Несущая способность при сложных напряженных состояниях

Аналогично проводят расчет и при сложном напряженном состоянии. При асимметричном цикле коэффициент запаса при переменных нагрузках определяется по формуле (21.17), в которой Па и Пх вычисляются соответственно по формулам (21.25) и (21.26). Запас прочности по статической несущей способности определяют по методике, изложенной в гл. 18. При этом прочность оценивается по наименьшему из запасов по усталости и по статической несущей способности. [c.614]

Определение несущей способности для простого нагружения при сложных напряженных состояниях (асимметричный цикл, плоское и объемное напряженное состояние) осуществляется на основе условий прочности и учета влияния основных конструктивных и технологических факторов. [c.452]

Для дисков сложного ступенчатого профиля в местах резкого повышения температуры и концентрации напряжений может реализоваться другой механизм потери несущей способности. Рассмотрим перераспределение напряжений в диске, имеющем сужение под ободом ( шейку ). В этой области радиальные напряжения при рабочей частоте вращения могут существенно превышать окружные. При увеличении частоты вращения пластические деформации начинаются на некотором радиусе г , и в дальнейшем вся область от г = 6 до г = будет находиться в пластическом состоянии, так что окружные напряжения, так же как и ра- [c.126]

При определении предельных усилий, т. е. несущей способности элементов конструкций, используют характеристики сопротивления материалов пластическим деформациям (пределы текучести или ползучести). и разрушению (пределы прочности, критические деформации или глубины трещин, число циклов или время, необходимое для образования трещин). Для сложных напряженных состояний используют условия пластичности или ползучести, а также критерии прочности (применительно к статическому или циклическому нагружению). [c.7]

Сформулированы деформационные и энергетические критерии усталостного разрушения металлов и выполнена их экспериментальная проверка. Проанализированы методы ускоренного определения пределов выносливости, основанные на деформационных и энергетических критериях. Рассмотрено влияние неупругих циклических деформаций на несущую способность неоднородно напряженных конструктивных элементов, в том числе при наличии концентрации напряжений. Изложены методы прогнозирования характеристик сопротивления усталостному разрушению металлов с учетом влияния концентрации напряжений, сложного напряженного состояния, режима нагружения и наличия усталостных трещин. [c.2]

Эффект упрочнения в условиях сложного напряженного состояния графически представлен на рис. 82 [412], из которого видно, что при двухосном напряженном состоянии (кручение) несущ,ая способность материала в результате поддерживающего влияния менее напряженных объемов повышается более чем на 25%. [c.199]

Какому же значению д соответствует переход в пластическое состояние При линейном напряженном состоянии, например при растяжении стержня д = (где — предел текучести) как указывает Тимошенко, д = 1,1 где — предел упругости. В условиях же сложного напряженного состояния переход от упругости в пластичность будет затруднен вследствие действия дополнительных напряжений, действующих в перпендикулярных направлениях [14]. В связи с этим имеет место значительное повышение несущей способности контакта, оцениваемой нами коэффициентом с, т. е. <7 = С0,. Теория и опыт показывают, что с изменяется в пределах от 1 до 5- 6. Как показали исследования А. Ю. Ишлинского [3 ], при вдавливании сферы в деформируемое полупространство (проба Бринеля) с = 3. [c.101]

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]

Таким образом, при осесимметричной форме потери устойчивости снижения критических напряжений за счет влияния изгиба в докритическом состоянии не наблюдается. Изгиб оказывает существенное влияние на несущую способность оболочки. За счет развития пластических деформаций оболочка может разрушиться по осесимметричной форме при средних напряжениях, меньших (1.5). Что касается неосесимметричной формы потери устойчивости, то соответствующие ей критические напряжения могут быть снижены, по сравнению с классическим, как за счет развития пластических деформаций у краев, так и за счет деформаций и напряжений краевого эффекта в упругой зоне. Возникает более сложная задача о ветвлении моментных форм равновесия. Эта задача будет рассмотрена ниже. [c.111]

Известно, что при изготовлении элементов конструкций (в том числе оболочек) неоднородность протекания технологических процессов (металлургических, полимеризационных и др.) приводит к возникновению нежелательных остаточных напряженно-деформированных состояний. Остаточные напряженно-деформированные состояния возникают, в частности, в результате соединения элементов в конструкции (например, при сварке), являясь часто прямыми виновниками потери несущей способности. Если учесть к тому же, что современная конструкция испытывает в ряде случаев сложное воздействие насыщенных различного рода процессами (высокие температуры, структурные изменения и др.) рабочих сред, то становится понятной необходимость учета внутренних напряженно-деформированных состояний при проектировании тонкостенных конструкций. [c.184]

Тонкостенные оболочечные конструкции во многих отраслях машиностроения относятся к сложным системам, основные качественные характеристики которых связаны с решением прочностных проблем. Упругий расчет оболочечных конструкций при контактных взаимодействиях и локальных нагрузках является необходимым при решении широкого класса задач прочности. Однако для современных машиностроительных конструкций, работающих в сложных режимах нагружения, исследование напряженно-деформированного состояния и в особенности несущей способности должно быть связано с учетом неупругой области деформирования материала. Роль физически нелинейных теорий при разработке эффективных методов расчета прочности тонкостенных конструкций значительно возросла. [c.222]

Определение запасов прочности при асимметричном цикле и сложном на-напряженном состоянии. Коэффициенты запаса прочности определяют по усталости и по статической несущей способности. [c.173]

Важнейшая стадия процесса клепки — осадка заклепки. Можно выделить три этапа осадки заклепки. На первом этапе происходит равномерная осадка стержня до полного заполнения им отверстия (рис. 5.31, а). Второй этап соответствует началу изменения схемы деформирования стержня. Необходимым условием для начала образования замыкающей головки является создание усилия Р клепки, достаточного для деформирования стержня в области замыкающей головки. После достижения такого усилия начинается заключительный этап, и образуются две зоны с различными скоростями течения материала заклепки первая — зона А замыкающей головки, вторая — зона Б, заключенная в пакет (рис. 5.31, б). После заверщения осадки материал вокруг отверстия находится в сложном напряженно-деформированном состоянии, существенно влияющим на несущую способность заклепочных соединений. С увеличением степени деформирования (расширения) отверстия значительно снижаются прочность и долговечность заклепочных соединений [15, с. 74], поэтому клепку необходимо проводить так, чтобы деформация ПМ была минимальной. Критическая величина натяга крепежных элементов в отверстии стеклопластиков составляет 1-3%. В то же время не должно быть посадки стержня заклепки с зазором, так как при нагружении заклепочного соединения в результате перекоса заклепки возможно повреждение ПМ (см. рис. 5.29). [c.167]

Для иллюстрации первого случая вернемся еще раз к стержневой системе, изображенной на рис. 23. Когда напряжение во всех трех стержнях достигнет предела текучести (см. рис. 43), узел А, к которому приложена внешняя сила, может перемещаться при неизменном ее значении. Это и значит, что грузоподъемность (несущая способность) конструкции исчерпана. Позднее мы познакомимся и с другими, более сложными примерами расчета конструкции по предельному состоянию, когда последнее достигается вследствие распространения пластического течения. [c.147]

Детальное выяснение обстоятельств последовательного перехода стержней из упругого состояния в пластическое само по себе редко бывает интересно важно знать несущую способность системы, то есть ту нагрузку, при которой система становится изменяемой. В примере 26 для определения величины Р нужно было просто предположить, что в каждом стержне напряжения равны, и из условия равновесия найти эту силу. В сложных стержневых системах далеко не всегда бывает ясно, в каких именно элементах наступает текучесть. Поэтому необходимо или производить полный анализ по вышеописанной схеме, или же пользоваться общими методами, которые будут изложены в главе XV. [c.59]

Вопросам неустойчивости пластического деформирования при сложном напряженном состоянии посвящен ряд специальных исследований [261. Важно отметить, что при некоторых напряженных состояниях несущая способность тонкостенных трубчатых образцов исчерпывается как вследствие локализации пластических деформаций, так и в их отсутствие. Например [26], к моменту разрушения тонкостенных трубчатых образцов стали СТ20 локализация пластических деформаций отсутствовала при таких напряженных состояниях, которые характеризовались углом вида девиатора напряжений (см. гл. 2) примерно в пределах л/12 > со, > —л/24, причем к моменту разрушения выполнялось постоянство максимального касательного напряжения порядка 315 МПа. При всех углах вида девиатора в диапазоне — л/6 < со, < л/3 разрушению предшествовала локализация пластических деформаций в форме шейки или вздутия. [c.14]

Методы прогнозирования эффективных упругих свойств современных композитов достаточно хорошо разработаны. Достигнутые в линейной теории упругости результаты по прогнозированию эффективных свойств и сопутствующие им результаты по определению полей микронапряжений и микродеформаций являются хорошей ба ЗОЙ для исследования упругопластических и прочностных свойств ми-кронеоднородных материалов. Стремление к более полному использованию несущей способности ответственных конструкций неизбежно приводит к необходимости всесторонних исследований, предшествующих построению комплексных моделей деформирования и разрушения реальных материалов при сложном напряженном состоянии и нелинейных свойствах элементов структуры. [c.16]

Следует также отметить, что при анализе работоспособности сварных соединений с )ггловыми швами также необходимо учитывать их механическую неоднородность. Строго говоря, угловые швы в сварных соединениях находятся под действием сложного напряженного состояния, в котором сдвиг является лишь одной из составляюпщх. Минимизация внутренней энергии при разрушении угловых швах посредством сдвига по некоторому сечению позволила получить расчетные формулы для оценки прочности данных сварных соединений /4/. При этом прочность зависит от того, является ли металл шва мягким по сравнению с основным или, наоборот, более твердым. Правильная оценка топографии механической неоднородности и соотношения конструктивных параметров позволяет расчетным путем определить несущую способность сварных соединений с угловыми швами. [c.29]

Выбор области контактных давлений, охватывающей интервал Os < (/max НВ, обусловлен нреждв всего ее практической неизученностью. В настоящее время точное определение деформаций и напряжений в реальных условиях трения не представляется возможным как вследствие локальности процесса, так и из-за значительного их градиента по глубине. Аналитическое решение этой задачи, основанное на достижениях теории упругости и теории пластичности, получено соответственно только для областей упругого и пластического контактов [20, 22]. Область упругопластических деформаций пока не поддается аналитической оценке. Предложенные в Гб] критерии перехода от упругого контакта к пластическому через глубину относительного внедрения являются в достаточной степени условными, так как не учитывают сил трения. При трении, как и при статическом вдавливании индентора, до сих пор нет однозначного критерия пластичности, который указывал бы на условия наступления пластической деформации [96]. Если при одноосном нагружении пластическая деформация металла начинается при напряжениях, равных пределу текучести, то при трении вследствие сложного напряженного состояния несущая способность контакта повышается и пластическая деформация начинается при значениях q = ds, где Ts — предел текучести с — коэффициент, который в зависимости от формы индентора, упрочнения и т. д. может меняться в значительных пределах (от 1 до 10) [6, 97]. В связи с тем что структурные изменения являются комплексной характеристикой состояния поверхностного слоя, представляется целесообразным их исследование именно в унругопластической области, где они могут служить критерием степени развития пластической деформации, критерием перехода от упругого контакта к пластическому. [c.42]

Микроструктурные исследования показали, что усталостное разрушение биметаллической композиции как при комнатной температуре, так и при 800°С имеет сложный характер — в отсутствие четко выраженного деформационного микрорельефа в науглероженной зоне стали Х18Н10Т, а также в обезуглероженной зоне основного металла интенсивное дробление зерен и разрыхление поверхности сопровождаются образованием многочисленных очагов разрушения. При этом дробление происходит раньше, чем начинается развитие главной транскристаллической или межкристаллической трещины, приводящей к потере несущей способности слоя стали СтЗ. Межслойная поверхность раздела служит эффективным барьером для усталостной трещины,, так как напряженное состояние в вершине движущейся трещины резко изменяется. Магистральная трещина распространяется в плакирующем слое а при слиянии ее с трещиной материала основы образец ломается. [c.225]

При решении многих задач прочности материалов и конструкций возникает необходимость учета многочисленных факторов, влияющих на показатели несущей способности конструкций. К таким факторам относятся концентрация напряжений вблизи отверстий, выточек и других концентраторов в деталях весьма сложной геометрической формы и нагружаемых по сложной схеме нагружения неравномер ность свойств материалов по объему неупругость и пластичность материалов влияние неравномерного неустановившегося нагрева на свойства материалов, эро знойное и коррозионное влияние среды и т. д. Современный мощный аппарат вы числительной техники не всегда в состоянии обеспечить исследователей необходи мой информацией, поскольку во всех расчетах используются усредненные данные [c.3]

В ряде случаев авиационные конструкции эксплуатируются в условиях сложного взаимодействия спектров аэродинамической температурной и силовой нагруженности. Воздействие силовых факторов и температуры на этапах полетного цикла порождает интенсивное протекание процессов перераспределения напряжений и деформаций, изменение структурных параметров и механических характеристик материала, накопление циклических и длительных повреждений. Изменение несущей способности элементов авиационных конструкций оказывается особенно выраженным для малоциклового нагружения при наличии пластических деформаций и нагрева, когда изменение механических свойств по числу циклов и по времени обусловливает заметную неста-ционарность кинетики местных напряженно-деформированных состояний. Расчет долговечности в таких условиях, как отмечается в гл. 1, 2, 4, 8 и 11, осуществляют на основе решений соответствующих краевых задач, реализуемых экспериментально, с помощью численных решений или приближенных аналитических методов. [c.114]

Прочность системы, как правило, оценивают величиной вибронапряжений, возникающих в ее элементах. Условие качества требует, чтобы максимальные напряжения (в случае сложного нанряжениого состояния — некоторые максимальные эквивалентные напряжения) не превышали допускаемых значений. Включение в число параметров качества усилий и моментов, возникающих в элементах системы, позволяет вести расчет по несущей способности элементов. Поскольку вибрационное нагружение, которое в конечном счете приводит к отказу элемента системы, обычно сопровождается накоплением повреждений, то более правильный подход к оценке вибрационной надежности основан на рассмотрении процесса накопления повреждений. В число параметров качества системы при этом включаются меры повреждения и остаточных деформаций, размеры трещин и других дефектов и т. п. Условие качества сводится к требованию, чтобы характеристики повреждаемости не превышали предельно допустимых значений. Одно из преимуществ подхода к вибрационным расчетам на основе методов теории надежности состоит в возможности комплексного учета всего разнообразия факторов, влияющих на надежность и долговечность [12]. [c.322]

Таким же образом проводят испытания по определению р а 3 р у-шаюш,ей нагрузки. Это наиболее сложный этап эксперимента. Он сопровождается вначале местными разрушениями, а затем полным исчерпанием несущей способности конструкции. На каждом этапе нагружения определяют напряжения и форму деформирования конструкции. Напряженное состояние в наиболее ответственных элементах определяют с помощью тензодатчиков. Измерение геометрии при нагружении регистрируют обычно оптическими устройствами. [c.290]

Важная особенность явления концентрации состоит в том, что одновременно с резким повышением напряжений вблизи концентратора даже при исходном одноосном состоянии возникает сложное (плоское или объемное) неоднородное напряженное состояние, непосредственно влияющее па развитие пластических деформаций или трещин разрушения. Таким образом, несущая способность основных элементов многих конструкций обычно определяется напряженным состоянием и условиями прочности в местазг концентрации, ибо именно там прежде всего наступает предель- ное. состояние и разрушение. [c.5]

Введение коэффициентов безопасности позволяет во многих случаях получать удовлетворительные конструкции, однако при проектировании новой техники, когда нет ни опыта, ни данных по эксплуатации, выбрать разумный коэффициент безопасности очень сложно. Произвольно назначенный коэффициент безопасности может привести к неправильным решениям, следствием которых может стать или завьпиенный вес конструкций, или аварийная ситуация. Основная трудность при определении допускаемых напряжений (или деформаций), а также определении несущей способности конструкции состоит в согласовании расчетных данных с фактическими. Задача выбора конкретного значения коэффициента безопасности, например для определения допускаемого напряжения, осложняется тем, что механические характеристики материала (от которых зависят предельные состояния конструкции), реальные силы и геометрические размеры элементов конструкции, от которых зависят текущие состояния конструкции, имеют случайные разбросы. Традиционные методы расчета как при расчете по предельным состояниям, так и по допускаемым напряжениям, возможные случайные разбросы в явном виде не учитываются, т.е. не учитывается вероятностный характер предельных состояний конструкции или вероятностный характер реального состояния конструкции. Поэтому оценивать работоспособность конструкции логичнее не по детерминированным неравенствам (9.1)—(9.3), а по вероятности выполнения этих неравенств, т.е. [c.376]

Определение несущей способности дл простого нагружения при сложных на пряженных состояниях (асимметричны цикл, плоское и объемное напряженно состояние) осуществляется на основ условий прочности и учета влияни основных конструктивных и технологи ческих факторов. [c.452]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...