Пластичность при переменных нагрузках

Для оценки действительного понижения усталостной прочности в зависимости от концентрации напряжений при переменных нагрузках вводится эффективный (практический) коэффициент концентрации, представляющий собой отношение предельных номинальных напряжений, вызывающих разрушение деталей, не имеющих и имеющих концентраторы напряжений. Эффективный коэффициент концентрации напряжений меньше теоретического (расчетного) коэффициента и только для высокопрочных материалов с малой пластичностью эффективный коэффициент концентрации почти равен теоретическому. Чем выше прочность стали и хуже пластические свойства, тем сильнее влияние надрезов, причем с увеличением размера образца влияние надреза увеличивается. Чем менее пластичен материал, тем выше эффективный коэффициент концентрации напряжений и наоборот. Пластичные материалы обладают способностью сглаживать неблагоприятные для усталостной прочности пики напряжений концентратора. [c.410]

При переменных нагрузках, когда мы вынуждены считаться с возможностью развития трещин усталости, учет величины местных напряжений необходим и может очень резко сказаться на выборе коэффициента запаса даже для пластичных материалов. Для появления трещин усталости необходимо, чтобы в каком-либо месте стержня действительные напряжения перешли за предел выносливости. Так как местные напряжения выше общих (действующих по большей части сечения), то опасность появления трещин и вызывается тем, что именно местные напряжения перейдут за предел выносливости. Так как подбор сечения мы ведем, исходя из величины наибольших общих напряжений по условию [c.60]

Для определения величины допускаемых напряжений при симметричном цикле, т. е. у деталей, работающих с переменной нагрузкой, эффект концентрации напряжений (от наличия у детали резьбы, отверстий, шпоночных пазов, галтелей и т. д.) должен учитываться не только у малопластичных, но и у пластичных материалов. Для хрупких и неоднородных по своей структуре материалов, как, например, у чугуна, концентрацию напряжений не учитывают и при переменных нагрузках по причинам, изложенным выше. [c.27]

Вполне естественно ожидать, -что такое же положение существует и в теории ползучести. Поэтому было решено дальнейшее исследование по ползучести при переменных нагрузках в условиях сложного напряженного состояния проводить при пропорциональном нагружении. Случай пропорционального нагружения имеет самостоятельное значение в теории ползучести, примером может служить ползучесть при постоянных нагрузках. Кроме того, если будет создана теория ползучести для пропорционального нагружения, то она также, как в теории пластичности, может стать пробным камнем при построении теории ползучести при произвольном законе нагружения. [c.106]

Материал вкладышей должен хорошо сопротивляться износу и заеданию обладать достаточной пластичностью, чтобы, не разрушаясь, воспринимать действие ударной нагрузки коэффициент трения пары цапфа — вкладыш должен быть невелик. Кроме того, для подшипников, работающих при переменных нагрузках, важно, чтобы контактная усталостная прочность материала вкладыша была достаточно высока. Желательно также, чтобы материал обладал высокой теплопроводностью для лучшего теплоотвода с поверхностей трения. [c.382]

Твердые сплавы обладают малой пластичностью и могут успешно работать только при постоянных нагрузках. При переменных нагрузках и вибрациях твердые сплавы выкрашиваются. Пластичность твердых сплавов уменьшается с уменьшением содержания в сплаве кобальта, однако их режущие свойства повышаются. [c.13]

Временные и остаточные напряжения. Временные напряжения могут вызвать разрушение сварного соединения в процессе сварки или образование в нем технологических дефектов (см. в разд. 1.5). Остаточные растягивающие напряжения создают в металле запас энергии, который может способствовать разрушению металла. Они также вызывают ускорение коррозионных процессов. Связанные с ними пластические деформации приводят к уменьшению пластичности соединения. Суммируясь с рабочими напряжениями, остаточные напряжения ухудшают работоспособность конструкции сжатые элементы могут потерять устойчивость в элементах, функционирующих при переменных нагрузках, снижается предел выносливости в элементах, работающих на изгиб, уменьшается жесткость сечения за счет перехода его части в пластическое состояние. [c.53]

На основании изложенного заключаем, что в ряде экспериментальных исследований установлено хорошее подтверждение основных гипотез теории пластичности в условиях ползучести. В некоторых исследованиях получено, что при переменных нагрузках гипотезы теории пластичности не подтверждаются. Это заставляет искать новые зависимости между компонентами тензоров напряжений и деформаций. [c.251]

В этом случае для количественной оценки пластических деформаций, в зависимости от действующих внешних нагрузок, предварительно необходимо установить закономерности снижения предела текучести при переменных нагрузках для простых однородных напряженных состояний (асимметричное растяжение — сжатие, асимметричное кручение, сочетания переменного и постоянного растяжения — сжатия и кручения на полых образцах). Затем, используя аппарат теории пластичности (теорию малых упруго-пластических деформаций, теорию течения), можно установить зависимости между внешними нагрузками и деформациями при рассматриваемых относительно сложных случаях (сочетание изгиба и кручения). Для статических условий совместное действие изгиба и кручения рассматривается в работах [6], [10], [15]. [c.371]

Современные методы расчета прочности деталей основаны на гипотезах непрерывности, однородности и изотропности материала. В действительности распределение усилий между зернами металла происходит неравномерно. В некоторых зернах могут иметь место пластические деформации значительной величины, в результате которых образуются микротрещины. При переменных нагрузках они имеют тенденцию развиваться при этом местные напряжения оказ ываются опасными для прочности не только хрупких, но и пластичных металлов. При достаточно больших напряжениях в кристаллитах пластичных металлов нарушается связь между атомами сдвинутые группы атомов перестают образовывать единую атомную цепь. Указанные сдвиги сопровождаются, с одной стороны, скольжением внутри отдельных зерен, упрочнением металла, а с другой стороны, микроскопическими трещинами. При небольших переменных нагружениях образца сначала развитие трещин происходит очень медленно, далее постепенно ускоряется, а на последнем этапе происходит внезапное разрушение. [c.217]

Улучшаемые стали представляют собой группу легированных сталей с С = 0,35...0,50 % (табл. 1.2.13). Оптимальный комплекс свойств эти стали приобретают после закалки и высокого отпуска при 500-650 С. Они характеризуются сочетанием повышенной прочности и достаточно высоких пластичности и вязкости (табл. 1.2.14). По сравнению с нормализацией термическое улучшение обеспечивает более высокие значения Одд и снижение Особое значение имеет структура сорбита отпуска для повышения долговечности деталей при переменных нагрузках. При твердости, меньшей 350 НВ, сорбит отпуска характеризуется высоким сопротивлением распространению трещины. Существенное значение имеет структура феррита с развитыми дислокационными барьерами в виде малоподвижных стенок дислокаций и присутствие частиц карбидов. Под влиянием барьеров направление развития трещины часто изменяется, ее перемещение связано с увеличением затрат энергии и времени распространения. В результате термического улучшения повышается о 1. [c.64]

Остаточные растягивающие напряжения создают в металле запас энергии, который может способствовать разрушению металла. Они также способствуют ускорению коррозионных процессов. Связанные с ними пластические деформации приводят к уменьшению пластичности соединения. Складываясь с рабочими напряжениями, остаточные напряжения ухудшают работоспособность конструкции сжатые элементы могут потерять устойчивость в элементах, работающих при переменных нагрузках, снижается предел выносливости в элементах, работающих на изгиб, уменьшается жесткость сечения за счет перехода части сечения в пластическое состояние. Остаточные напряжения существенно влияют на точность и стабильность размеров сварных деталей. При механической обработке за счет перераспределения остаточных напряжений происходит изменение формы и размеров детали. Под действием остаточных напряжений возникают деформации ползучести, особенно при повышенных температурах. При первом приложении рабочей нагрузки рабочие напряжения, складываясь с остаточными, могут в отдельных местах превысить предел текучести и вы-. звать пластические деформации. Происходящие под действием остаточных напряжений деформации обычно не превышают долей процента. [c.83]

Сглаживание эпюры напряжений в пластической стадии, рассмотренное на конкретном примере, является закономерным процессом, имеющим место во многих элементах конструкций из йла-стичных сталей (низкоуглеродистых и низколегированных) при одноосных напряженных состояниях (а иногда и многоосных). Однако концентрация напряжений существенно снижает прочность при переменных нагрузках, а в случае ограниченной пластичности металла — и при статических нагрузках. [c.69]

Современные методы расчета прочности деталей основаны на гипотезах непрерывности, однородности и изотропности материала. В действительности распределение усилий между зернами металла происходит неравномерно. В некоторых зернах могут иметь место значительные пластические деформации, в результате чего образуются микротрещины. При переменных нагрузках они имеют тенденцию развиваться сначала развитие трещин происходит очень медленно, далее постепенно ускоряется, а на последнем этапе происходит внезапное разрушение. При этом местные напряжения оказываются опасными для прочности не только хрупких, но и пластичных металлов. [c.133]

Обычно при повышении температуры пределы выносливости сталей понижаются. В агрессивных средах предел выносливости значительно уменьшается. Прочность деталей конструкций при переменных нагрузках зависит от концентрации напряжений. Эффективным коэффициентом концентрации напряжений Кз называется отношение предела выносливости гладкого образца к пределу выносливости образца при наличии концентратора /С 5= 1, причем чем ближе /Сд к 1, тем лучше работает изделие. У хрупких материалов эффективный коэффициент концентрации Ка близок к теоретическому (см. гл. 3), в пластичных он значительно меньше. [c.136]

Традиционно считают основными два метода расчета сварных х>единений на статическую прочность и на прочность при переменных нагрузках. Применение их регламентировано различными нормативными документами, которые обязательны д ля типового проектирования. В качестве одного из основных требований при разработке нормативных документов до последнего времени было обеспечение простоты расчета. В некоторых случаях это достигалось ценой снижения экономичности и долговечности сварных конструкций. Работы последнего периода в основном направлены на устранение указанных двух недостатков. Во-первых, вводится учет различной прочности отдельных участков соединения в зависимости от направления силы в них. Это в ряде случаев позволяет проектировать конструкции более экономичными в отношении объема наплавляемого металла. Во-вторых, ведутся работы и достигнуты успехи в создании численных методов расчета, позволяющих учесть концентрацию деформаций и напряжений в сварных соединениях, что открывает возможность применения более прочных, но менее пластичных присадочных металлов. Одновременно это позволяет проводить обоснованные расчеты на статическую прочность в условиях понижения пластичности материала при применении высокопрочных металлов и в условиях низких температур. [c.495]

Например, при действии ударной нагрузки (т. е. нагрузки чрезвычайно малой продолжительности) многие материалы, которые при статическом действии нагрузок оказывались пластичными, работают как хрупкие при действии многократно повторяющейся переменной нагрузки прочность материалов резко снижается. [c.287]

На прочность пластичных и хрупких материалов концентрация напряжений влияет по-разному. Существенное значение при этом имеет также характер нагрузки. Если материал пластичный (диаграмма напряжений имеет площадку текучести зна чительной протяженности) и нагрузка статическая, то при увеличении последней рост наибольших местных напряжений приостанавливается, как только они достигнут предела текучести. В остальной части поперечного сечения напряжения будут еще возрастать до величины предела текучести Стт, при этом зона пластичности у концентратора будет увеличиваться (рис. 120). Таким образом, пластичность способствует выравниванию напряжений. На этом основании принято считать, что при статической нагрузке пластичные материалы мало чувствительны к концентрации напряжений. Эффективный коэффициент концентрации для таких материалов близок к единице. При ударных и повторно-переменных нагрузках, когда деформации и напряжения быстро изменяются во времени, выравнивание напряжений произойти не успевает и вредное влияние концентрации напряжений сохраняется. Поэтому в расчетах на прочность учитывать концентрацию напряжений необходимо. [c.120]

Разрушение материалов при периодических многократно изменяющихся напряжениях (порядка миллионов циклов) довольно сильно отличается от разрушения при действии статических или повторяемых малое число раз нагрузках. При переменных напряжениях разрушение даже пластичных материалов происходит внезапно, без заметной пластической деформации. Разрушающее напряжение значительно ниже временного сопротивления, а иногда даже ниже предела упругости материала. Задолго до разрушения [c.37]

Величины запасов прочности при упрощенном расчете по пределу прочности Сд без учета типа напряженного состояния, концентрации, абсолютных размеров и т. д. по Н. М. Беляеву [4) для статической нагрузки при пластичном состоянии материала составляют 2,5 -2,7 то же при хрупком состоянии 3,0—9,0 для ударной и внезапной нагрузки при пластичном состоянии 2,8—5,0 для переменной нагрузки при пластичном состоянии 5,0—15,0. [c.483]

С интенсивным повышением жаропрочности аустенитной стали при резком падении длительной пластичности понижается сопротивление термической усталости. Использование высокожаропрочных сталей для элементов энергетических установок, работающих при переменных тепловых нагрузках, в целом ряде случаев может оказаться нецелесообразным. Сказанное подтверждают данные эксплуатации корпусов стопорных клапанов турбины СКР-100 [40]. [c.148]

Таким образом, поскольку выбор коэффициента запаса обусловливается свойствами материала и способом приложения внешних сил, хрупкие материалы требуют обычно больших коэффициентов запаса, чем пластичные точно так же эти коэффициенты приходится выбирать большими при динамических и переменных нагрузках, чем при статических. [c.61]

При статической или ударной нагрузке для пластичных материалов такое состояние характеризуется появлением больших остаточных деформаций (явление текучести), для хрупких—появлением трещин, разрушением материала. При повторно-переменной нагрузке опасное состояние характеризуется появлением и развитием трещины усталости. Напряжение, соответствующее наступлению опасного состояния, мы будем называть условно о . Это напряженке равно [c.62]

Это обстоятельство может повести к снижению пластичности металла в стыке, что делает такое соединение (с лобовыми швами) менее надежным, особенно при ударных и переменных нагрузках, чем соединение встык без накладок. [c.158]

При симметричном цикле опасным напряжением является предел выносливости, который, как правило, всегда меньше предела текучести материала. Допускаемая величина напряжения при симметричном цикле [p i] найдется путем деления предела выносливости p t на коэффициент запаса прочности kr, который, кроме основного коэффициента запаса ка, должен включать коэффициент концентрации напряжений а д, масштабный коэффициент и, в случае надобности, коэффициенты, учитывающие влияние технологии изготовления и условий эксплуатации детали K и Если переменные нагрузки меняются не плавно, а сопровождаются резкими ударами, то дополнительно должен быть введен еще и динамический коэффициент Кд, числовые значения которого в этих случаях колеблются обычно между единицей и двумя. Таким образом, как для хрупких, так и для пластичных материалов [c.563]

Основной материал резьбовых деталей — конструкционные и легированные стали. При выборе материала учитывают характер нагрузки (статическая или переменная), способ изготовления и объем производства. Например, крепежные детали обшего назначения изготовляют из низко- и среднеуглеродистых сталей типа сталь 10. .. сталь 35. Такие стали обладают высокой пластичностью и применяются в серийном производстве при холодной высадке или штамповке заготовок для резьбовых изделий с последующей накаткой резьбы. Легированные стали (например, 35Х, ЗОХГСА) применяют для изготовления высоконагруженных деталей, работающих при переменных и ударных нагрузках. [c.35]

Для большинства конструкций, работающих в условиях неизотермического нагружения, можно выделить режимы с постоянными нагрузками и температурами и этапы перехода с одного режима на другой. В этом случае целесообразно отдельно рассматривать этапы пластического деформирования при действии высоких температур и задачи ползучести в периоды работы конструкции при. постоянных или мало меняющихся нагрузках и температурах. Однако в общем случае разделить во времени период появления только пластических деформаций и только деформаций ползучести затруднительно. Это характерно для машин, работающих на режимах с переменными нагрузками и температурами (маневренные двигатели, энергосиловые установки, ядерные реакторы и химическое оборудование в периоды пуска и остановки), для которых необходимо рассматривать неизотермическое неупругое деформирование, одновременно учитывая явления пластичности и ползучести. [c.226]

Статические и переменные нагрузки при рабочих температурах не снижают характеристик пластичности сплавов, если величина приложенных напряжений не вызывает остаточную деформацию более 0,2%, т. е. не превышает предела текучести (рис, 179). [c.398]

В восемнадцати предшествующих главах были изложены различные разделы механики деформируемого твердого тела, при этом практическая направленность каждого из них не очень акцентировалась. Но основная область приложения механики твердого тела — это оценка прочности реальных элементов конструкций в реальных условиях эксплуатации. С этой точки зре-нпя различные главы приближают нас к решению этого основного вопроса в разной степени. Классическая линейная теория упругости формулирует свою задачу следуюш им образом дано пекоторое тело, на это тело действуют заданные нагрузки, точки границы тела претерпевают заданные перемещения. Требуется определить поле вектора перемещений и тензора напряжений во всех точках тела. После того как эта задача решена, возникает естественный и основной вопрос — что это, хорошо или плохо Разрушится сооружение или не разрушится Теория упругости сама по себе ответа на этот вопрос не дает. Правда, зная величину напряжений, мы можем потребовать, чтобы в каждой точке тела выполнялось условие прочности, т. е. некоторая функция от компонент о.-,- не превосходила допускаемого значения. В частности, можно потребовать, чтобы нигде не достигалось условие пластичности, более того, чтобы по отношению к этому локальному условию сохранялся некоторый запас прочности, понятие о котором было сообщено в гл. 2 и 3. Мы знаем, что для пластичных материалов выполнение условия пластичности в одной точке еще не означает потери несущей способности, что было детально разъяснено на простом примере в 3.5. Поэтому расчет по допустимым напряжениям для пластичного материала безусловно гарантирует прочность изделия. Для хрупких материалов условие локального разрушения отлично от условия наступления текучести и локальное разрушение может послужить началом разрушения тела в целом. Поэтому расчет по допускаемым напряжениям для хрупких материалов более оправдан. Аналогичная ситуация возникает при переменных нагрузках и при действии высоких температур. В этих условиях даже пластические материалы разрушаются без заметной пластической деформации и микротрещина, возникшая в точке, где 42 [c.651]

Проблема термоцпклической прочности является комплексной проблемой, включающей в себя три основных вопроса. Первый вопрос заключается в разработке уравнений состояния, способных с удовлетворяющей инженерную практику точностью описать кинетику напряженно-деформированного состояния, процессы пластичности и ползучести при переменных нагрузках и температурах. Уравнения состояния должны включать параметры, характеризующие процесс накопления повреждений и разрушения материала. Второй вопрос заключается в выборе физически обоснованной меры повреждаемости материала, характеризующей кинетику разрушения материала на различных стадиях процесса деформирования, и разработке соответствующих кинетических уравнений, устанавливающих связь между указанной мерой и параметрами процесса. Третьим вопросом является формулировка соответствующих гипотез, связывающих кинетику процесса деформирования и накопления повреждений с типом разрушения, и критериев разрушения, связывающих параметры напряженно-деформированного состояния и меры повреждаемости для критических состояний материала. При решении указанных трех проблем должна учитываться существенная нестационарность нагрун<ения н нагрева Б условиях малоциклового термоусталостного разрушения, а формулировка соответствующих уравнений и критериев должна опираться на современные представления физики твердого тела о микро- и субмикроскопическом механизмах пластических деформаций и накопления повреждений в материале [42—64 . [c.141]

Детали машин, сделанные даже из очень пластичного металла, могут быть склонны к внезапному хрупкому разрушению, если они работают при переменных нагрузках. Явление разрушения металла при переменных нагрузках, меньших по величине, чем предел прочности, называется усталостью металла. При переменных нагрузках смещение кристаллографических плоскостей носит локальный характер и происходит в ослабленных объемах. Это приводит к возникновению местного скольжения при небольших нагрузках. В кристаллической решетке возникают местные искажения, постепенно нарастающие и приводящие к разрыву межатомных связей по плоскостям скольжения. Возникающие субмикроскопи-ческие трещины, являясь концентраторами напряжений, постепенно разрастаются и в конце концов приводят к разрушению при практически полном отсутствии заметной макропластической деформации. [c.78]

Вследствие этих явлений в процессе деформации в холодном состоянии механические и физико-химические свойства металла непрерывно изменяются твердость, прочность, и хрупкость его непрерывно увеличивается, а пластичность, вязкость, коррозионная стойкость и электропроводность уменьшаются. Это изменение свойств, связанное с деформацией в холодном состоянии, называют наклепом, а металл с деформированной в процессе обработки давлением микроструктурой называют на-клепанным. С увеличением степени деформации наклеп (упрочнение) возрастает. Явление наклепа используется для повышения прочности машиностроительных деталей, работающих при переменных нагрузках путем применения так называемого дробеструйного наклепа, при этоа глубина наклепанного слоя не превышает 1 мм, твердость его значительно увеличивается. Например, твердость углеродистой стали увеличивается после наклепа примерно на 40%. Этим способом в машиностроении увеличивают срок службы деталей, например зубчатых колес, пружин и др. [c.261]

Вольфрамотитанокобальтовые ТК, состоящие из карбидов вольфрама, титана и кобальта. Они применяются для оснащения режущих инструментов при обработке пластичных металлов в зоне высоких скоростей резания. Для грубообдирочных работ при переменной нагрузке применяют сплавы марки Т5КЮ [c.333]

Ряд статей сборника носвящен прочности и пластичности сварных соединений роли остаточных напряжений, деформаций и дефектов при оценке качества сварных конструкций, работающих в условиях двухосного нагружения возможной потери устойчивости при переменных нагрузках и в коррозионных средах. Значительное внимание уделено рациональньт способам устранения недостатков сварных соединений и конструкций, повышению их прочности, пластичности, жесткости. В особенности это относится к конструкциям из листовых высокопрочных материалов и цветных сплавов. [c.3]

Прочность деталей конструкций при переменных нагрузках зависит в значительной степени от наличия концентрации напряжений. Эффективным коэффициентом концентрации паиряженийЯэ называется отношение предела выносливости гладкого образца (обычно при Л = — 1) к пределу выносливости образца при наличии концентраторов. Кд всегда больше 1. Чем Кд ближе к единице, тем лучше работает соединение. В хрупких материалах эффективный коэффициент концентрацип близок к теоретическому, в пластичных он значительно меньше. [c.43]

Перлито-ферритные ковкие чугуны с указанной выше оптимальной структурой превосходят по своим антифрикционным свойствам остальные заменители, нами испытанные (легированные серые чугуны, алькусин, бронза). Еще более ощутительно преимущество антифрикционных ковких чугунов над серыми в условиях работы при неспокойной, ударной, переменной нагрузке, так как первые обладают значительно более высокими механическими свойствами вязкостью и пластичностью, которыми вторые не обладают. [c.348]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...