Напряжения в образцах с кольцевым надрезом

Способы подсчета ч. 1. 40 Напряжения в образцах с кольцевым надрезом ч. I. 153 [c.362]

Любой реальный материал обладает некоторым комплексом свойств, результирующее влияние которых и определяет его сопротивление усталости. При этом одни и те же свойства могут оказывать различное воздействие на разные стадии усталостного процесса. Так, сопоставление областей существования нераспространяющихся усталостных трещин при изгибе с вращением в образцах с кольцевым надрезом из низкоуглеродистой (0,13 % С Ob = 425 МПа) и среднеуглеродистой (0,34 % С (Тв = 553 МПа) сталей, приведенное на рис. 19,6, показывает, что одно и то же изменение свойств материала может увеличить предельные напряжения возникновения усталостных трещин и уменьшить предельные напряжения, необходимые для роста трещин. В результате область существования нераспространяющихся трещин для среднеуглеродистой стали оказывается существенно большей, чем для низкоуглеродистой. В общем виде свойства материала проявляются в том, что для сталей с более высокими прочностными характеристиками (св, От) наблюдается более низкая скорость роста усталостных трещии. [c.96]

Для вычисления коэффициента интенсивности напряжения цилиндрического образца с кольцевым надрезом при изгибе с вращением использовали формулу Харриса в общем виде, выведенную для полого цилиндрического образца с наружным кольцевым надрезом при разных условиях нагружения (изгибе, кручении, растяжении [c.235]

О том, чувствителен ли материал к надрезу при данной температуре испытаний в условиях длительного статического нагружения, часто судят, сравнивая время до разрушения гладких образцов, испытывавшихся при произвольно выбранном начальном напряжении и образцов с кольцевым надрезом при [c.155]

Рис. 2.55. Зависимость напряжений <г в образце с кольцевым надрезом от времени т (а) и радиуса R (б) при различных температурах

В работе [94] содержится критика понятия чувствительности концентрации напряжений, связывающего поведение материалов деталей с результатами испытаний образцов с кольцевым надрезом. Та или иная чувствительность к концентрации напряжений для образца с кольцевым надрезом не определяет характера чувствительности к надрезу для образца (детали) при другом напряженном состоянии в связи с различиями в жесткости напряженного состояния (смещением пика напряжений). В этой работе гарантированные значения эффективного коэффициента концентрации при статическом нагружении в условиях плоского напряженного состояния кз связаны с характеристиками длительной пластичности. [c.163]

Цилиндрические образцы с кольцевым надрезом (диаметр внешний 8 мм, в надрезе 6 мм, радиус в вершине надреза 0,1 мм) испытаны на машинах УММ-5 и УМЭ-10Т (отнулевое растяжение в мягком режиме в интервале напряжений, частота 1 Гц) [15] [c.23]

В [93] сделана попытка оценить влияние неоднородности напряженного состояния. Исследование металла после испытаний на длительную прочность показало, что во всех случаях разрушения образцов с кольцевыми надрезами имели межзеренный характер с образованием пор диффузионной природы, причем наибольшая поврежденность наблюдалась в объемах металла, удаленных от вершины подреза на расстояние 0,1—0,02 Гд, где Гд — радиус наименьшего сечения в надрезе. [c.158]

Для деталей, имеющих конструктивные концентраторы напряжений в виде прессовых посадок, галтелей, выточек и т. п., поверхностный наклеп особенно полезен. Так, например, наличие напрессованной втулки снижает усталостную прочность образцов примерное вдвое. Обкатыванием удается значительно повысить усталостную прочность, а зачастую и полностью устранить вредное влияние напрессовки. В результате поверхностного наклепа на 60% повышается предел выносливости образцов с кольцевым надрезом, на 50% — образцов с поперечным отверстием, на 30— 100% — ступенчатых образцов с галтелями малого радиуса. [c.157]

О работоспособности жаропрочных материалов в условиях концентрации напряжений судят обычно по результатам испытания образцов с кольцевым надрезом. Материал считается не склонным к концентратору, если коэффициент чувствительности [c.27]

Развитие преждевременных разрушений сварных конструкций при высоких и комнатных температурах наиболее вероятно при наличии конструктивных и технологических концентраторов напряжений. Для оценки влияния последних может быть рекомендовано испытание на длительную прочность образцов с кольцевым надрезом (рис. 68, а), сделанным при изготовлении образцов. Такие испытания наиболее целесообразно проводить на металле шва, так как осуществить требуемое расположение надреза в различных зонах сварного соединения затруднительно. [c.114]

На рис. 5.25 представлены результаты испытаний на длительную прочность гладких круглых образцов и круглых образцов с кольцевым надрезом из стали 17-22-А (состав стали указан на рис. 3.17) при различных температурах. Напряжения, приведенные на рисунке, — это начальные номинальные напряжения в минимальном сечении, проходящем через основание надреза. При низких температурах (<482 С) можно отметить упрочнение, обусловленное наличием надреза в промежуточной области температур (538—649 °С) в некотором временном интервале наблюдается разупрочнение. При повышении температуры это явление [c.153]

На рис. 5.50 приведены результаты экспериментов, полученные с помощью двух указанных образцов. При представлении результатов в зависимости от напряжения a et скорость распространения трещины в цилиндрических образцах с кольцевым надрезом (RNB) получается значительно меньшей, чем в образцах N . Однако, если привести результаты в зависимость от величины J, то данные для образцов RNB несколько смещаются вниз и для образцов обоих типов данные значительно сближаются. Следовательно, деформация ползучести вблизи вершины трещины в образцах RNB стеснена. Можно предположить, что это вызывает понижение скорости распространения трещины. Если представить результаты экспериментов на образцах RNB в зависимости от величины /, то они довольно хорошо согласуются с соответствующими результатами, полученными на образцах N, что можно подтвердить и приведенными на рис. 5.45 данными (образцы [c.175]

Объемное напряженное состояние называется одноименным, если все три главных нормальных напряжения имеют одинаковый знак (все три — растягивающие, например в центре растягиваемого цилиндрического образца с кольцевым надрезом, или все три сжимающие, например под шариком, вдавливаемым в поверхность металла при испытании на твердость). Объемное напряженное состояние называется разноименным, если главные напряжения растягивающие и сжимающие, например при кручении цилиндрического стержня. [c.35]

Изменение напряжений в наименьшем сечении образцов с кольцевым надрезом из циклически упрочняющегося материа- [c.153]

Рис. 3.35. Напряжения и деформации в наименьшем сечении растягиваемого образца с кольцевым надрезом в случае больших пластических деформаций у вершины надреза (после образования замкнутой пластической зоны)

Предметом настоящей работы являлся дальнейший анализ напряженного и деформированного состояния металла и процесса разрушения при испытании цилиндрических образцов с кольцевыми надрезами в условиях ползучести. Исследование выполнялось в лабораториях Центрального научно-исследовательского института технологии и машиностроения (ЦНИИТМАШ). [c.117]

Оценка напряженного состояния в наименьшем сечении образца с кольцевым надрезом проводилась при помощи аналитического решения пространственной задачи теории упругости [3]. [c.118]

При комнатных температурах испытания неравномерность в распределении пластической деформации по сечению образца с кольцевым надрезом (при испытании на растяжение) установлена опытным путем [3—5]. В подобных испытаниях для учета неравномерности деформаций в местах концентрации напряжений применяется метод делительных сеток, наносимых на поверхность металла [6] с этой же целью применяются тензометры сопротивления [4]. [c.118]

Общим недостатком всех описанных выше методов является то, что приходится ограничиваться оценкой пластической деформации поверхностных слоев металла. Эти методы не дают ответа на вопросы, какова толщина пластически деформированного слоя в наименьшем сечении образцов с кольцевыми надрезами Каков характер распределения пластической деформации в зоне объемного напряженного состояния Как влияют на механическое состояние металла жесткость надреза и длительное пребывание под напряжением при высокой температуре [c.119]

Главное, вероятно, в решении задач о сопротивлении разрушению образцов с кольцевыми выточками заключается в определении места расположения опасной зоны и учете фактора неоднородности напряженного состояния. Решение первой части этой задачи состоит в исследовании состояния металла в зоне влияния кольцевого надреза. [c.158]

В случае неоднородного напряженного состояния, которое имеет место в зоне влияния кольцевого надреза, функция критерия (4.12) должна принимать различные значения для разных координат г (0<г< гд) в наименьшем сечении кольцевой выточки. Для образцов, испытанных при 540 и 565 °С, было рассчитано напряженно деформированное состояние в зоне влияния надреза по методу [97] и вычислялась функция Bj для ряда значений (см. рис.4.5). [c.158]

В более поздних работах было также показано, что резкие концентраторы напряжений придают образцам значительно более высокое сопротивление усталости, чем этого можно было ожидать, принимая во внимание их теоретические коэффициенты концентрации напряжений. Причем этот эффект наблюдается независимо от схемы приложения нагрузки. В качестве примера в табл. 1 приведены результаты исследования влияния радиуса при вершине кольцевого надреза на сопротивление усталости двух алюминиевых сплавов. Испытывали на изгиб с вращением образцы диаметром 12,7 мм из алюминиевого сплава (4,5 % Си 1,4 % Мп ап = 470 МПа) с кольцевым надрезом глубиной 1,9 мм и углом раскрытия 45°, а также на осевое растяжение-сжатие образцы диаметром 43,2 мм из алюминиевого сплава (4,4 % Си 0,7 % Mg Ств = 505 МПа) с кольцевым надрезом глубиной 5,1 мм и углом раскрытия 55 ".. В обоих случаях с уменьшением радиуса при вершине надреза амплитуда разрушающих напряжений цикла сначала значительно уменьшается, а затем, после достижения некоторого критического значения, заметно увеличивается. Интересно отметить, что в обоих исследованиях критический радиус при вершине надреза, соответствующий минимальной амплитуде разрушающих напряжений, оказался равным примерно 0,03 мм. [c.11]

Эффективность ППД при циклическом деформировании кручением образцов диаметром 12 мм из стали 45 была показана и при испытаниях образцов с различными концентраторами напряжений (кольцевым и косым надрезами, поперечным сверлением, галтелью малого радиуса). Поверхностное упрочнение проводили дробеструйной обработкой или обкаткой зон концентраторов роликами. Увеличение сопротивления усталости было получено в той или иной степени для всех вариантов образцов. Наибольшее приращение предела выносливости (на 38 %) наблюдали для образцов с косым надрезом, наименьшее — для образцов с поперечным сверлением после дробеструйного упрочнения. [c.156]

Для испытания на усталость при чистом симметричном изгибе с вращением с частотой 16 Гц изготовляли цилиндрические гладкие и надрезанные образцы. Форма гладких образцов корсетная, минимальный диаметр ее составлял 14 мм, а радиус корсетной части 100 мм. Образцы с кольцевым У-образным надрезом имели наружный диаметр 17 мм и внутренний диаметр 14 мм. Угол при вершине 90 °, радиус в вершине надреза 0,01 мм. Часть образцов использовали для получения характеристик циклической трещиностойкости по методике, изложенной в [4—61. При этом размах коэффициента интенсивности напряжений АК в вершине трещины определяли по формуле [4] [c.176]

Взаимосвязь между пределами выносливости гладкого образца и образца с надрезом того же диаметра выражается формулой =о у К где эффективный коэффициент концентрации напряжений, т.е. показатель того, во сколько раз предел выносливости гладкого образца больше предела выносливости образца х кольцевым надрезом, площадь сечения которого в надрезе равна площади сечения гладкого образца. [c.141]

Ценную информацию о сопротивлении конструкционных материалов хрупкому разрушению можно получить при ударном растяжении цилиндрических образцов с кольцевыми треш инами. Такие испытания (особенно при низких температурах) — жесткие условия для деформирования материала. Результаты испытаний являются важными показателями работоспособности материала в экстремальных условиях его работы (высокие скорости нагружения, низкие температуры, предельно-острые концентраторы напряжений). Ударному растяжению цилиндрических образцов с надрезами уже давно уделяется значительное внимание [29, 39, 1491 при выборе материала для конструкций, предназначенных для работы в экстремальных условиях. Однако ударные, испытания цилиндрического образца с кольцевой [c.171]

Чувствительность материалов к концентрации напряжений в условиях сложного нагружения (растяжение с изгибом) оценивается путем испытания на растяжение с перекосом круглого образца с кольцевым У-образным надрезом, как предложено одним из авторов [1 ]. Перекос создается косой шайбой с углом 4, 6 и 8°, подкладываемой под головку образца. [c.35]

Многочисленные опыты [131 показывают, что даже при наличии весьма острых надрезов с малым радиусом закругления в вершине большинство пластичных металлов не только не дает понижения наибольшей нагрузки или пропорционального ей наибольшего условного напряжения, но даже существенно превышает эту нагрузку по сравнению с гладким образцом. Так, например, для стали ЗОХГСА при Ов = ПО, 145 и 170 кгс/мм образец диаметром 10 мм с кольцевым надрезом глубиной 1 мм на сторону, углом раскрытия 60° и радиусом в вершине надреза [c.108]

Автором совместно с М.М.Мацейко [211] и Г.Н,Филимоновым, проведен комплекс экспериментальных исследований по выяснению взаимосвязей между размерами образца, параметрами концентратора напряжений и сопротивлением усталости. Исследовали образцы с рабочим диаметром 5, 20, 40 и 160 мм из сталей 35, 40Х и 38Х2Н2МА. Испытания проводили по схеме чистого изгиба с вращением, Частота нагружения составляла 50 Гц для образцов диаметром 5-40 мм и около 7 Гц для образцов диаметром 160 мм. Испытывали геометрически подобные цилиндрические образцы с кольцевыми надрезами и без них. Отношение рабочей длины к диаметру гладких образцов составляло lid = 4, а радиус галтели при переходе к головкам образца Я = d. Л/-образный кольцевой надрез с углом раскрытия 60 на образцы наносили тонким точением. С целью уменьшения величины остаточных напряжений на дне надреза окончательный профиль скругления в надрезе у образцов с d = = 5- 40 мм формировали шлифовальным абразивным кругом, а у образцов d = = 1 70 мм надрез после точения зачищали шлифовальной шкуркой. [c.140]

Образцы для исследования поведения материалов (прочности) в трехосном напряженном состоянии изготавливаются в виде цилиндрических образцов с кольцевым надрезом (рис. 195). У дна выточки создается сложное напряженное состояние, приближаю1цееся к всестороннему растяжению. Анализ опытных данных, получаемых с помогцью таких образцов, требует умения теоретически рассчитывать напряженные состояния в таких условиях. [c.316]

Для повыщения экспрессности и надежности определения склонности стали к водородному охрупчиванию авторы работы [18] предлагают использовать образцы с кольцевым надрезом, растягиваемые при скорости движения захвата 10" м/с. Надрез глубиной 0,5 мм, угол 45°, = 0,25 мм наносится на образец с длиной рабочей части 40 мм и диаметром 4 мм. Наводороживание проводится в 0,1 N растворе с добавкой 1,5 г/л тиомочевины. Поскольку процесс деформации в надрезе затруднен, разрущение происходит на прямолинейном участке кривой нагрузка — деформация, что приближает, по мнению автора, условия испытания к условиям, характерным для испытаний на длительную прочность, но с использованием малых плотностей катодного тока ( 5А/м ). При достижении некоторого значения нагрузки происходит разрущение образца. О склонности к водородному охрупчиванию судят по величине отношения этого значения нагрузки (Рд) к величине разрушающей нагрузки при испытании на воздухе (Р), а также по величине коэффициента интенсивности напряжений в вершине надреза при разрушающей нагрузке наводороживаемого образца [c.59]

Оригинальный метод определения сопротивления отрыву, основанный на анализе объемнонапряженного состояния в растягиваемом цилиндрическом образце с круговой выточкой и на измерении наибольшего нормального напряжения в момент разрушения при комнатной температуре, разработан Г. В. Ужиком [106, 110, 111]. По Ужику, сопротивление отрыву, названное им i (j, представляет сопротивление металла такому разрушению, которое не сопровождается сколько-нибудь заметной пластической деформацией на участке действия наибольшего нормального напряжения. Для определения этой величины наиболее целесообразным методом Г. В. Ун<ик считает нагружение всесторонним неравномерным растяжением, которое может быть создано в цилиндрическом образце с кольцевым надрезом определенного профиля, когда у вершины надреза и дальше к центру создается объемно-напря/кенное состояние с разным соотношением главных напряженпй одного и того же знака (oi >02 > оз > 0). [c.101]

При растяжении в условиях ползучести цилиндрических образцов с кольцевыми надрезами из аустенитной и перлитной стали при различной степени концентрации напряжений, различной длительности и температуре испытания и пластичности стали сохраняется, хотя и в видоизмененной форме, ряд основных особенностей процесса пластической диформации и разрушения, установленных при обычном испытании на растяжение надрезанных образцов стали при комнатной температуре. Так, в условиях ползучести даже при длительности испытания свыше 3000 часов сохраняется резко выраженная неравномерность распределения напряжений и пластической деформации в объеме металла под надрезом и объемный характер напряженного состояния. [c.131]

Анализ экспериментального материала, полученного на сталях ферритного, перлитного и аустенитного классов, и никелевых сплавах показал, что если величина пластической деформации, накопленной до агонийной стадии разрушения, >2%, то длительная прочность образцов с кольцевыми подрезами средней жесткости (теоретический коэффициент концентрации напряжений А =4%) не ниже соответствующей прочности гладких образцов — материал не чувствителен к надрезу. Следовательно, в условиях дли- [c.73]

Из рис. 4.5 следует, что в минимальном сечении кольцевого надреза образцов, нагруженных различными номинальными напряжениями о-=/ // , характер изменения функции Ву от центра образца (г,=0) к вершине надреза (()=/ь) одинаков и минимум функции BJ отмечается при г= г р О, 93-5-0,95гд. Величина при этих значениях г р максимальна, т.е. в области с координатой г = г р вероятность возникновения и развития хрупкого разрушения наибольшая по сравнению с таковой в соседних объемах металла. [c.158]

Силовая схема осевого растяжения цилиндрического образца с кольцевой трещиной, рассмотренная в предыдущей главе, достаточно полно реализует условия автомодельности зоны пред-разрушения в окрестности контура макротрещины, т. е. при установленных размерах образца и трещины область предразрушения вдоль всего ее контура находится в состоянии плоской деформации и напрян ения в ней описываются коэффициентом интенсивности напряжений К . Однако при определении трещиностойкости достаточно пластичных материалов необходимо испытывать образцы больших сечений, для разрушения которых но этой силовой схеме необходимы испытательные машины большой мощности и жесткости. Другие силовые схемы, например рекомендованные в британском стандарте [9, 145], более доступны для осуществле-ния эксперимента на пластичных материалах. Вместе с тем эти силовые схемы неточно реализуют условия автомодельности распространения макротрещины (состояние плоской деформации в области предразрушения) вдоль всего ее контура. Причиной этого является выход трещины на поверхность тела, что приводит к видоизменению области предразрушения. Правда, для ликвидации такого явления иногда на свободной поверхности делают боковой надрез, который жестко локализирует пластические деформации вдоль контура трещины. Однако для такой силовой схемы отсутствуют теоретические решения какой-либо определенной точности, что создает дополнительное затруднение. [c.59]

О влиянии концентрации напряжений на длительную прочность аропрочных сплавов судят обычно по испытаниям на растяжение линдрических образцов с кольцевой выточкой, называемой услов-D надрезом . Суждение это носит чисто качественный характер, 1к как напряженное состояние таких образцов изучено лишь в гади и упругой деформации [1]. [c.75]

Зарождение макротрещины в образце с концентратором напряжения начинается в отдельных разобщенных центрах, расположенных по периферии надреза, которые, коН1№НтрИчески развиваясь, сливаются и образуют общий кольцевой фрОнт трещины, равномерно продвигающийся к центру образца (рис. 145, а). Количество зародышевых центров и момент их слиянйя в общий фронт зависят от радиуса в вершине надреза чем он меньше, тем больше центров и тем раньше происходит образование общего фронта трещины. Так, при радиусе 2 мм трещина развивалась из одного центра, как и в глад- [c.350]

Для случая малых упругопластических деформаций в работе [42] проведен приближенный анализ напряженного состояния в наименьшем сечении цилиндрического растягиваемого образца с кольцевой гиперболической выточкой (рис. 3.34). Три сплошные кривые соответствуют упругому напряженному состоянию в момент появления пластических деформаций в вершине надреза. Штриховые линии показывают осевые напряжения в пластической области для стадии упругопластнческого деформирования образца (ОС — зона упругих деформаций СМ — пластическая зона). Таким образом, предположение о полном выравнивании напряжений после прохождения пластической деформации (справедливое для тонкого надрезанного образца при плоском напряженном состоянии) является необоснованным для трехосного напряженного состояния, имеющего место в случае цилиндрического (или достаточно толстого плоского) надрезанного образца, даже для идеального упругопластичного материала. Исходя из того, что в центральной зоне надрезанного образца создается трехосное напряженное состояние растяжения, испытание образцов с глубокими кольцевыми надрезами было рекомендовано для определения сопротивления отрыву [42]. Основанные на предположении о малости пластических деформаций решение и метод определения сопротивления отрыву [42] справедливы в том случае, если при испытании образца с кольцевой выточкой не образуется замкнутая пластическая зона (при образовании такой зоны пластические деформации резко возрастают). Замкнутая пластическая зона не образуется у малопластичных материалов. [c.152]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...