Напряжения местные в зонах концентрации

После выбора основных размеров проводится поверочный расчет, на основании которого уточняется геометрическая форма конструкции. Нормами допускаются для поверочного расчета приближенные методы строительной механики оболочек, пластин и колец с использованием для зон концентрации расчетных и экспериментальных данных по коэффициентам концентрации напряжений. В соответствии с этим принята классификация напряжений по категориям общие и местные мембранные, общие и местные изгибные, общие и местные температурные, местные в зонах концентрации и др. В табл. 3.1 приведены примеры напряжений, относящихся к указанным категориям. [c.44]

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]

Проводя расчет конструкции, работающей в условиях обычного, нециклического нагружения, мы местными напряжениями, как правило, пренебрегаем. И к этому имеются основания. Даже незначительные проявления пластических свойств материала приводят к тому, что в зоне концентрации [c.484]

Производя расчет конструкции, работающей в условиях обычного, нециклического нагружения, мы местными напряжениями, как правило, пренебрегаем. И к этому имеются основания. Даже незначительные проявления пластических свойств материала приводят к тому, что в зоне концентрации напряжений возникают необратимые деформации, не приводящие к образованию трещины, и даже если [c.394]

Это позволяет определить Ke)k так же, как функцию числа полуциклов k, и тем самым охарактеризовать процесс нестационарного циклического изменения наибольших деформаций в зоне концентрации. При этом расчет местных напряжений и д ормаций должен производиться в координатах 5—е (см. рис. 5.1). Амплитуда максимальных пластических деформаций в зоне концентрации составит [c.92]

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]

Степенная аппроксимация диаграмм деформирования оказывается з добной при оценке местных напряжений и деформаций в зонах концентрации. Диаграмма деформирования при исходном статическом нагружении в относительных координатах в упругопластической области описывается уравнением [c.108]

При высоких температурах напряженное и деформированное состояние в зонах концентрации напряжений при длительном статическом нагружении оказывается зависящим от уровня концентрации, номинальных напряжений, сопротивления материала неупругим деформациям и времени нагружения. В связи со сложностью процессов местного деформирования в зонах концентрации пока не получены достаточные для практического использования решения соответствующих краевых задач. Ряд результатов в этом направлении получен в работах [46—48] увеличение скоростей ползучести в зонах концентрации сопровождается уменьшением коэффициентов концентрации напряжений. Более широко для оценки местных напряжений и деформаций при ползучести в зонах концентрации использовались приближенные методы, основанные на кинематических гипотезах или уравнении Нейбера [49—54]. Большие возможности для решения задач о ползучести в зонах концентрации связаны с применением метода конечных элементов и электронных вычислительных машин [55, 56]. [c.111]

Возникновение упругопластических деформаций в зоне концентрации при указанном номинальном напряжении в начале нагружения (т < 0,5 час) приводит к увеличению коэффициента концентрации деформаций к[ примерно на 80 % и снижению коэффициента концентрации напряжений на 50%. При увеличении времени выдержки до 10 час дополнительное повышение к и снижение к составляет около 35%. При длительном циклическом нагружении в условиях концентрации напрян ений в связи с возникновением деформаций ползучести местные деформации с накоплением числа циклов увеличиваются, а местные напряжения уменьшаются. Это приводит к тому, что номинальные разрушающие напряжения и деформации с увеличением числа циклов уменьшаются непропорционально теоретическим коэффициентам концентрации, а отношения эффективных коэффициентов концентрации к теоретическим с уменьшением числа циклов увеличиваются [16, 57, 58]. [c.112]

В связи со сложностью расчетного определения местных напряжений и деформаций в зонах концентрации интегрирование кинетического уравнения (4) для накопленного повреждения оказывается весьма трудоемким. Поэтому для приближенной оценки долго- [c.113]

Суть метода сеток заключается в том, что на поверхность модели, которая обычно изготавливается из того же материала, что и реальное изделие (иногда используется другой материал), наносится сетка с заданными параметрами. В процессе деформирования образца, включая деформирование его поверхности, сетка искажается в той же мере, что и поверхность. Измеряя искажение элементов сетки, можно судить об упругих и пластических деформациях модели. Преимуш,ество метода — наглядность, достоверность, сравнительная простота, возможность исследования всего поля деформации и кинетики процесса пластического деформирования вплоть до разрушения. Возможность перерывов в испытаниях при разных степенях деформации с производством необходимых измерений позволяет установить количественные закономерности местной пластической деформации в различных участках и особенно в зонах концентрации деформации. Имеется также возможность изучения кинетики изменения концентрации напряжений при нагружении образца. Недостатки метода малая чувствительность при измерении деформаций менее 5% возможность изучения деформаций, как правило, только на поверхности. [c.35]

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]

Применительно к зонам концентрации напряжений - отверстиям в крышках и днищах, галтелям в патрубках, опорных буртах и других узлах местные упругие напряжения определялись по имеющимся решениям соответствующих задач теории упругости через теоретические коэффициенты концентрации и номинальные напряжения. Задача конструирования зон концентрации сводилась к тому, чтобы местные напряжения в них также оставались в пределах упругости. [c.30]

В соответствии с нормами оценка прочности корпусных конструкций проводится, в частности, по такому предельному состоянию, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению. При проведении поверочного расчета (см. гл. 2), позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции, напряжения рассчитываются, кж правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала. Местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. [c.129]

Сопоставление [9] решений по уравнениям (7.22)-(7.25) с точными аналитическими решениями (для всесторонне растянутой пластины с отверстием), с многочисленными результатами численных методов (в основном МКЭ), а также с экспериментальными данными, полученными на плоских образцах, сосудах с отверстиями и патрубками, показало удовлетворительную точность в оценке местных напряжений а ,ах и деформаций Стах по уравнениям (7.20) и (7.21) в зонах концентрации при механическом нагружении. [c.221]

Величины и распределения номинальных напряжений являются исходными для определения местных напряжений (механических и температурных) в местах конструктивной концентрации напряжений (выточки, галтели, отверстия, витки резьбы и т. д.). Местные напряжения могут быть оценены на основе обширной справочной информации по теоретическим коэффициентам концентрации напряжений, полученной из решения краевых задач теории упругости, а также из экспериментов (в частности, методом фотоупругости). Значительные возможности в определении местных напряжений в зонах концентрации связаны с расширяющимся применением ЭВМ и численных методов решения краевых задач (методы конечных элементов, конечных разностей, граничных интегральных уравнений). В большом числе случаев местные напряжения в зонах концентрации (с учетом температурных и остаточных напряжений) могут превосходить предел текучести, обусловливая повторное упругопластическое деформирование. [c.10]

Расчет амплитуд местных напряжений Од и деформаций ва в зонах концентрации производится с помощью модифицированной формулы Нейбера [c.108]

По сумме мембранных и местных напряжений в зонах концентрации коэффициенты запаса прочности в 1,3—1,5 раза ниже указанных. [c.120]

Приведенный выше инженерный метод расчета малоцикловой прочности в номинальных напряжениях требует достаточно сложных экспериментальных исследований на натурных узлах и соединениях конструкций в зависимости от целого ряда факторов вида и способа нагружения, характеристик цикла, температуры, технологии изготовления и т. п. В связи с этим упомянутый выше расчет по местным деформациям (см. гл. 1 и 11) является более универсальным, так как он основан на результатах испытаний лабораторных образцов, используемых для оценки прочности конструкций в зонах концентрации напряжений. Применимость деформационных подходов к расчету сварных конструкций определяется наличием данных по теоретическим коэффициентам концентрации напряжений в сварных швах, циклическим свойствам материала различных зон сварного соединения и по уровню остаточных сварных напряжений. В 2 приведены предложения по определению коэффициентов концентрации напряя ений и деформаций в стыковых и угловых швах листовых конструкций. Для стержневых конструкций, выполняемых из фасонного проката, необходимы дополнительные исследования напряжений и деформаций в зонах их концентрации. Свойства строительных сталей при малоцикловом нагружении изучены достаточно подробно, и по ним получены величины параметров для построения расчетных кривых [c.189]

Предельные состояния по образованию трещин при циклическом нагружении могут достигаться в зонах концентрации напряжений от силовых и температурных нагрузок, вне зон концентрации — от действия местных температурных напряжений и напряжений компенсации в компенсирующих устройствах. [c.215]

При определении местных максимальных условных упругих напряжений в зонах концентрации (в отверстиях, резьбах, пазах, галтелях, буртах и усилениях сварных швов и т. д.) учитываются напряжения, указанные в п. 2.3.3 температурные местные напряжения (вне зон действия краевых сил), возникающие в оболочках только вследствие радиальных градиентов температур и разности коэффициентов линейного расширения основного ме- [c.220]

При отсутствии экспериментальных данных (п. 3.2.1) о величинах местных напряжений и деформаций в зонах концентрации в расчет вводятся коэффициенты концентрации напряжений К, равные приведенным теоретическим коэффициентам ( a)np концентрации напряжений, когда значения получаемых местных напряжений и деформаций находятся в пределах упругости. [c.223]

Сопротивление деформированию и разрушению в зонах концентрации напряжений высоконагруженных конструкций определяется местной напряженностью, которая связана с номинальной соответствующими коэффициентами концентрации напряжений и деформаций. Известно [10], что по приведенным номинальным о и местным Ощах напряжениям, определенным по той или иной методике, а также коэффициентам концентрации приведенных напряжений о возможно определение коэффициентов концентрации местных упругопластических напряжений и деформаций в исходном полуцикле нагружения [c.110]

Таким образом, видно, что величины местных напряжений и деформаций в зонах концентрации напряжений в соответствии с изменением при двухчастотном нагружении входящих в уравнения (4.23) и (4.24) параметров процесса деформирования зависят от условий и режима нагружения, и это должно быть учтено при проведении соответствующих расчетов. [c.111]

Как отмечалось в главе 1, переход к расчету по местным напряжениям Отах к и деформациям Стах к В зонах Концентрации (с теоретическим коэффициентом концентрации = 1,2—5) при условиях однократного изотермического нагружения [c.237]

Приведенные выше данные позволяют полностью описать процесс изменения максимальных местных напряжений и деформаций в наиболее нагруженной точке при малоцикловом нагружении. При введении в расчет условной величины равной отношению местных упругих напряжений в заданной точке р к номинальным упругим напряжениям, представляется возможным [4, 5] описать поля напряжений и деформаций в зонах концентрации. [c.239]

Характерно, что малоцикловые повреждения развиваются, как правило, в зонах концентрации напряжений (рис. 1.2) около отверстий, в вершине углового шва, в замковом соединении и отверстий дисков турбомашин [5, 100]. В типичных зонах концентрации напряжений при допускаемых современными методами расчета на прочность номинальных напряжениях развиваются значительные местные упругие и необратимые деформации. Сочетание механического и интенсивного теплового нагружений (7 = 200... 1000° С) приводит к образованию трещин. При интенсивном тепловом воздействии малоцикловые разрушения имеют вид сетки термоусталостных трещин, например, в элементах проточной части авиадвигателя (рабочие и сопловые лопатки, камеры сгорания, элементы форсажной камеры и др.) [10, 75, 100], в элементах конструкций тепловой энергетики [109, 112] и технологическом оборудовании [99, 110]. [c.7]

Местные напряжения (в зонах концентрации) при преимущественном воздействии нестационарной тепловой нагрузки, определяющие возможность накопления малоцикловых повреждений, существенно зависят как от удельных тепловых потоков и размеров детали, так и от интенсивности изменения теплового состояния рабочей среды (теплоносителя). [c.14]

Присутствие концентраторов отнюдь не всегда представляет собой опасность для работоспособности конструкции. Во-первых, влияние концентраторов на деформацию всего упругого тела вследствие их малых размеров незначительно, поэтому при расчете упругих смещений в конструкции влияние концентраторов можно не учитывать. Во-вторых, при статическом однократном нагружении сооружения или механизма, выполненного из пластичного материала, появление текучести в зоне концентратора не представляет опасности. Действительно, остаточная деформация, возникающая в малом объеме перенапряженного материала в зоне концентрации, не может вызвать остаточной деформации всего сооружения и, следовательно, повлиять на его проектные размеры. Эта местная деформация приведет лишь к некоторому изменению картины напряженного состояния в зоне концентрации. В результате максимальное напряжение не будет превышать предела текучести, но зато несколько увеличится напряжение в другн.х точках расчетного сечения. [c.166]

Концентрация напряжений. Вопрос о местных напряжениях не рассматривался в предыдущих разделах курса, хотя не исключено, что некоторые преподаватели вскользь упоминали о концентрации напряжени1п Например, при расчете бруса ступенчато переменного сечения могло быть сказано Концентрацию напряжений не учитывать , а далее вынужденно пришлось несколько слов сказать об этом явлении. Во всяком случае здесь следует считать, что вопрос рассматривается впервые, а это требует познакомить с понятиями местных напряжений, теоретического коэффициента концентрации напряжений, рассказать о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей при статическом нагружении. Рекомендуем изготовить красочный плакат (это можно поручить учащимся), на котором показать несколько случаев возникновения местных напряжений. Конечно, при наличии поляризационно-оптической установки необходимо показать распределение напряжений (картину полос) в зоне концентрации. Некоторые преподаватели считают, что возникновение местных напряжений целесообразно объяснять, используя гидродинамическую аналогию, но думаем, что в этом нет необходимости. [c.178]

На рис. 6.14,6 показан ход траекторий главного напряжения растяжения. Видно, что эти траектории, огибая внутренний угол, сгущаются около точки В и отходят от внешнего угла (от точки А). Картина траекторий объясняет природу увеличения напряжения в точках В, В. Такое увеличение напряжения называют кон1 внт-рацией, а местные особенности формы, вызывающие концентрацию, носят название концентраторов. Геометрическим коэффициентом концентрации напряжения Од называют отношение истинного наибольшего напряжения в зоне концентрации к тому напряжению о, которое находят по формулам, выведенным в гл. IV и V. Эти формулы не учитывают неравномерности распределения напряжений, [c.164]

Увеличение рабочих параметров современных машин и аппаратов (рост единичных мощностей, уровня температур, грузоспособ-ности, маневренности, а также работа изделий в условиях переходных и форсированных эксплуатационных режимов и т. д.) при одновременном снижении металлоемкости конструкций и использовании новых металлических материалов повышенной прочности приводит к возрастанию как общей, так и местной напряженности конструкции с выходом в зонах концентрации металла за пределы упругости. Эксплуатационная нестационарность (тепловая и механическая) нагружения изделий сопровождается работой материала в условиях циклического упругопластического деформирования. Такое нагружение характерно для конструкций энергетического, транспортного и химического машиностроения, авиации, ракетной техники, реакторостроения и т. д. [127, 170]. [c.3]

Повышение температур сказывается на изменении статических и циклических свойств металлов и, следовательно, на процессах местного упругопластического деформирования и разрушения. При температурах, когда фактор времени проявляется несущественно (при отсутствии выраженных деформаций ползучести), изменение сопротивления образованию трещин малоциклового разрушения описывается через изменение характеристик кратковременных статических свойств [6, 7]. При этом уменьшение долговечности с повышением температур до 350° С у малоуглеродистых и низколегированных сталей связывается с деформационным старением (особенно при температурах 250—300° С) и уменьшением исходной пластичности. У низколегированных теплостойких сталей при температурах до 400° С уменьшение долговечности в зонах концентрации напряжений для заданных уровней номинальных напряжений объясняется уменьшением сопротивления унругонласти-ческим деформациям (при одновременном повышении предельных пластических деформаций). У аустенитных нержавеющих сталей [c.99]

Для оценки местных деформаций и напряжений в зонах концентрации при длительном статическом нагружении используются формулы для коэффициентов концентрации деформаций / j и напряжений ка, полученные в работе [2] для случая статического нагружения в упругопластической области. При степенной аппроксимации диаграммы длительного статического деформирования в форме уравнения (24) для номинальных упругих деформаций и напря- [c.111]

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]

Более простым и достаточно точным для инженерных расчетов является метод, основанный на использовании интерполяционных зависимостей, связьшающих коэффициенты концентрации напряжений и деформаций в упругой и неупругой областях деформирования. Этот метод имеет практическое значение, поскольку именно максимальные местные деформации в зонах концентрации определяют сопротив-леьше длительному малоцикловому и неизотермическому нагружению. [c.22]

Более простое и в то же время достаточно точное для инженерных расчетов решгние дает использование интерполяционных зависимостей между коэффициентами концентрации напряжений и деформаций в уп-pjo-ой и неупругой областях деформирования. Эти зависимости имеют большое практическое значение, поскольку именно максимальные местные деформации в зонах концентрации определяют сопротивление мало цикловой усталости при длительном и неизотермическом нагружении (не всегда необходимо знать поля деформаций для всей детали). [c.88]

Автоматизированные системы дискретизации и поэтапное рассмотрение результатов решения приводят к получению для всего корпуса реактора с крупноэлементной сеткой на первом этапе усилий и напряжений вдали от зон концентрации на втором этапе полученные усилия и напряжения используются для задания граничных условий для зон концентрации, в которых сетка существенно сгущается. На втором этапе получается информация о местных напряжениях если в реакторе имеет место наложение зон концентрации (например, щелевые швы в местах приварки труб к крьццке), то в расчет может быть введен третий этап с еще более измельченной сеткой, когда местные напряжения в зоне концентрации с умеренными градиентами напряжений определяют граничные усилия для установления напряжений в зоне концентрации с большими градиентами напряжений. При решении пространственных краевых задач для стадии упругих деформаций может быть использован метод ГИУ. [c.36]

Другим важным вопросом обеспечения прочности и ресурса атомных реакторов, не получавшим отражения в традиционных расчетах энергетических установок по уравнениям (2.1) —(2.3), являлся анализ сопротивления деформациям и разрушению при циклическом нагружении [2,5-7,16]. Как следует из данных гл. 1, в процессе эксплуатации атомных реакторов число циклов нагружения на основных режимах изменяется в достаточно широких пределах - от (2- 5) 10 при гидроиспытаниях до (1 2) Ю при программных изменениях мощности и до 10 —10 с учетом вибро-нагруженности. Систематические исследования прочности в этом диапазоне числа циклов были начаты применительно к энергетическим установкам в середине 50-х годов, а в середине 60-х годов были сформулированы основные (преимущественно деформационные) критерии разрушения и свойства диаграмм циклического деформирования [17,18 и др.]. По опытным данным, полученным на лабораторных образцах, было показано, что при числе циклов до 10 циклические пластические деформации оказываются сопоставимыми (в диапазоне числа циклов 10 —10 ) или существенно большими (в диапазоне числа циклов 10 -5 10 ), чем циклические упругие деформации. При этом в зависимости от типа металлов и условий нагружения (с заданными амплитудами деформаций или напряжений) пластические деформации по мере увеличения числа циклов могут возрастать (циклически разупрочняющиеся металлы), уменьшаться (циклически упрочняющиеся металлы) или оставаться постоянными (циклически стабильные металлы). Указанные особенности поведения металлов при циклическом упругопластическом деформировании обусловливают нестационар-ность местных напряжений и деформащ1Й в зонах концентрации при стационарных режимах внешних нагрузок. Для малоцикловой области уравнения кривых усталости и сами кривые усталости при числах циклов 10 —Ю представлялись не в амплитудах напряжений (как для обычной многоцикловой усталости при числах циклов 10 —10 ), а в амплитудах упругопластических деформаций. [c.40]

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]

С учетом условия (1.2) номинальные напряжения и деформации обычно пропорциональны внешним нагрузкам [а]. При увеличении номинальных напряжений в допустимых пределах до величин, больших От1ад, в зонах концентрации начинается развитие пластических деформаций. При этом максимальные местные деформации Сщах начинают расти более интенсивно, чем по упругому закону (Ее), а максимальные местные напряжения Ншах получаются ниже, чем в предположении упругого деформирования. [c.17]

Особенно большая неравномерность напряжений возникает в зонах резкого изменения формы детали, например, при выполнении отверстия в рабочих лопатках под связывающие проволоки, при переходе от профильной части рабочей лопатки к полке хвостовика, в разгрузочных отверстиях дисков, углах шпоночных пазов и т.д. Это явление называется концентрацией напряжений, а зоны детали местного повышения напряжений — концентраторами напряжений. Местные напряжения, действующие на очень малой площади, могут в несколько раз превышать так называемые номинальные напряжения — напряжения, рассчи- [c.61]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...