Напряжения тепловые в упругом слое

Это свойство сохраняется и в задаче о тепловых напряжениях в упругом слое при установившейся температуре. [c.235]

Появление упругого напряжения, оказывающего влияние на пьезоэлектрический резонатор, объясняется несколькими причинами. Так, упругое напряжение может возникнуть в результате преднамеренного воздействия некоторой силы с целью компенсации с ее помощью какого-либо другого воздействия. Упругие напряжения создаются также при креплении резонатора в корпусе держателя, причем одной из причин возникновения является несогласованность коэффициентов теплового расширения разных частей держателя. По той же причине упругие напряжения возникают в поверхностных слоях пластины, находящихся в контакте с электродами, тепловое расширение которых, как правило, отличается от теплового расширения резонатора. Упругие напряжения могут быть обусловлены также наличием ускорения. [c.158]

Поверхностные слои инструментов горячей деформации в каждом цикле нагрев — охлаждение изменяют свой объем. При нагреве поверхностные слои должны были бы расшириться, но более холодные внутренние слои препятствуют этому, вследствие чего вначале внешние слои упруго сжимаются (рис. 30). Если температурный градиент от поверхности внутрь детали достаточно велик, то при данном коэффициенте теплового расширения напряжение сжатия при доминирующей температуре достигнет действительного предела текучести (предела ползучести) и в поверхностном слое произойдет пластическая деформация (сжатие). При быстром охлаждении этот же слой должен был бы постепенно сжиматься, но из-за предшествовавшей пластической деформации и из-за сопротивления теперь уже более нагревшихся внутренних слоев протекание этого процесса затруднено или он вообще не происходит и, таким образом, поверхностный слой сначала упруго, а затем пластично растягивается. При восстановлении первоначальной температуры размер поверхностного слоя совпадает с его первоначальным размером, но в нем остается растягивающее напряжение, величина которого соответствует пределу текучести стали. Поэтому в новом цикле нагрев — охлаждение возникает дополнительная остаточная деформация (см. рис. 30). Если можно было бы повышение температуры поверхности ограничить так, что возникла только упругая деформация, то диаграмма напряжение—деформация стала бы обратимой и термическая усталость не наступила. [c.47]

Неметаллические включения (окислы), располагающиеся в поверхностных слоях инструмента, также повышают его склонности к термической усталости. Коэффициент теплового расширения некоторых оксидных включений намного больше, чем у матрицы далее, из-за воздействия включений различной формы во время нагрева и охлаждения возникают новые поля напряжения и местные остаточные деформации последние ведут к образованию трещин. Чем больше разница между коэффициентами теплового расширения матрицы и включения, тем выше возникающие напряжения. В табл.8 приведены коэффициенты теплового расширения некоторых типов включений и фаз, модули упругости и коэффициенты формы (влияние надреза). [c.48]

Во многих простых случаях, например для задач о тепловых напряжениях в полупространстве и упругом слое, полное решение можно построить с использованием лишь одной функции перемещений ф. Если задача обладает осевой симметрией, то функции Галеркина переходят в функции Лява. [c.41]

Процесс трения нельзя рассматривать в отрыве от свойств обоих элементов пары трения. Произвольное сочетание фрикционного материала с металлическим элементом может привести к неудовлетворительным результатам. На основе опыта эксплуатации, расчета и конструирования тормозных устройств к металлу тормозного шкива предъявляются следующие требования высокая теплопроводность и высокая точка плавления металла, необходимые для уменьшения возможности возникновения в поверхностном слое температур, близких к температуре плавления (выполнение этого требования позволяет устранять явления наволакивания металла на накладку) низкий коэффициент теплового расширения, обеспечивающий минимальные тепловые напряжения между внешними и внутренними слоями металла высокая удельная теплоемкость, позволяющая поглотить большие количества тепла при минимальном повышении температуры высокий коэффициент теплоотдачи поверхности шкива, обеспечивающий наибольшую отдачу лучеиспусканием и конвекцией высокий модуль упругости и высокая механическая прочность высокая износостойкость металлического элемента и минимальное изнашивание фрикционного материала наличие достаточно высоких значений коэффициента -прения при работе в паре с фрикционным материалом. [c.341]

Вследствие резкого повышения предела упругой деформации при закалке сталей и особенно при последующем пластическом деформировании и тепловом влиянии в поверхностном слое металла возникают значительные остаточные напряжения 1 рода, уравновешенные в объеме тела. [c.177]

Итак, в данной главе излагается способ определения эффективных модулей слоистого тела, каждый слой которого является анизотропным и не обладает никаким частным видом упругой симметрии, т. е. характеризуется 21 упругим коэффициентом. Исследование ограничивается случаем, когда результирующие сила и момент, действующие на слоистое тело, а также поверхностные силы постоянны. Это означает, что межслойные напряжения также постоянны. (Наиболее общий случай, когда последнее условие не выполняется, изучается в настоящее время.) Далее рассматривается определение эффективных коэффициентов теплового расширения. [c.39]

Основными причинами повреждения барабанов котлов являются высокие номинальные и местные (а = 2-3,5) циклические напряжения от запусков и остановов котлов накопление циклических повреждений от термических напряжений, связанных с пульсациями тепловых потоков и регулированием мощности повышенные остаточные напряжения в зонах приварки труб наличие исходных дефектов как в основном металле, так и в сварных соединениях накопление повреждений от коррозии и деформационного старения. Хрупкое разрушение барабанов паровых котлов может происходить в процессе гидро-испытаний при напряжениях Ниже предела текучести после заварки обнаруженных трещин. Для анализа прочности барабанов котлов в эксплуатации были осуществлены обширные исследования напряжений, деформаций и температур в программных и аварийных режимах, которые выявили условия образования местных упругопластических деформаций, превышающих предельные упругие в 1,5-2 раза. При испытаниях лабораторных образцов, вырезанных из серединных слоев поврежденных барабанов котлов было обнаружено незначительное (до 10%) уменьшение характеристик механических свойств предела текучести, предела прочности и относительного сужения. Было установлено, что наличие окисных пленок существенно (до 40%) снижает сопротивление циклическому разрушению. [c.74]

Механическая энергия, рассеянная в микроскопических частицах массы поверхностного слоя, является причиной возникновения упругих колебаний (акустических явлений) и распространения пластических волн напряжений. При распространении в массах трущихся тел упругих и пластических волн напряжений возникает внутреннее трение, вследствие чего рассеянная энергия в микроскопических частицах массы поверхностного слоя с течением времени превращается в тепловую энергию этих частиц. [c.26]

Неодинаковая температура периферийных и срединных слоев вызывает неодинаковое их тепловое сжатие, что приводит к возникновению в теле тепловых напряжений и деформаций. На рис. 3 показана схема изменения внутренних напряжений (окружных или осевых) на поверхности и в центре тела с течением времени. Если бы деформация была только упругой, то напряжения сначала возрастали бы до некоторого максимума, затем уменьшались и после выравнивания температуры по сечению становились равными пулю. [c.806]

По Н. Н. Давиденкову, различают остаточные напряжения трех родов. В основе классификации лежит объем, в котором напряжения уравновешиваются. Напряжения I рода, возникающие в процессе изготовления детали, уравновешиваются в объеме всего тела или в объеме макрочастей. Напряжения II рода формируются вследствие фазовой деформации отдельных кристаллитов, зерен и уравновешиваются в объеме последних. При наличии развитой субзерен-ной структуры напря5кения будут локализоваться в объеме субзе-рен, которые могут иметь различное упругонапряженное состояние. Напряжения III рода уравновешиваются в микрообъемах кристаллической решетки. Причина их появления — упругие смещения атомов кристаллической решетки. Напряжения I рода часто называют тепловыми, напряжения II и III рода — фазовыми или структурными. В покрытиях обычно возникают напряжения всех родов, причем их величина колеблется в зависимости от метода напыления, толщины покрытия, природы напыляемого материала, предварительной подготовки поверхности напыления, технологического режима напыления, условий охлаждения и т. д. При нанесении покрытий возникают остаточные напряжения, которые могут иметь противоположные знаки, достигать весьма значительных величин, неравномерно распределяться в напыленном слое и основном металле. Наличие остаточных напряжений характерно для покрытий, нанесенных любыми способами. [c.185]

Если оболочка подвержена только тепловому воздействию и свойства ее материала одинаковы в направлениях, касательных к срединной поверхности, то полные деформации также будут одинаковы в этих направлениях. В частности, для круговой цилиндрической оболочки в (5.39) Ёфф = 8гг И ДЛЯ КЗЖДОГО ЗНЗЧеНИЯ Лз справедливо е ф = и фф = В этом случае в каждом слое оболочки (не только цилиндрической) возникает двухосное напряженное состояние с равными напряжениями в любых двух ортогональных направлениях. Для такого напряженного состояния r = сг , еС ) = а (1 х)/Е и = 2 , где а, (") и — одинаковые для всех направлений напряжение, упругая и неупругая деформации. Тогда напряженно-деформированное состояние участка оболочки с постоянным по толщине значением полной деформации е не будет зависеть от кривизны срединной поверхности и может быть найдено так же, как для неравномерно нагретой (или многослойной) пластины с использованием условий h [c.207]

Подробнее остановимся на подходе, предложенном А.Н. ВсСлковым [84]. В этой работе функции смещений и напряжений разлагаются в пределах каждого слоя в ряды по степеням поперечной координаты. Их подстановка в уравнения пространственной задачи теории упругости, отделение поперечной координаты и использование условий межслоевого контакта приводят к выражениям для коэффициентов разложений через начальные функции, определенные на начальной поверхности. Искомые функции выражаются через начальные при помощи матрицы начального преобразования, операторные элементы которой содержат в качестве параметров тепловые члены, механические и геометрические параметры слоев. Система дифференциальных уравнений для определения начальных функций получается путем удовлетворения условиям нагружения на верхней и нижней граничных поверхностях оболочки. Порядок этой системы определяется как числом слоев оболочки, так и числом членов ряда, удерживаемых в разложениях искомых функций, и оказывается достаточно высоким, что ограничивает возможности практического использования метода. Так, если для четырехслойной оболочки в разложениях искомых функций удерживаются члены до третьей степени включительно, то получающаяся при этом система дифференциальных уравнений имеет сороковой порядок. [c.7]

Д. Течение материала под действием температурных напряжений. Тепловая волна, возникающая в теле при мгновенном нагреве, может вызвать деформацию поверхностных слоев, выводящую материал за пределы упругости при двухосном нагружении равными напряжениями ао. Предполагая, что во время краткого периода выхода за пределы упругости предел текучести ао зависит от температуры 0 = Г — 273° — to (Т — абсолютная температура, to — начальная температура тела в градусах Цельсия), согласно кривой на рис. 13.20, и что Е, а, V — известные функции Г, можно построить кривые зависимости произведений Еа/ —V) и Еад1 —V) от температуры 0 в упругом диапазоне деформаций, как показано в верхней части рис. 13.20. Тогда ординаты этих кривых будут определять в интервале О<0<0о упругие напряжения а= а0/(1—V), а при 0>0о — напряжения текучести ао (соответственно по двум ветвям ОуО и ВН), [c.491]

При термическом ударе в условиях быстрого нагрева тела его внешние слои расширяются, а более глубокие, остающиеся ненагретыми, препятствуют расширению. В более разогретых слоях возникают напряжения сжатия, в менее нагретых — напряжение растяже) ия. Когда напряжения достигают пределов прочности на сжатие или растяжение, материал разрушается. У большинства материалов сопротивление сжатию выше сопротивления растяжению, поэтому разрушение происходит к зоне действия напряжений растяжения. Так разрушаются малотеплопроводные материалы (стекла, керамика). Действие термического удара на металлы в большинстве слу-чаер ограничивается изменением формы. Вследствие высокой теплопроводности температурные градиенты при быстром нагреве в металлах не достигают величины, необходимой для того, чтобы вызвать напряжения, евышающие прочность материала. Кроме того, в металлах благодаря их пластичности температурные напряжения в большинстве случаев не выходят за предел текучести. Термический удар опасен для материалов, имеющих высокий коэффициент теплового расширения, низкую теплопроводность, высокий модуль упругости, низкую пластичность. [c.169]

Если для гидродинамических, тепловых и ряда других явлений (Эйгенсон, 1952 Доклады, 1962) условия подобия в значительной мере уже разработаны, то для упругих волн в твердых телах этот вопрос рассмотрен еще далеко не достаточно. Первая серьезная попытка отыскать критерии подобия для сейсмических волновых явлений была предпринята С. И. Чубаровой (1954), однако ею получены критерии подобия для весьма простого строения идеально упругой среды (слой на полупространстве) и других ограничивающих предположений. Кроме того, из-за отсутствия в явном виде связи напряжений со смещениями в работе (Чубаро-ва, 1954) опущены очень важные критерии подобия для напряжений в упругих средах, волповое явление осталось однозначно неопределенным, а в этих условиях, как следует из общей теории, нельзя получить все необходимые критерии подобия. Необходимость привлечения в явном виде связи напряжений со смещениями особенно становится ясной, когда отыскиваются условия подобия для неидеально упругих сред. Например, в работе М. В. Гзовского (1954), посвященной моделированию тсктониче- [c.27]

Закрепление абразива в упругой связке коренным образом изменяет характер его взаимодействия с обрабатываемым материалом, что позволяет 1) амортизировать удар зерна о материал, сущ ественно повысив этим его стойкость 2) уменьшить напряженность теплового потока вплоть до полного устранения при-жогов 3) ликвидировать микрорастрескивание поверхностного слоя хрупких материалов 4) устранить разновысотность режуш их профилей, т. е. заставить работать одновременно большее число зерен 5) уменьшить скорость засаливания рабочей поверхности инструмента 6) создать условие для самоочистки инструмента [c.6]

Своеобразная трактовка разрезов-трещин как нетривиальных форм равновесия упругих тел с физически нелинейными характеристиками, предложенная В. В. Новожиловым [195, 196], помогает понять возможную причину образования щелевидных областей или пустот. Известно, что при увеличении расстояния между атомами твердого тела меясатомное усилие возрастает до максимума, а затем падает. Равновесие атомов, взаимодействующих по закону нисходящей ветви этой кривой, неустойчиво. Атомный слой, находящийся между двумя другими фиксированными слоями, имеет одно положение неустойчивого и два положения устойчивого равновесия. Поэтому различные причины (тепловые флуктуации, местные несовершенства кристаллической решетки, растягивающие напряжения от внешней нагрузки) создают условия для преодоления потенциального барьера при переходе (через максимум силового взаимодействия) от устойчивого состояния равновесия к неустойчивому. Видимое проявление неустойчивости сводится к перескоку атомного слоя (точнее, его части) в новое положение, что характерно для явления, носящего назваипо устойчивости в большом . [c.69]

Теоретической основой постановки экспериментальных исследований для многочисленных механизмов, работающих в масляной среде, является контактно-гидродинамическая теория смазки. Контактно-гидродинамический режим смазки является типичным для условий работы зубчатых и фрикционных передач, подшипников, катков и других механизмов. Основная задача теории заключается в определении контактных напряжений, геометрии смазочного слоя и температур при совместном рассмотрении уравнений, описывающих течение смазки, упругую деформацию тел и тепловые процессы, протекающие в смазке и твердых телах. Течение смазки в зазоре описывается уравнениями, характеризующими количество движения, сплошность, сохранение энергии и состояние. Деформация тел определяется основными уравнениями теории упругости. Температурные зависимости находятся из энергетического уравнения с использованием соответствующих краевых условий. Плоская контактно-гидродинамическая задача теории смазки решалась с учетом следующих допущений деформация ци-лидров рассматривалась как деформация полуплоскостей упругие деформации от поверхностного сдвига считались малыми для анализа течения смазки использовалось уравнение Рейнольдса при вязкости смазки, явля- [c.165]

Температурные задачи актуальны для эластомерных конструкций по ряду причин. Во-первых, температура окружающей среды может меняться, а модули упругости С и К резиновых слоев сильно зависят от температуры кроме того, ко- эффициент теплового расширения резины на один-два порядка, больше, чем металла или пластика, и при стесненных де- формациях могут развиться большие температурные напряже-ния в слоях конструкции. Во-вторых, при циклических де-. формациях происходит саморазогрев резиновых слоев, что сказывается на механических свойствах материала и напряженно-деформированном состоянии К011СТ )УКЦИЙ. [c.122]

По-видимому, испытание образца с расслоением у кромок без остаточных напряжений представляет собой реальный подход для оценки G, при комнатной температуре. Для испытаний при повышенной температуре, однако, необходимо применение более сложной методики обработки данных, включая использование уравнения (85). Это в известной степени ограничивает возможности метода расслоения у кромок как стандартной процедуры измерения энергии разрушения при деформировании типа I. Для применения уравнения (85) кроме упругих констант слоя необходимо знать его коэффициенты теплового расширения и величину ДГ. Тем не менее образец с расслоением у кромок представляет соЙой интересный объект для изучения расслоения при наличии остаточных напряжений. Учет остаточных напряжений необходим при использовании механики разрушения для оценки возможности расслоения в реальных конструкциях, как правило, подверженных действию таких напряжений. [c.256]

АНИЗОТРОПИЯ, явление, выражающееся в зависимости физич. величин, выражающих определенное свойство твердого или жидкого тела от направления, вдо.11Ь к-рого эта величина (коэфициент теплопроводности, показатели преломления, прочность на разрыв и др.) измеряется. Тела, обладающие А., называются анизотропными в противоположность изотропным, в к-рых свойства по всем направлениям одинаковы. Анизотропная среда однородна (гомогенна) в том случае, когда зависимость физич. свойств от направления одинакова в различных точках среды. Для данного направления все физич. свойства однородного тела не зависят от положения элемента объема, длп к-рого онп исследуются. Однородная А. может быть обусловлена строением тела, наличием кристаллич. структуры или резко выраженной асимметрией его молекул, легко ориентирующихся под влиянием внешнего или собственного поля (жидкие кристаллы, кристаллич. жидкости). А. (например местная) возникает также в результате односторонних деформаций тела (возникновение неравномерно распределенных внутренних напряжений при растяжении, одностороннем сдавливании тел, закалке, вообще при разных видах механической обработки). Поверхностный слой всякого тела вызывает местную А., делая тело неоднородным вблизи поверхности раздела с окружающей средой. При этом А. поверхностного слоя выражается в том, что физич. свойства по тангенциальным направлениям (лежащим в поверхности) отличны от свойств в направлении, нормальном ij поверхностному слою. Тела м. б. анизотропны в отношении одних свойств (напр, оптических) и изотропны относительно других (напр, упругих). Кристаллы всех систем кроме кубической оптически анизотропны. В таких кристаллах по каждому направлению (за исключением направления. лучевых осей) идут два луча, оба поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Оба эти луча распространяются в кристалле с разной скоростью. А. может быть исследована по характеру зависимости физич. свойств напр, тепловых или механических) в данной среде. В прозрачных телах для изучения А. удобнее исследовать оптич. свойства (напр, по отношению к поляризованному свету). Наиболее полным методом исследования является исследование структуры (рентгено- или электро-нографич. анализ), обусловливающей А. [c.388]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...