Зависимость в зонах концентрации напряжени

Подавляющее большинство конструктивных элементов аппарата работают в условиях мягкого цикла нагружения, т.е. при постоянной амплитуде напряжений. Однако для расчета элементов конструкции на долговечность широко применяют зависимости, полученные для жестких условий нагружения при постоянной амплитуде деформаций. В зонах концентрации напряжений возникают условия жесткого нагружения даже тогда, когда номинальные напряжения вне [c.387]

Поэтому при /7 = О в зонах концентрации напряжений устанавливается самостоятельный цикл упругопластического деформирования. По мере увеличения количества циклов в зависимости от свойств материала форма цикла может существенно изменяться вследствие изменения соотношения между упругими и пластическими долями деформации в общей деформации. [c.89]

В работе [2] условия усталостного разрушения материала в зонах концентрации напряжений были найдены в результате исследования зависимости вероятности от напряжений и объема, полученной для хрупкого разрушения материала. При равномерном распределении напряжений вероятность хрупкого разрушения равна [3] [c.77]

В зависимости от длины базы тензометры разделяются на а) малобазные (0,5 — д мм) для исследований в зонах концентрации напряжений б) со средними базами (3 — 25 мм) для исследований стержневых конструкций, деталей машин с небольшим градиентом напряжений и образцов в) с большими базами (более 25 мм) для исследования конструкций и образцов. [c.220]

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]

Подавляющее большинство элементов энергооборудования работает в условиях сложнонапряженного состояния (объемного для толстостенных и плоского для тонкостенных конструкций), обусловленного в основном внутренним давлением рабочей среды. Напряженное состояние конструктивных элементов сложной конфигурации при теплосменах также в общем случае имеет неодноосный характер. При этом в отличие от напряженного состояния, вызванного внутренним давлением среды с постоянным соотношением главных напряжений, при теплосменах имеет место широкое варьирование соотношения компонент напряжений в зависимости от преобладающего для данного элемента вида термоциклического нагружения (растяжение, сжатие, кручение, изгиб). Для деталей стационарного теплоэнергетического оборудования расчетные условия выбирают на основании длительной их работы в области повышенных температур при ползучести, обусловленной статическими напряжениями от внутреннего давления. Эксплуатация стационарных теплосиловых установок характеризуется относительно невысокими абсолютными рабочими температурами (Тр < 650° С) с небольшим располагаемым градиентом АТ и высокими статическими напряжениями растяжения от внутреннего давления, особенно в зонах концентрации напряжений. Следовательно, термическая усталость металла вместе с ползучестью при- [c.19]

Чтобы предвидеть, какими будут напряжения в конструкциях, подвергаемых пластической деформации в условиях циклического нагружения, — в макроскопических масштабах или локально, в зонах концентрации напряжений,- необходимы сведения о характере зависимости между "циклическим" напряжением и "циклической" деформацией. Понять природу за- [c.336]

С учетом зависимости (11.18) условие нераспространения микротрещин на уровне предела выносливости в зоне концентрации напряжений может быть записано в виде [c.65]

При Ка = а, <7о = 1 металл обладает полной чувствительностью к концентрации напряжений. Первоначально предполагалось, что <7о зависит только от свойств материала и радиуса закругления в зоне концентрации напряжений р. Пример такой зависимости приведен на рис. 3.4. Однако позднее была установлена неоднозначность подобной зависимости (с/а от р) и возможность получения заметных ошибок при использовании зави- [c.51]

Рис. 3.4. Зависимость коэффициентов чувствительности металла и концентрации напряжений от радиуса закругления в зоне концентрации напряжений

Для различных концентраторов напряжений и разных материалов значения и можно найти в технической литературе. Для примера на рис. 125 приведены графики для определения коэффициента чувствительности <7 в зависимости от предела прочности стали Ств, отношения сГх/ в и радиуса г в зоне концентрации напряжений. При этом значения и д определяют, исходя из соответствующих числовых значений д на графиках (рис. 125) по следующим соотношениям [c.213]

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]

Пластические деформации в деталях, в зависимости от их назначения и конструкции, могут достигать различных величин. Так, допускаемые суммарные вытяжки дисков турбин не превышают 0,02— 0,05% местные пластические деформации в зонах концентрации напряжений могут достигать значений, превышающих 1—2%. [c.34]

Рис.9.3.18. Зависимость уровня с/" в зонах концентрации напряжений от о, и кривые усталости сварных соединений с начальными растяжения (/), сжатия (3) и без них (2)

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]

Изложенные закономерности сопротивления термоциклическому нагружению относятся к однородным напряженным состояниям растяжения — сжатия или чистого сдвига. Они являются основой для определения малоцикловой несущей способности неоднородно напряженных элементов конструкций. Эта циклическая напряженность находится в упругопластической области, являясь при стационарном внешнем нагружении нестационарной в силу процессов перераспределения деформаций и напряжений при повторном деформировании. Анализ полей деформаций в зонах наибольшей напряженности элементов, особенно в местах концентрации, связан с решением достаточно сложных краевых задач, о чем далее будут изложены некоторые данные. Применительно к задачам концентрации напряжений и деформаций представилось возможным применить решение Нейбера [23], связывающее коэффициенты концентрации напряжений и деформаций Ке, в упругопластической стадии с коэффициентом концентрации напряжений а в упругой стадии. Анализ ряда теоретических, в том числе вычислительных, решений и опытных данных о концентрации деформаций позволил [241 усовершенствовать указанное решение путем введения в правую часть соответствующего выражения функции F (5н, а, тп), отражающей влияние уровня номинальных напряжений Он, отнесенных к пределу текучести, уровня концентрации напряжений а и показателя степени т диаграммы деформирования при степенном упрочнении. Зависимость Нейбера в результате введения этих влияний выражается следующим образом [c.16]

Рис. 19. Зависимость циклической деформации, амплитудной величины напряжений в зоне концентрации и односторонне накапливаемой деформации от величины номинального и максимального напряжения

Главные напряжения и их направления определяются по нормальным II касательным напряжениям в поперечном сечении по формулам табл. 19. Направления главных напряжений для различных точек внутри контура балки изображаются с помощью траекторий напряжений (см. стр. 19). Приведенные в табл. 19 зависимости достаточно точны для участков балок, удаленных от зон концентрации напряжений и местных нагрузок. [c.89]

Зная теоретический коэффициент концентрации, определяют напряжения в особой точке с помощью зависимостей, описывающих распределение напряжений в зоне концентратора напряжений. Распределение напряжений в зоне конструкционного концентратора определено и проверено на обширном формульном материале [23, 53]. Наиболее эффективной является формула [c.120]

Более простым и в то же время достаточно точным для инженерных расчетов оказывается использование интерполяционных зависимостей, связывающих коэффициенты концентрации напряжений и деформаций в упругой и неупругой областях деформирования. Это имеет практическое значение в связи с тем, что именно максимальные местные деформации в зонах концентрации определяют сопротивление длительному малоцикловому и неизотермическому нагружению, а знание полей деформаций всей детали не является обязательным. [c.186]

Рис. 4.12. Зависимость максимальной деформации в зоне концентрации от номинальных напряжений при а —1,84 (I. .. 3) 4,34 (4. ..б)

С увеличением концентрации напряжений более отчетливо проявляется влияние напрягаемых объемов и температуры на переход от вязкого состояния к хрупкому. Поэтому для определения условий перехода от вязкого к квазихрупкому или хрупкому разрушению широко используют температурные зависимости характеристик прочности и пластичности. В качестве примера на рис. 1.10 приведены результаты испытаний для малоуглеродистой стали 22К при растяжении образцов с площадью сечения f=lOOO мм . При испытаниях образцов с острыми надрезами регистрировались разрушающее напряжение Ск, сужение площади поперечного сечения ij) и максимальная деформация бтах в зоне концентрации напряжений после разрушения, измеренной методом сеток с шагом 0,1 мм. Кроме указанных характеристик на диаграмме рис. 1.10 нанесены величина Fb — доля вязкой ягтp и.члома (как хаоареристика степени [c.17]

Для инженерных расчетов долговечности конструкций применяют численные методы определения полей напряжений и деформаций, реализуемые с помощью ЭВМ на базе соответствующих расчетных процедур для установления максимальных напряжений и деформаций в зонах концентрации напряжений используют интерполяционные, зави-О1М0СТИ, а также прочностные характеристики, полученные в результате базовых экспериментов. Необходимо учитывать зависимость характеристик сопротивления деформированию и разрушению от формы циклов нагруз и и температуры. [c.3]

Для образцов из высокопрочного алюминиевого сплава рассчитывали [68] коэффициенты концентрации в зависимости от числа циклов нагружения при Qj,om=196,2 МПа при отиулевом цикле нагружения, На рис, 5,7 видна существенная нестационарность напряжений и деформаций в зоне концентрации напряжений по циклам. Сопоставление расчетных данных с результатами измерений методом муаровых полос полей деформаций в зоне концентрации напря- [c.209]

На рис. 38 представлены экспериментальные точки при растяжении — сжатии и кручении, соответствующие моменту образования микротрещин размером 0,1 мм в зоне концентрации напряжений. Как видно из рисунка, экспериментальные точки для исследуемых материалов укладываются в общую полосу разброса зависимости (Ig Mf). Оэвпадение кривых усталости при кручении и растяжении — сжатии в данных координатах для образцов с концентраторами напряжений в виде круглого отверстия подтверждает справедливость использования полученных выражений для определения расчетных кривых усталости. [c.67]

Проволочные датчики деформаций обычной конструкции вполне удовлетворительно закрепляются на соударяющихся деталях клеем БФ-2 или БФ-4 (клей полимеризуется при 80—100° С датчик прижат). Для измерений при повышенных температурах могут быть использованы тензодатчики, рассмотренные в разделе 3. Для проводки на подвижных деталях, в зависимости от характера зазоров между соседними деталями, положения датчика и других условий применяется провод ПЭШО диаметром 0,15—0,20 мм или литцен-драт. Датчики деформаций закрепляются в тех местах, где необходимо определить напряжения или усилия. Во многих случаях направление наибольших деформаций, по которому должна быть расположена база тензометра при определении напряжений, известно заранее. При резких изменениях формы детали, т. е. в зонах концентрации напряжений, устанавливаются тензодатчики с базой 3 [c.139]

Анализ возникновения и развития усталостных трещин в образцах с поперечными отверстиями при их испытании на кручение позволил выявить зону существования нераспространяю- щихся усталостных трещин. На рис. 40 приведена зависимость эффективного коэффициента концентрации напряжений от радиуса концентратора для образцов с различными отверстиями. В обоих случаях при радиусах отверстия меньще 0,5 мм в образцах были обнаружены нераспространяющиеся усталостные трещины, т. е. усталостное разрущение при радиусе поперечного отверстия г>0,5 мм определяется сопротивлением материала возникновению трещины, а при / <0,5 мм — сопротивлением ее развитию. Постоянство эффективного коэффициента концентрации напряжений в области существования нераспространяю-щихся усталостных трещин при кручении образцов с некруглыми отверстиями объясняется тем, что пределы выносливости этих образцов не зависят от радиуса концентратора. Это явление аналогично наблюдаемому при изгибе и осевом растяжении-сжатии. [c.87]

Для описания кривой усталости и условий усталостного разрушения в связи с асимметрией цикла и при плоском напряженном состоянии были привлечены, с одной стороны, характеристики несовершенной упругости в виде ширины петли гистерезиса, с другой — статистические представления об усталостном разрушении в связи с вероятностными представлениями о действительной напряженности поликристалла. Развитие статистического аспекта усталостных процессов дало возможность охарактеризовать влияние структурной неоднородности на условия подобия и заменить условные понятия чувствительности к концентрации напряжений зависимостью максимальных разрушающих напряжений в зонах концентрации от дисперспи усталостных свойств и неоднородности напряженного состояния. [c.41]

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]

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]

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]

Определение градиентов главных напряжений основано на использовании соотношений, которые были составлены на основании уравнений равновесия деформируемого тела. Для наиболее нагруженной точки в зоне концентрации на ненагруженном участке поверхности объемной детали относительный градиент первого главного напряжения находится по зависимости, в которую входят значения радиусов кривизны поверхности детали, а также значения и разности главных напряжений в рассматриваемой точке (определяются непосредственно по данным с помощью поляри-зационноюптического метода). Указанные значения главных напряжений и разности главных напряжений определяют по порядкам полос интерференции, получаемым при прямом просвечивании в полярископе соответствующих срезов замороженной модели. [c.125]

Расчет строительных конструкций осуществляется в соответствии со строительными нормами и правилами [1]. Получаемый при этом уровень номинальной нагруженности сварных элементов и уровень концентрации напряжений свидетельствуют о возникновении в зонах концентрации локальных пластических деформаций, которые при повторном характере внешней нагрузки приводят к образованию трещины малоцикловой усталости. Так, при обследовании воздухонагревателей доменных печей появление трещин в кожухе было зафиксировано после 2—3 лет эксплуатации, что соответствовало 5 — 6 тыс. циклов. В подкрановых балках тяжелого режима работы повреждения в виде поверхностных трещин вдоль угловых швов приварки верхнего пояса к стенке наблюдались при числах циклов до 2 х 10 , или после 4 лет эксплуатации, в газгольдерах аэродинамических станций — после 4 X 10 циклов нагружения. Опасность появления трещин малоцикловой усталости в сварных конструкциях связана с тем, что трещина данной длины может при определенном соотношении уровня 4нагрузки, климатической температуры эксплуатации, скорости нагружения и других факторов оказаться критической, что приводит к катастрофическому хрупкому разрушению. Раз-рушение может наступить в разный период эксплуатации в зависимости от наступления критического сочетания инициирующих факторов. В этом заключается определенное отличие в разрушении циклически нагруженных конструкций по сравнению со статически нагруженными, основная масса аварий которых приходится на период эксплуатации с первыми похолоданиями при дальнейшей эксплуатации таких конструкций число хрупких разрушений резко сокращается (рис. 9.1). Для циклически нагруженных конструкций в первую зиму и во время испытаний разрушается только 34% конструкций от общего числа зарегистрированных разрушений. При последующей эксплуатации в течение примерно трех лет разрушения отсутствуют, и затем число разрушений начинает увеличиваться с 4 до 10% в год. Такой характер распределения разрушений конструкций под воздействием повторных нагрузок связан с необходимым периодом подрастания дефектов до критических размеров, и поэтому в течение определенного периода разрушения не наблюдаются. При дальнейшей эксплуатации идет накопление повреждений и развитие трещин усталости до образования полного разрушения. [c.170]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...