочей среды. [c.170]

Рекомендуемый способ определения в зоне концентрации напряжений 1) прилагается наибольшая нагрузка к модели и отмечаете-, место на контуре 2) с применением лупы с 10- или 20-кратным увеличением (снабжается диафрагмой с небольшим отверстием) подсчитываете в отмеченной точке величина г ах точностью до 0,1 полосы, начиная счет с нулевой полосы 3) нагрузка уменьшается ступенями (через i/io V.5 наибольшей нагрузки) и замеряются в той же точке величины т 4) по графику — нагрузка" определяется число полос на [c.526]

Многие детали машин подвержены знакопеременным нагрузкам, что приводит к усталостному разрушению. Причинами, способствующими усталостному разрушению, являются недостаток информации о параметрах материала и отсутствие точных знаний о трехосном напряженном состоянии детали в зоне концентраций напряжений. Сведения об усталостной прочности получают путем испытаний опытных образцов. [c.242]

Метод гальванических покрытий для оценки напряжений при повторно-переменном нагружении и в зонах концентрации напряжений основан на том, что под действием нагрузки в тонких покрытиях, например медных, происходит изменение структуры, проявляющееся в появлении темных пятен. С ростом числа циклов нагружения постепенно увеличиваются размеры и число пятен. Вместо гальванизации поверх- [c.268]

Как видно из рис. 129, с увеличением углового коробления число циклов до разрушения снижается. Однако даже при столь значительном угловом смещении, как 10/400, Соединение выдерживало свыше 10 циклов. Предварительное растяжение однократной нагрузкой несколько повышало долговечность образцов в связи с возникновением пластической деформации в зоне концентрации напряжений. Применение мягкого валика не оказало суш,ественного влияния на сопротивление малоцикловой усталости. Часть образцов имела отклонения от точного размера (поперечное смещение) приблизительно на 3 мм. Для этих образцов было отмечено некоторое снижение числа циклов до разрушения. [c.209]

Предполагается, что низкие отношения условного предела текучести к пределу прочности имеют практическое преимущество в том, что уменьшается влияние случайных остаточных напряжений и вызванных приложенной нагрузкой средних напряжений в зоне концентрации напряжений и тем самым повышается усталостная прочность деталей и машин. [c.78]

Усталостные трещины зарождаются в зонах концентрации напряжений. Напряжения в этих зонах, в отличие от номинальных, называют местными. С ними связано также статическое разрушение деталей из хрупких материалов. Концентрация напряжений может быть вызвана резким изменением формы деталей, прессовыми посадками, местным приложением (концентрацией) нагрузки, неоднородностью материала и другими причинами. [c.46]

Дан ные по сопротивлению усталости могут быть представлены в различном виде. В некоторых случаях указывают предельные напряжения или относительные удлинения. В других случаях указывают предельные нагрузки, изгибающие моменты или крутящие моменты. В тех случаях, когда указывают напряжения, обычно оперируют с номинальными напряжениями, а не со значениями местных напряжений в зонах концентрации напряжений, которые могут быть значительно выше номинальных напряжений. Развитие пластических деформаций и нелинейность зависимости напряжений от деформаций могут приводить к очень большим трудностям при определении местных напряжений при усталостных испытаниях. [c.30]

Аналогичное положение наблюдается при работе конструкций под переменными нагрузками. Разрушение металла в зоне концентрации напряжений наступает при средних напряжениях, меньших 0т. Попытки расчета конструкций под переменную нагрузку по предельному состоянию наступления текучести при статическом нагружении оказались несостоятельными конструк- [c.262]

На фиг. 250, в приведены образцы для испытаний под пульсирующими нагрузками точечных соединений из нагартованной аустенитной стали толщиной 2 мм. Разрушения происходили по основному металлу в зоне концентрации напряжения. При этом отношения пределов выносливости при пульсирующих циклах нагружения к пределам прочности были следующие для основного металла 0,60 для соединений со связующими точками 0,16— 0,30 то же с рабочими точками 0,06—0,08. [c.457]

Методы восстановления работоспособности деталей. В процессе работы машины детали изнашиваются в зоне контакта рабочих поверхностей, при этом изменяются геометрические размеры деталей — увеличиваются зазоры в соединении и из.меняется качественное состояние рабочих поверхностей. В несущих конструкциях при закономерных нагрузках в местах концентрации напряжений могут образоваться усталостные трещины и деформации, что нарушает прочность конструкции, т. е. ее работоспособность. Для восстановления ра- [c.111]

Влияние концентрации напряжений на прочность деталей машин, испытывающих деформацию растяжения (сжатия), изгиба или кручения, проявляется примерно одинаково. Опыты показывают, что для пластичных материалов концентрация напряжений при статических нагрузках не представляет опасности, поскольку за счет текучести в зоне концентрации происходит перераспределение (выравнивание) напряжений. Величина эффективного коэффициента концентрации в этом случае близка к единице. [c.219]

Из анализа графиков рис. 231 видно, что в некоторых случаях при определенном соотношении диаметров D d и малых радиусах закругления р коэффициенты концентрации напряжений могут быть больше трех. Для пластичных материалов при статических нагрузках концентрация напряжений не представляет опасности, поскольку за счет текучести в зоне концентрации происходит пере- [c.237]

Степень влияния местных напряжений на прочность детали существенно зависит от характера нагружения и материала. При расчете конструкции из пластичных материалов, работающей в условиях статического нагружения, местными напряжениями пренебрегают. Это объясняется тем, что при росте нагрузки напряжения в зоне концентрации, достигнув предела текучести, не возрастают до тех пор, пока во всех соседних точках они не достигнут того же значения, т. е. пока распределение напряжений в рассматриваемом сечении не станет равномерным. Иначе обстоит дело при циклически изменяющихся напряжениях. Многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Для оценки снижения прочности вводят эффективный коэффициент концентрации, равный отношению предела выносливости о 1 гладкого полированного образца к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, абсолютные размеры которого такие же, как и у гладкого образца [c.248]

При изгибе, как и при растяжении или кручении, в местах резкого изменения формы или размеров поперечных сечений наблюдается концентрация напряжений. Если нагрузка статическая, то концентрация напряжений в деталях из пластичного материала неопасна благодаря перераспределению напряжений в зоне концентратора вследствие текучести. В случае же хрупких материалов, когда не приходится рассчитывать на ограничение максимальных напряжений, так как уровень последних будет определяться временным сопротивлением материала, при расчете детали на прочность нужно учитывать концентрацию напряжений. [c.284]

Представим себе мысленно, что на продолжении трещины (рис. 634) имеется разрез, на поверхности которого действуют напряжения, возникающие в зоне концентрации от воздействия внешней нагрузки. Тогда искомый поток энергии при продвижении трещины на единицу длины мысленного разреза, согласно схеме рис. 634, определится выражением [c.736]

Наиболее сложная ситуация управления кинетикой усталостных трещин возникает в тех зонах конструкции, где доступа к зоне трещины нет для проведения технологических операций по "залечиванию" или остановке трещины. Применительно к таким ситуациям предложено снижать интенсивность напряженного состояния зон с усталостными трещинами, доступ к которым организационно невозможен без нарущения целостности самой конструкции, за счет усиления близлежащих зон конструкции [71, 72]. Суть таких подходов состоит в снижении концентрации нагрузки за счет передачи нагрузки в зону, удаленную от трещины, где доступ к детали свободен и возможна реализация технологических операций для ее остановки. Наиболее простой операцией является наваривание пластины металла над зоной трещины. Нагрузка, передаваемая через неразрушенную часть металла, будет восприниматься наваренными пластинами, а зона трещины тем самым будет разгружена. [c.444]

Одним из основных вопросов, решаемых при проведении малоцикловых натурных испытаний, является получение данных о напряженно-деформированном состоянии конструкции в зависимости от величины нагрузки и кинетики процесса с числом нагружений. Из известных экспериментальных методов исследования деформированного состояния для применения в натурных малоцикловых испытаниях практически единственно возможным оказывается малобазное тензометрирование. Использование специальных фольговых тензодатчиков с базой 1 мм позволяет измерять (в зонах концентрации) циклические упругопластические де- [c.264]

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]

В результате расчета при 5 = 1 получено, что двухосное НДС вне зоны концентрации напряжений заметно влияет на уровень концентрации напряжений, причем максимум параметра а реализуется при отсутствии поперечной составляющей нагрузки a loi = О (рис. 2.58). [c.114]

При больших нагрузках в зонах концентрации напряжений появляются пластические деформации. На рис. 7.8 показано изменение напряжений Оу в МПа и интенсивности деформаций gi в наиболее нагруженном сечении пластинки 30X30 мм с отверстием, а также изменение нормальных напряжений ае в МПа и интенсивность деформаций вгв на контуре отверстия (материал пластины — сталь 45, От = 650 МПа). Расчет произведен вариационно-разност-ным методом. Штриховыми линиями показано решение упругой задачи, сплошными — расчет по деформационной теории пластичности. [c.134]

При больших нагрузках в зонах концентрации напряжений появляются пластические деформации. На рис. 14 показано распределение напряжений Оу и интенсивности деформаций в наиболее нагруженном сечении растягиваемой пластинки с отверстием в условиях плоского напряженного состояния, а таюке изменение нормальных напряжений (Т0 и интенсивности деформаций в э на контуре отверстия (материал пластийки — сталь 45, 65 кгс/мм ). Расчет напряжений и деформаций произведен вариационно-разностным методом. Из рисунка видно, что при наличии упруго-пластических деформаций (зоны пластичности заштрихованы) максимум напряжений сдвигается от контура отверстия вглубь. Последнее связано с возникновением в глубине зон плоского напряженного состояния с одинаковыми знаками главных напряжений. что затрудняет пластическое течение и делает соответствуюш,ие кольцевые слои более жесткими. [c.556]

Поломка зуба (выламывание углов или целого зуба у основания) является одним из распространенных видов повреждений передач (рис. 20.26). Она происходит в результате больших перегрузок (ударного или статического характера) или чаще от длительной переменной нагрузки, под действием которой в зонах концентрации напряжений образуется и развивается усталостная трещина (или несколько трещин). [c.344]

При больших нагрузках, а также при работе соединений в условиях повышенных температур в зонах концентрации напряжений развиваются деформации пластичности и ползучести. На рис. 4.62 в качестве примера показана схема распределения напряжений под головкой болта Мб из стали 10Х11Н22ТЗМР в условиях идеальной упругости (сплошная линия), пластичности (штриховая линия нагрев до температуры 650°С) и ползучести (штрихпунктирная линия работа при температуре 650 °С в течение 100 ч). На этом же рисунке (справа) показана эпюра осевых напряжений в наиболее нагруженном сечении. Снижение концентрации — сначала быстрое в процессе нагрева, затем медленное при работе — связано с перераспределением напряжений в условиях пластичности и ползучести (рис. 4.63). [c.133]

Для оценки эффективности расчетной модели результаты расчета при нагрузке / ох сравнивали с данными экспериментальных измерений напряжений во фланце с помощью двухосных (с базой 2 мм) и одноосных (с базой 1 мм) тензорезнсторов. Первые устанавливали на конической ступице и трубе, вторые — на поверхностях сопряжений кольца со ступицей и ступицы с трубой, т. е. в зонах концентрации напряжений. [c.317]

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]

Оценка несущей способности элементов конструкций при малоцикловом нагружении основана на анализе напряженного и деформированного состояния в зонах концентрации напряжений (деформаций) с использованием кинетики циклических деформационных свойств материалов по числу циклов нагружения и соот-иетствующих критериев разрушения. Изменение деформационных характеристик зависит как от условий нагружения, так и от структурного состояния материала и может характеризоваться либо увеличением (разупрочняющиеся материалы), либо уменьшением (упрочняющиеся материалы), либо неизменностью (циклически стабилизирующиеся материалы) ширины петли гистерезиса с ростом числа циклов нагружения с заданной амплитудой нагрузки (напряжение) в цикле. [c.6]

При двухосном растяжении и соотношении усилий PJPy = = 2,0, что соответствует напряженному состоянию стенок сосудов, наибольпше напряжения действуют в точке пересечения контура отверстия с осью оу (рис. 3.4). При этом в зоне концентрации напряжений (точка Л2) возникают значительные пластические деформации, область которых на рис. 3.4 заштрихована. Интересно, что для образования такой же зоны пластичности при одноосном растяжении требуется нагрузка, примерно на 20% меньшая, чем в дампом случае. С ростом пластических деформации наблюдается сугцественяое (примерно на 20%) снижение коэ фициента концентрации напряжений по сравнению с одноосным растяжением. [c.88]

Результаты расчета максимальных деформаций в зонах концентрации (рис. 2.60, а) показывают, что соотношения Нейбера (2.150) и Ма-хутова (2.151) практически в равной мере обеспечивают достаточную точность (10-15%) при умеренных нагрузках (Оу < 2,5. .. 3,0). При больших нагрузках наблюдаются систематические отклонения результатов расчета деформаций, полученных с помощью соотношений Нейбера и Махутова, причем в зависимости от уровня концентрации напряжений погрешность определения деформаций может достигать 30 и даже 70 %. [c.116]

Выдержка образца под постоянной нагрузкой приводит к увеличению деформаций и уменьшению значений напряжений в наиболее опасных точках, т. е. в зоне концентрации происходят процессы ползучести и релаксации. При увеличении времени выдержки скорость изменения напряжений существенно уменьшается. Однако и при максимальном времени вьщержки процесс релаксации явно продолжается, в то время как изменение деформаций >1стро прекращается (см. табл. 2.8). Влияние времени вьщержки учитывает показатель упрочнения т, определяемый при степенной аппроксимации в нелинейной части изохронной кривой деформирования по формулам для нулевого полуцикла нагружения ш(0) = g ala )l g(ele )-, для последующих по луциклов т(А ) = lg(5/Sj.)/lg(e/e.f), где и - предел текучести материала и соответствующая ему деформация н -циклический предел текучести материала и соответствующая ему деформация. [c.131]

При больших нагрузках, а также при работе соединений в условиях повышенных температур в зонах концентрации развиваются деформации пластичности и ползучести. На рис. 8.23 показано распределение напряжений в МПа под головкой болта Мб из стали 10Х11Н22ТЗМР в условиях идеальной упругости (сплошная линия), пластичности (нагрев до 650° С, штриховая линия) и ползуче- [c.161]

Как следует из результатов гл. 3-5, обоснованный анализ местных напряжений, оценки прочности и ресурса конструкций АЭС с ВВЭР требует использования уточненных подходов, позволяющих получить распределение напряжений и деформаций в зонах концентрации. Такие подходы оказьшаются необходимыми особенно при температурных нагрузках, когда возникают трудности даже при определении номинальных напряжений вследствие неоднородных температурных полей и теплофизических свойств как по толщине корпуса сосуда давления, так и вдоль их образующей. Эти трудности усугубляются при анализе местной напряженности в зонах концентрации, где при коэффициентах концентрации, превышающих 3 единицы (корпус реактора — патрубковая зона, тройниковые соединения трубопроводов), возможно появление пластических деформаций. В связи с этим условно-упругие напряжения, соответствующие пластическим деформациям, оказьшаются значительно выше упругих, полученных через номинальные напряжения и теоретические коэффициенты концентрации. [c.217]

Метод позволяет иссследовать напряженно-деформированное состояние в плоских и объемных моделях сложных деталей и конструкций с точным воспроизведением формы, размеров, силовой нагрузки, а также условий сопряжения и жесткости. Предусматривается применение значительного числа тензорезисторов, в том числе малобазных (до 0,5 мм) для определения напряжений в зонах концентрации. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...