Условия повторных и знакопеременных

Приведем условия, при выполнении которых будут справедливыми уравнения типа теории малых упругопластических деформаций, используемые В.В. Москвитиным для описания повторных и знакопеременных нагружений. [c.92]

В условиях циклического охлаждения труб при водной очистке в них возникают знакопеременные термические напряжения. Процесс термоциклического нагружения можно в простейшем случае изобразить показанной на рис. 5.28 схемой [168, 187—189]. В первом цикле охлаждения металл деформируется на величину е= =бу +бп (линия О —а —с), где еу и е обозначают соответственно упругую и пластическую деформацию при первом цикле охлаждения. При прекращении охлаждения температура металла восстанавливается до начальной величины и на него воздействует сжимающее напряжение. При этом происходит пластическая деформация бп" (линия d — e). В условиях повторных циклов процесс протекает по замкнутому контуру b— —d—e—b, который по существу представляет собой циклически повторяющуюся упруго-пластическую деформацию материала. Суммарная упругопластическая деформация и размах напряжений Ла по упрощенной петле гистерезиса выражаются как [c.236]

На рис. 85 показано распределение вычисленных коэффициентов запаса прочности по знакопеременному течению и по прогрессирующему разрушению для турбинных дисков некоторых работающих конструкций и для дисков, испытанных на разрушение в условиях повторных запусков в ЦНИИТМАШе (точки Л, 5, С) и в ЧПИ (точки f, G). Для наглядности по осям координат отложены величины, обратные запасам прочности . [c.172]

Характер и интенсивность деформирования зависят от геометрии конструктивного элемента, времени вьщержки под постоянной нагрузкой, рабочих температур и номинальной нагрузки. В мембранной зоне происходит накопление деформаций при циклической ползучести, в зоне концентрации — знакопеременное циклическое деформирование. При этом достигается соответственно предельное состояние по условиям квазистатической (длительной статической) прочности или по условиям малоцикловой (длительной малоцикловой) прочности. Характерно, что в мембранной зоне длительное статическое разрушение в условиях повторного нагружения может происходить при различных значениях односторонне накопленных деформаций в зависимости от деформационной способности материала и процессов высокотемпературного старения и охрупчивания. [c.123]

В современных же агрегатах значительная часть деталей подвергается длительным статическим нагрузкам при повышенных температурах или повторным нагрузкам (в том числе и знакопеременным) при нормальных и повышенных температурах или же работает в условиях воздействия на них агрессивных сред, резких тепловых ударов или радиоактивного излучения. Для изготовления таких деталей требуются высокопрочные, жаропрочные, кислотоупорные металлические и неметаллические материалы стали, сплавы, пластические массы, обладающие повышенными специальными свойствами (пределом прочности, длительной прочностью, пределом ползучести, пределом выносливости, сопротивлением термической усталости, коррозионной стойкостью и Т.Д.). [c.245]

Указанные механические характеристики малоциклового деформирования и разрушения устанавливаются в результате испытаний лабораторных образцов материала в условиях, обеспечивающих однородность полей напряжений и деформаций на расчетной длине при знакопеременном повторном нагружении на специальных установках. В связи с наличием значительного числа факторов, определяющих особенности сопротивления материалов деформированию и разрушению (степень исходного деформирования, число циклов нагружения, форма цикла нагружения), в настоящее время разработаны и используются методики и установки, отличающиеся автоматизацией процесса циклического нагружения, записи зависимости напряжений и деформаций, а также обеспечивающие возможность воспроизведения требуемой формы цикла нагружения (мягкое и жесткое нагружение, асимметрия). [c.210]

Фреттинг-процесс — разрушение поверхностей деталей машин, проявляющееся в резко интенсифицированном окислении или схватывании. Значительная интенсификация окисления и схватывания вызвана динамическим характером нагружения, при котором на контакте резко увеличивается градиент деформаций и температур. Усталостные явления при трении автор ограничивает только условиями качения. Основные характеристики и развитие усталостных повреждений определяются процессами повторной пластической деформации, упрочнением и разупрочнением поверхностных слоев, возникновением остаточных напряжений и особых явлений усталости. Следует отметить, что повторная знакопеременная деформация, упрочнение и разупрочнение свойственны многим видам разрушения и при трении скольжения. [c.13]

Рассмотрим еще один пример возникновения нарастающей с каждым циклом односторонней деформации при повторных воздействиях движущегося источника тепла. Представим себе бесконечную пластину и два симметрично расположенных относительно ее срединной поверхности точечных источника тепла, обеспечивающих равномерный по толщине локальный нагрев (это возможно, например, при сварке). Значительные сжимающие напряжения, возникающие в результате интенсивного нагрева, при соответствующих условиях приведут к пластическому обжатию материала внутри окружности некоторого радиуса, чему способствует также соответствующее уменьшение предела текучести. Если периодически включаемый источник тепла неподвижен, результатом повторных нагревов, вследствие возникновения при охлаждении остаточных напряжений растяжения, будет знакопеременное течение. Положение изменится при нере-мещении источника тепла относительно пластинки по некоторой траектории. В этом случае деформация, реализуемая за проход, может оказаться кинематически возможной. Тогда каждый последующий проход будет оказывать действие, не отличающееся [c.224]

Естественное стремление как можно лучше отразить свойства реальных материалов приводит к попыткам выхода за рамки допущений классической теории, основанной на принятии идеализированной модели среды. При этом, как было отмечено в гл. I, необходимо изменение формулировки основной задачи теории приспособляемости. Следует также иметь в виду, что при оценке влияния реальных механических свойств приходится исходить из определенной (а не произвольной) программы нагружения, учитывая отвечающий ей механизм разрушения. Так, влияние эффекта Баушингера и изменения диаграммы деформирования при чередовании знака пластической деформации имеет существенное значение для условий знакопеременного течения, но оно не сказывается, если повторные нагружения приводят к одностороннему накоплению деформации. С другой стороны, в последнем случае обычное деформационное упрочнение является дополнительным резервом приспособляемости. [c.247]

Следовательно, если при повторном нагружении деформация достигла величины е = —е, то соответствующее значение напряжения будет а" — — f, причем а и е связаны уравнением (2.1). Обратно, если вид кривой е не зависит от е и выполняется условие (2.2), то знакопеременное нагружение описывается диаграммами, тождественно совпадающими с кривыми Мазинга. [c.86]

Известно, что в качестве основы для введения обобщенных переменных обычно используется некоторая гипотеза о законе распределения деформаций (или напряжений) по толщине оболочки (или поперечному сечению бруса). В тех случаях, когда повторное нагружение приводит к локальному знакопеременному течению, какие-либо основания для предположений относительно закона распределения пластических деформаций отсутствуют. Вместе с тем в данной ситуации нет и необходимости в использовании обобщенных переменных, поскольку задача определения параметров предельного цикла естественным образом решается в локальных напряжениях (в частности, по условию вырождения фиктивной поверхности текучести (2.1)). [c.17]

Усталостное изнашивание возникает при повторных, достаточно высоких напряжениях, испытываемых одним и тем же объемом материала, прилегающего к поверхности (особенно при знакопеременных напряжениях). В этих условиях в поверхностном слое возникают микротрещины и возможно местное поверхностное разрушение в виде выкрашивания. Этот вид изнашивания наблюдается при трении качения или при качении с проскальзыванием. Поверхностное выкрашивание иногда называют питтингом (раковины, ямки, оспинки). Питтинг можно рассматривать как процесс контактной усталости поверхностей при их качении или при качении со скольжением. [c.276]

Повторные знакопеременные и знакопостоянные нагрузки при нормальной температуре. При полной оценке усталостной прочности материала, несмотря на несомненную условность испытаний гладких образцов на усталость, эти испытания следует проводить. Результаты этих испытаний указывают тот предел, к которому должен стремиться предел выносливости конструкции (надрезанного образца) в зависимости от условий нагружения (степень асимметрии цикла, частота циклов и т. п.). Необходимо также оценивать чувствительность к надрезу при соответствующих режимах и условиях нагружения при этом способ изготовления надреза и его форма должны как можно больше соответствовать применяемым при изготовлении реальных деталей из изучаемого металла. [c.331]

Опыт показывает, что очень редко удается найти тесную связь между характеристиками механических свойств, определяемых на образцах, и службой деталей, в широких диапазонах охватывающих сразу значительное количество производства и методов нагружения. Разнообразие условий работы деталей требуют для оценки конструктивной прочности и различных характеристик механических свойств. В зависимости от характера действующих нагрузок механические испытания прежде всего следует разделить на 1) статические испытания при нормальных температурах или длительные статические испытания при повышенных температурах 2) ударные динамические испытания при различных температурах 3) испытания при повторных знакопостоянных или знакопеременных нагрузках при нормальных температурах. [c.8]

Если тепловая деформация превышает значение, определяемое уравнением (12), повторные нагревы после достаточного числа циклов приведут к пластическому разрушению одного из элементов. При определенных условиях возможно также сочетание знакопеременной и нарастающей деформации. [c.216]

Прочностное азотирование является наиболее эффективным методом резкого повышения поверхностной твердости, прочности, износоустойчивости. Высокая поверхностная твердость азотированных деталей не изменяется при повторных нагревах до 600—650° С. Азотируют детали машин, работающие в условиях трения и знакопеременных нагрузок, изгиба при вращении. Наиболее распространенной азотируемой сталью является 38ХМЮА, у которой после азотирования твердость достигает НУ 960—1150. [c.323]

К специфическим механизмам зарождения трещин в условиях усталости можно отнести механизм зарождения трещин, связанный с образованием концентраторов напряжений на поверхности из-за явлений. экструзий и интрузий за счет локализованного скольжения в условиях знакопеременного нагружения (рис. 27), а также другие механизмы зарождения трещин, учитывающие повторное ь нагрузки (включая знакопеременность) в условиях усталости И преимущественное течение приповерхностных слоев металла в периоде зарождения трещин. В сталях с гетерогенной структурой (в частности, у перлитных сталей) могут существовать два независимых субмикроскониче- [c.42]

Однако в связи е нарастанием единичных мощностей современного оборудования при одновременном сокращении их металлоемкости все более очевидной становится необходимость развития наряду с указанными выше методами традиционных расчетор на прочность новых методов расчетов на сопротивление малоцикловому разрушению, поскольку в экспериментальных условиях эксплуатации элементов машин в наиболее нагруженных зонах возникают местные упругопластические деформации. Последние в силу периодичности большинства рабочих процессов машин оказываются повторными и, как правило, знакопеременными даже при пульсирующих циклах изменения номинальных параметров нагруженности. Такие условия деформирования вызывают появление в рассматриваемых высоконагруженных зонах элементов конструкций (как правило, это зоны конструктивной концентрации напряжений) эксплуатационных повреждений в виде трещин малоцикловой усталости и выход тем самым из строя наиболее ответственных узлов машин. [c.3]

Усталостное разрушение наблюдается у таких деталей, как валы, оси, шатуны, пружины, рессоры и др., которые работают в условиях многократно повторяющихся переменных нагружений (растяжение—сжатие). Для того чтобы установить способность металлов работать в условиях многократных повторно или знакопеременных нагрузок, определяют их предел выносливости (или усталости). Пределов выносливости (усталости) называют максимальное напряжение, которое выдерживает материал, не разрушаясь, при достаточно большом числе повторно-переменных нагружений (циклов). Для стальных образцов эту характеристику устанавливают при 10 млн циклов, для цветных металлов — при 100 млн циклов. Предел Рис. 2.3. Излом усталост- ВЫНОСЛИВОСТИ обозначают греческой буквой ного образца И измеряют В паскалях. [c.20]

Обширная исследовательская работа была проведена по изучению режима металлов, подвергающихся действию повторной (усталостной) нагрузки и находящихся при этом в корродирующей среде. Хэйг ) заметил некоторое снижение предела выносливости в образпах латуни, испытанных под знакопеременной нагрузкой в условиях воздействия на них соленой воды, аммиака или соляной кислоты. Он указал при этом, что разрушительное действие аммиака на латунь проявляется лишь при условии одновременного воздействия обоих факторов корродирующего вещества и знакопеременной нагрузки. Дальнейшие успехи в изучении коррозионной усталости были достигнуты Мак-Адамом ), исследовавшим комбинированный эффект коррозии и усталости на различных металлах и их сплавах. Эти испытания обнаружили, что в большинстве случаев сильная коррозия металла до испытания его на усталость оказывает значительно менее вредное воздействие, чем легкая коррозия, происходящая одновременно с испытанием. При этом выяснилось также, что если средой для образца является воздух, то предел выносливости стали возрастает приблизительно пропорционально временному сопротивлению при статической нагрузке при проведении же этих испытаний в пресной воде результаты получаются совершенно иными. Было установлено, что предел коррозионной усталости стали с содержанием углерода свыше 0,25% не может быть повышен. Он может быть понижен термической обработкой. Опыты, проведенные в вакууме, показали ), что предел выносливости стали получается при этом таким же, как и при испытаниях на воздухе, между тем как в образцах из меди и латуни этот предел повышается соответственно не менее чем на 14 и 16%. Все эти результаты представляют большую практическую важность, поскольку многочисленные в эксплуатационных условиях аварии приходится часто относить на счет именно коррозионной усталости ). [c.455]

Существуют также другие механизмы зарождения трещин, учитывающие повторность нагрузки (а также знакоперемен-ность) в условиях усталости и преимущественное течение приповерхностных слоев металла в периоде зарождения трещин. В сталях с гетерогенной структурой (в частности у перлитных сталей) могут существовать два независимых субмикроскопических источника разрушения либо зеренный (зарождение субмикротрещин на границе перлитных зерен), либо цементитный (инициирование субмикротрещин в срезах цементитных пластин). Чаще всего субмикроскопические уста[лостные трещины зарождаются в приповерхностных слоях металла глубиной Порядка размера зерна. [c.100]

Уг = —, 1200 кгс/см , т. е. также сжимающие. При отложении нагара толщиной 1,5—2 мм температура головки повышается до 600° С, а величина термических радиальных напряжений в кармане до Ог = — 3800 кгс/см. При температуре наружных поверхностей головки 600° С температура в ее кармане будет около 500° С, а предел текучести стали 2X13 составляет 3600 кгс/см, т. е. ниже суммарных рабочих напряжений. Под действием таких сжимающих напряжений в кармане головки происходят пластические деформации. На номинальном режиме работы дизеля в условиях повышения температуры края головки до 500—600° С напряжения в поршне уменьшаются от точки 2 до точки 3, т. е. происходит релаксация их. После перехода на холостой ход (или остановки дизеля) под воздействием окружающих участков головки в кармане , как в зоне с пластическими деформациями, возникают внутренние (остаточные) напряжения, но с обратным знаком — растяжение (точка 4). При следующем выходе на номинальный режим (точки 4 и 5) происходят повторно пластические деформации и релаксация напряжений (точки 5 и 6), а при сбросе нагрузки — возрастание уровня остаточных напряжений (точка 7). Таким образом в поршне происходит накопление остаточных напряжений. В кармане головки напряжения изменяются от сжатия (при нагружении дизеля) на растяжение при снятии нагрузки или остановке двигателя. Совместное действие термических, остаточных и знакопеременных напряжений от сил давления газов вызывает образование сетки мелких трещин (см. рис. 18, д), из которой выделяется одна, которая в процессе развития может стать сквозной. На масле М14В уровень остаточных напряжений достиг = + 4000 кгс/см (см. табл. 25). [c.170]

При повторном знакопеременном упругопластическом деформировании возникает петля упругопластического гистерезиса, изменение формы которой по мере увеличения количества циклов является определяющим в прогнозировании малоцикловой долговечности. Характер изменения диаграмм циклического деформирования (петель гистерезиса) зависит от условий нагружения, асимметрииНдикла и свойств материала. [c.87]

Основные характерные особенности явления термической усталости заключаются в следующем [93] 1) деформирование происходит в условиях, близких к условиям заданной деформации 2) в течение цикла непрерывно изменяется механическое состояние материала, 3) важную роль играют термоструктурные напряжения, накладывающиеся на поле макронапряжений 4) вследствие неравномерности нагревов и охлаждений наблюдается существенная локализация деформации 5) разрушения наступают при значительных знакопеременных пластических деформациях при общем числе теплосмен (циклов), характерном для повторно-статического нагружения. [c.161]

Собственно, только при выполнении одного из условий — (3.14) или (3.15), (3.16) по существу и возможно знакопеременное течение. Циклическую пластическую деформацию, происходящую таким образом, что оси, в которыл происходят сдвиги, не являются постоянными, вероятно, лучше было бы называть повторно-переменной. Согласно выражению (3.6) в этом случае интенсивность накладываемого напряженного состояния может быть меньше удвоенного предела текучести (или, при условии (3.10), меньше суммы пределов текучести при соответствующих температурах). [c.91]

У1етод создания перенапряжения при температурах пластичности с целью уменьшения влияния дефектов даже в хрупкой зоне является наименее изученным. Для этого случая имеется мало экспериментальных данных. Такие данные необходимо получить при испытаниях конструкций на снятие напряжений или простых надрезанных образцов, не имеющих сварных швов. Имеюш,иеся данные дают возможность предположить, что напряжение разрушения такого предварительно напряженного образца в условиях, когда разрушение протекает на низком уровне напряжений (например, при температурах хрупкого состояния), по меньшей мере равно, а обычно выше напряжения разрушения такой предварительно не напряженной конструкции в аналогичных условиях. Обычно напряжение разрушения так же высоко, как и предварительно создаваемое напряжение, но, по-видимому, только не в случае создания высоких предварительных напряжений. Если в конструкции суш,ествуют значительные дефекты, которые в условиях перенапряжения являются субкритическими, размеры дефекта могут несколько увеличиться. По-видимому, снижение эффекта перенапряжения под действием больших или только субкритических нагрузок является результатом такой значительной локальной текучести в вершине дефекта, что при разгрузке происходят знакопеременная текучесть, и полезные сжи-маюш,ие остаточные напряжения полностью не проявляются. В таких случаях при последуюш,ем нагружении в вершине трещины может происходить повторная текучесть, и если материал был охрупчен (например, путем деформационного старения или горячего деформирования), то может произойти разрушение. Поэтому, по-видимому (в отличие от случая механического снятия напряжений), необходимо ограничить перенапряжение, умеренно увеличив его по сравнению с эксплуатационными напряжениями (например, на 20%). Тогда, вероятно, способ механического снятия напряжений будет эффективным. [c.251]

Рассмотренный случай знакопеременной пластической деформации элемента 2 соответствует условию У2tga< t/l, откуда, если использовать выражения (3) и (8), получим У2<У1- Если это условие не выполняется, т. е. усилие текл чести У2>Уь повторные нагревы могут привести к знакопеременной пластической деформации первого (подвергаемого нагревам) элемента. При этом наибольшая величина тепловой деформации, при которой возможна приспособляемость, определится отрезком 6—7 [c.215]

Части машин часро подверга отся действию переменных усилий-поэтому важно знать прочность материалов при таких условиях работы ). Хорошо известно, что под действием повторной нагрузки и разгрузки или под действием знакопеременных напряжений материалы разрушаются п ри напряжениях меньших, чем предел прочности материала в условиях его статического нщ ружения. Величина усилия необходимого для того, чтобы произвести разрушение, уменьшается с увеличением числа циклов напряжений. Это явление уменьшения со-, противляемости материала повторным напряжениям называется уста-лостью, а испытание материала путем приложения таких напряжений называется испытанием на выносливость. [c.391]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...