Местные напряжения в выточках

Величины и распределения номинальных напряжений являются исходными для определения местных напряжений (механических и температурных) в местах конструктивной концентрации напряжений (выточки, галтели, отверстия, витки резьбы и т. д.). Местные напряжения могут быть оценены на основе обширной справочной информации по теоретическим коэффициентам концентрации напряжений, полученной из решения краевых задач теории упругости, а также из экспериментов (в частности, методом фотоупругости). Значительные возможности в определении местных напряжений в зонах концентрации связаны с расширяющимся применением ЭВМ и численных методов решения краевых задач (методы конечных элементов, конечных разностей, граничных интегральных уравнений). В большом числе случаев местные напряжения в зонах концентрации (с учетом температурных и остаточных напряжений) могут превосходить предел текучести, обусловливая повторное упругопластическое деформирование. [c.10]

Задача 14.3. Определить максимальные местные напряжения в пластине прямоугольного поперечного сечения, имеющей двустороннюю внешнюю выточку. Толщина пластины 10 мм, радиус закругления выточки 4 мм.. [c.313]

ВСЯКОЙ детали дополнительные элементы (цапфы, буртики, канавки, выточки, резьбы), вызывающие иногда местное усиление, а чаще концентрацию напряжений и местное ослабление детали, также вносят поправки в истинное распределение напряжений в детали. [c.108]

Влияние концентрации напряжений. В местах резкого изменения поперечных размеров детали, у отверстий, надрезов, выточек и т. п. возникает, как известно, местное повышение напряжений, снижающее предел выносливости по сравнению с таковым для гладких цилиндрических образцов. Это снижение учитывается эффективным коэффициентом концентрации напряжений Ка (или Кх), который определяется экспериментальным путем. Указанный коэффициент представляет собой отношение предела выносливости а 1 гладкого образца при симметричном цикле к пределу выносливости образца тех же размеров, но имеющего тот или иной концентратор напряжений, т. е. [c.227]

Для хрупких материалов значение приближается к значению теоретического коэффициента концентрации к . Здесь, правда, возможны исключения. Для чугуна, например, независимо от формы детали, к+1 = . Объясняется это структурными особенностями чугуна, имеющего в своей массе включение графита. Каждое включение является очагом концентрации, приводящим к существенно большим местным напряжениям, чем те, которые обусловливаются конструктивными факторами (выточками, отверстиями и пр.). [c.399]

На рис. 4.7.1 изображены концентраторы напряжений в виде отверстий в пластинке и выточки в стержне, когда они подвергаются деформации растяжения. В непосредственной близости от концентратора напряжения достигают максимального значения и имеют местный характер, поэтому эти напряжения принято назы- [c.60]

Причины, вызывающие концентрацию напряжений (отверстия, выточки, царапины и т. д.), называются концентраторами напряжений. Максимальной величины напряжения достигают вблизи концентратора (у края отверстия и т. д.) и носят местный характер. Поэтому напряжения в местах концентрации называются местными. [c.49]

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в области резких изменений в форме упругого тела (внутренние углы, отверстия, выточки), а также в зоне контакта деталей возникают повышенные напряжения. Например, при растяжении полосы с небольшим отверстием (рис. 41], а) закон равномерного распределения напряжений вблизи отверстия нарушается. Напряженное состояние становится двухосным, а у края отверстия появляется пик осевого напряжения. Аналогично при изгибе ступенчатого стержня (рис. 411, б) в зоне внутреннего угла возникает повышенное напряжение, величина которого зависит в первую очередь от радиуса закругления г. При прессовой посадке втулки на вал (рис. 411, в) у концов втулки и вала также возникают местные напряжения. Подобных примеров можно привести очень много. Описанная особенность распределения напряжений получила название концентрации напряжений. Зона распространения повышенных напряжений ограничена узкой областью, расположенной в окрестности очага концентрации, и в связи [c.393]

Прогрессирующее развитие трещин в материале начинается обычно в опасных сечениях и в очагах концентраций местных напряжений. Такими концентраторами напряжений являются резкие изменения поперечных сечений (галтели, отверстия, выточки и т. д.), неровности и повреждения поверхности (грубая [c.150]

Влияние концентрации напряжений. Разрушение деталей при переменных напряжениях происходит вследствие прогрессивно развивающейся трещины, которая возникает в наиболее напряженном месте детали. Поэтому прочность при переменных напряжениях очень тесно связана с местными напряжениями, развивающимися вблизи отверстий, выточек, шпоночных канавок, галтелей, резьбы, входящих углов, рисок, а также в местах внутренних пороков материала трещин, включений и т. д. Эти места (например, вблизи надрезов), являющиеся причиной возникновения местных напряжений, называют концентраторами напряжений. Явление возникновения местных напряжений называется концентрацией напряжений. [c.384]

Концентраторы напряжений. В деталях сложной формы напряжения распределяются неравномерно. В местах резкого изменения размеров поперечного сечения деталей (выточки, сквозные отверстия, глубокие коррозионные ка-верны, надрезы, царапины и пр.) возникают повышенные напряжения, значительно превышающие средние напряжения. Эти места называют концентраторами напряжений, а явление возникновения повышенных местных напряжений называется концентрацией напряжений. [c.128]

Методами теории упругости найдено, что в области резких, изменений формы тела (входящие углы, отвер-ст.ия, выточки и т. п.), а также в зоне контакта деталей возникают высокие местные напряжения. Например, при растяжении полосы с круговым отверстием(рис.20.15а) Рис. 20. 5 закон равномерного распре- [c.352]

Следует заметить, что в приведенном расчете не учитываются дополнительные местные напряжения, возникающие вблизи точки С из-за наличия выточки. Эти напряжения зависят от радиуса выточки (с уменьшением радиуса они увеличиваются) и могут значительно превысить по величине найденное значение a = SP/bh. При этом характер эпюры напряжений вблизи точки С будет существенно отличаться от линейного. Определение местных напряжений (концентрация напряжений) рассматривается в главе 18. [c.249]

Для определения коэффициентов концентрации применяют следующие методы. В ряде случаев (например, растяжение и изгиб стержней с отверстиями и выточками) удается найти величину местных напряжений при помощи методов теории упругости. Затем широкое распространение нашел метод экспериментального определения местных напряжений путем просвечивания поляризованным светом плоской напряженной модели из прозрачного материала [c.548]

Если напряжение в конструкции достигнет предела прочности, то произойдет ее разрушение. Например, если внутреннее давление вызовет в трубе напряжение, равное пределу прочности, то труба разорвется. Чтобы металл работал надежно в теплотехнических конструкциях и деталях, кроме определенной прочности, он должен иметь определенный запас пластичности. Детали машин и элементы стальных конструкций имеют сложную форму. Напряжения в них распределяются неравномерно. В местах резких переходов от толстых сечений к тонким, около выточек, галтелей, около буртиков (усилений) и подкладных колец сварных швов, получается концентрация напряжения. Местные напряжения могут быть в несколько раз выше средних. Для пластичного материала это не очень опасно. За счет весьма малых пластических деформаций произойдет перераспределение и выравнивание напряжений без искажения размеров всей детали или элемента конструкции. Если же металл хрупок, то в местах концентрации напряжений могут образоваться трещины. В конечном счете эти трещины могут привести к разрушению всей детали или конструкции. [c.66]

Обладая высокой производительностью, метод поверхностной закалки в то же время мало эффективен для деталей сложной формы, для которых возможно только местное упрочнение. В местах обрыва закаленного слоя, не охватывающего галтели, выточки и другие концентраторы, возникают высокие остаточные напряжения растяжения, снижающие выносливость. Этого недостатка не наблюдается при химико-термической обработке, обеспечивающей равномерное упрочнение, более высокую выносливость и одновременно износостойкость поверхности. Поверхностные слои приобретают высокую твердость 700 - 900 HV (59 - 63 HR ) после цементации (нитроцементации) и 800 - 1000 HV после азотирования, а также высокие остаточные напряжения сжатия, смещающие очаг усталостного разрушения под поверхность. Предел выносливости гладких валов увеличивается в 1,1-2 раза, а при наличии концентраторов напряжений в 3 раза и более (см. табл. 9.11). [c.280]

Отверстия, выточки и прочие нарушения формы и размеров сечений вызывают резкое и значительное изменение закона распределения напряжений и деформаций. Однако это изменение носит местный характер и на прочность стержня в большинстве случаев влияет незначительно. Поэтому условие прочности записывают для опасной точки, расположенной в одном из ослабленных сечений, так как здесь может иметь место концентрация напряжений. В зависимости от чувствительности материала к концентрации условия прочности будут иметь различный вид. Для высокопластичных материалов (малоуглеродистых сталей, меди, алюминия) и хрупких неоднородных материалов (чугунов) концентрацию можно не учитывать и условие прочности записывать в обычном виде [c.151]

Детали машин могут иметь резьбы, выточки, различные отверстия, шпоночные канавки, канавки для смазки, переходы от одного диаметра к другому (галтели) и т. д. Все эти конструктивные элементы нарушают равномерность распределения напряжений как по поперечным сечениям, так и по длине детали, вызывая появление местных напряжений. Местные напряжения распространяются, как правило, на весьма малые объемы (или на площадки) детали, появляясь возле мест нарушения сплошных равномерных по своей площади сечений отверстиями или другими резкими конструктивными переходами в этих местах могут развиваться усталостные трещины и происходить поломки. Увеличение местных напряжений носит название концентрации напряжений, а перечисленные выше конструктивные элементы (резьбы, шпоночные канавки и т. д.) называются источниками концентрации или концентраторами напряжений. [c.24]

Поскольку перераспределение напряжений в вершине выточки вследствие циклических пластических деформаций на базе 10 циклов нагружения мало, местные напряжения при пределе выносливости напряженных образцов можно оценивать по выражению (1.24). [c.273]

Явление резкого увеличения местных напряжений вблизи мест приложения сосредоточенных сил, вблизи выточек, у краев отверстий, в местах резкого изменения формы тела, у надрезов и трещин называется концентрацией напряжений, Например, при сжатии стержня, показанного на рис. 11.8 напряжения в се- [c.236]

Ранее мы изучали закон распределения напряжений при постоянстве сечения или при непрерывном изменении сечения по длине бруса. В этом случае имеет место плавное изменение напряжений по площади сечений (например, при растяжении). Однако при резком изменении поперечного сечения (у отверстий, выточек, выкружек) происходит явно выраженное нарушение плавного закона распределения напряжений по площади сечения. Это нарушение плавного закона распределения напряжений по площади сечения называется концентрацией напряжений (или сосредоточением напряжений). Концентрация напряжений имеет отчетливо выраженный местный характер. Концентрация напряжений обнаруживается в резком повышении напряжений по сравнению со средней величиной напряжения. Между наибольшим местным напряжением при концентрации и номинальным напряжением ад имеется такая связь [c.256]

Опыты показывают, что для образования трещины усталости имеет значение величина так называемых местных напряжений, возникаю-Ш.ИХ или в местах резкого изменения призматической формы стержня (надрезы, выточки, переходы), или при повреждениях его поверхности (царапины, риски), или в местах нарушения сплошности материала (пустоты, включения, трещины). [c.738]

Для хрупких тел, разрушающихся путем отрыва, когда наибольшее главное напряжение достигает критической величины, прочность образцов, снабженных выточками, должна понижаться в той степени, в какой увеличивается местное напряжение против среднего в сечении. Влияние выточки в этом случае сводится к преждевременному образованию трещин в поверхностном слое, когда средние напряжения еще далеко не достигли нормальной прочности материала. [c.46]

Концентрация напряжений. Концентрацией напряжений называется местное повышение напряжений вблизи концентратора (т. е. местного изменения формы тела в виде отверстия, выточки, надреза, галтели и т. п.). Отношение максимального местного напряжения Ри (< м или т ) к номинальному напряжению р (а или т) в ослабленном концентратором сечении (но без учета концентрации), установленное при статической нагрузке в предположении идеальной однородности, изотропности и упругости материала, называется теоретическим коэффициентом концентрации напряжений [c.320]

При рассмотрении местных напряжений в выкружках и выточках скручиваемых круглых валов оказалось очень полезным применение электрической аналогии ). Общее уравнение для электрического тока в тонкой однородной пластинке переменной толщины предстаиится в следующем виде [c.311]

Влияние концентрации напряжений. Замечено, что в местах резкого изменения размеров деталей (рис. 15.3) вблизи выточек (а), отверстий (б), канавок и галтелей (в) — в детали возникают местные напряжения, которые значительно превышают напряжения, вычисленные по формулам сопротивления материалов. Это явление называется концентрацией напряжений. Отношение местного напряжения Деаст расчетному а еор называется теоретическим коэффициентом концентрации [c.154]

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в обзастп резких изменений формы упругого тела (отверстия, выточки и т.п.), а также в зоне контакта деталей создается местное повышение напряжений, получившее название концентрации напряжений. Основньши показателями. местных напряжений являются теоретические коэффициенты концентрации напряжений [c.56]

Задача Кирша (1898) является характерным примером того, что наличие резких изменений формы тела (различного рода надрезов малые отверстия, выточки, канавки и др.) приводит к значительным местным напряженкям, быстро затухающим по мере удаления от этих геометрических концентраторов напряжений. Обычно местные-напряже-ния характеризуют коэффициентом концентрации напряжений й, представляющим собой отношение наибольшего местного напряжения к номинальному напряжению, т. е. к напряжению, вычисленному в предположении отсутствия концентратора. В рассматриваемом случае k = (a9e)max t = 3. [c.303]

Для уменьшения концентрации напряжений прорези (см. рис. 2.27, г) заменяют полукруглыми выточками (см. рис. 2.27, б), уступы (см. рис. 2.27, д) заменяют галтелями (см. рис. 2.27, в) при этом увеличивают радиусы закруглений галтелей и выточек, круглые отверстия заменяют эллиптическими, вытянутыми вдоль оси стержня, и т. п. Для снижения высоких местных напряжений у трещин и предупреж- [c.71]

Теоретическими и экспериментальны1ми исследова Ниями установлено, что в деталях, подвергаемых нагружению, при наличии у них резких изменений формы и поперечных размеров в виде отверстий, выточек, нарезок, подрезов и т. п. (концентраторов напряжений) возникают значительные местные напряжения, бы- [c.88]

Концентрация напряжений — местное повышение напряжений вблизи отверстий, резьбы и других изменений конструктивных форм. Картина напряженного состояния в выточке образца, подвергнутого растяжению в упругой области, показана на рис. 62. В вершине надреза имеет место объемное напряженное состояние с главными напряжениями 01, 02 и ffa. Зависимость между максимальными и номинальными напряжениями имеет вид атах= Од Он, гдеОд—теоретический коэффициент концентрации напряжений, зависящий от геометрии концентратора, размеров образца и вида напряженного состояния. [c.119]

При осесимметричной деформации в стержне с кольцевой выточкой в объемах материала, расположенных непосредственно у вершины выточки и далее в точках характерного сечения, также возникает трехосное напряженное состояние с различными соотношениями главных напряжений одного знака, по степень локализации местных деформаций отличается от степевги локализации деформаций в подобной зоне аналогичного по форме и геометрическим параметрам концентратора напряжений в пластине при плоской деформации. [c.111]

Для перехода от значений внешних нагрузок (номинальных напряжений) к локальным напряжениям и деформациям необходимо располагать в соответствии с нормами расчета энергетических конструкций на малоцикловую усталость [2] значениями кэффициен-тов концентрации напряжений (при упругих деформациях) и коэффициента концентрации деформаций К , если местные напряжения превышают предел текучести материала. Если для геометрических концентраторов напряжений типа отверстий, галтелей, выточек и т. п. такие данные в области упругих деформа ий широко представлены в работах [3, 4], то применительно к сварным соединениям строительных конструкций такая систематизация до настоящего времени отсутствует. В связи с этим были проведены исследования зон концентрации напряжений и деформаций в стыковых и угловых швах при простейших способах нагружения (растяжение, изгиб) с применением [5] методов фотоупругости и фотоупругих покрытий. При исследованиях варьировались следующие величины, характеризующие геометрию сварного шва и определяющие уровень концентрации напряжений для стыковых швов — относительная высота наплавленного металла к его ширине q e, относительная ширина шва е/5, радиус перехода р и толщина свариваемых пластин з для угловых швов — соотношение катетов, радиус перехода р и толщина з. Диапазон изменения этих параметров был выбран на основе стандартных допусков на геометрию швов, выполненных ручной дуговой сваркой плавящимся электродом, автоматической и полуавтоматической под слоем флюса и дуговой сваркой в защитных газах. Было принято, что в стыковых сварных соединениях относительная высота валика шва не превышает 0,7, а относительная ширина шва находится в пределах 0,03 е/з 3,4. С увеличением толщины свариваемых пластин относительная высота и относительная ширина шва. [c.173]

Что касается наибольшего значения действительных напряжений pSiax. то опыты показывают, что в противоположность разрушению от статической нагрузки появление трещин усталости не только у хрупких, но и у пластичных материалов связано не с теми расчетными наибольшими напряжениями рп,ах> которые получаются для чисто призматических стержней (например, при изгибе = а с так называемыми ( 15) местными напряжениями, возникающими в местах нарушения призматической формы стержня (надрезы, выточки, отверстия, переход от тонкой к утолщенной части и т. д.). [c.539]

Так, в пластинке, растянутой силами Р, действуюш,ими вдоль ее оси (рис. 440, а), нормальные напряжения в сечении тп, достаточно удаленном от мест приложения нагрузки, будут распределены равномерно. В сечении же mitii, где в пластинке сделано небольшое круглое отверстие, распределение напряжений будет иным. У края отверстия напряжения будут значительно (при малом отверстии, приблизительно втрое) больше, чем в сечении тп. Однако это повышение напряжений распространяется лишь на небольшую часть сечения т- Пи вблизи от отверстия в остальной части сечения напряжения будут близки к тем, которые получаются в сечении тп. Такие повышенные напряжения называются местными напряжениями / (о и или т ) причины, вызвавшие их возникновение (отверстия, выточки, повреждения и т. п.), называются факторами (источниками) повышения или концентрации напряжений. (Сношение наибольшего местного напряжения Рктзх к номинальному напряжению т. е. к напряжению в той же точке при отсутствии фактора концентрации напряжений, называется коэффициентом концентрации напряжений ак [c.547]

При расчетах прочности по местным напряжениям и деформаниям на стадии образования трещин в зонах максимальной локальной нагруженности используют рассмотренные в гл.3.1 и 3.2 критерии разрушения. Зоны максимальной локальной нагруженности, в первую очередь, определяются наличием концентрации напряжений - конструктивной (отверстия, выточки, буртики, резьба, канавки и др.), технологической (сварные швы, поры, включения и др.), [c.165]

В работе В. Т, Заболоцкого и И. П. Царегородского [581 предложена неточная зависимость для расчета коэффициента концентрации напряжений в резьбе, так как отождествлять кольцевые нейберовские выточки с резьбой нельзя. Дело в том, что в резьбе, помимо концентрации напряжений от общего потока растягивающих усилий, имеется весьма значительная концентрация напряжений от местной нагрузки на витки. [c.118]

Местные напряжения, вызываемые отверстиями и желобками, исследованы Дж. Лармором ). Он показал, что просверленное в валу круглое отверстие малого диаметра, параллельное оси вала, удваивает максимальное напряжение в той части вала, где просверлено отверстие. Влияние полукруглых выточек на поверхности круглого вала, параллельных его оси, проявляется в том, что наибольшее касательное напряжение у основания выточки приблизительно вдвое больше, чем касательное напряжение, вычисленное для поверхности вала в том предположении, что выточки нет. Коэффициент концентрации напряжения в случае отверстия или выточки эллиптической формы равен (1+а/Ь), где avib — полуоси эллипса соответственно в радиальном и перпендикулярном к нему направлениях. [c.571]

По оси абсцисс отложены отношения R/r, ординаты дают значения k — коэффициента концентрации напряжения. Для того чтобы получить наи )льшее касательное напряжение у выточек (в точке т на рис. 9, Ь), нужно касательное напряжение у поверхности вала радиуса г, равное 2 Mjnr , умножить на коэффициент концентрации. Как видно из рис. 9, например, для р/г=0,1 Rlr—, 5 коэффициент концентрации напряжения равен приблизительно 1,7. от коэффициент увеличивается вместе с ростом отношения R/r и с уменьшением р/г. Этим высоким местным напряжениям при пере- [c.574]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...