Концентрация Появление пластических зон

Полосы бесконечные анизотропные -— Расчет при нагрузке сосредоточенной силой 150 - сферические анизотропные однослойные — Перемещения и силы внутренние 166, 167 - широкие — Концентрация напряжений около кругового отверстия 331, 332 — Появление пластических зон около отверстия 354 Посадки прессовые — Давления контактные 419, 420 [c.461]

Напряжения и деформации в зоне концентрации значительно больше, чем в мембранной зоне. Если даже в мембранной зоне напряжения не превышают предела текучести материала, в зонах концентрации напряжений возможны упругопластические деформации и временные процессы (релаксация, ползучесть). В свою очередь, появление пластических деформаций при нагрузке приводит к возникновению остаточных напряжений и соответствующих им деформаций при разгрузке. [c.11]

При диагностировании технического состояния элементов конструкции необходимо учитывать возможность появления в зонах концентрации напряжений участков пластической деформации. Для проверки возможного появления в конструкции участков пластической деформации применяются переносные твердомеры и (или) метод микропроб. Степень охрупчивания стали в результате пластической деформации (наклепа) ферритной матрицы (АТ") в зонах изменения [c.379]

Мириться с тем, что сверление отверстия для крепления может быть, ненесущей детали столь сильно снижает силовые возможности пластинки, конечно, нельзя. А выход только один допустить вблизи отверстия появление пластических деформаций. При этом снижается концентрация, ибо пластическое деформирование способствует выравниванию напряжений. Но для того чтобы эти пластические деформации не вызвали ощутимого изменения геометрии конструкции в целом или ее рабочих поверхностей, область распространения пластических деформаций (зона пластичности) должна быть мала по сравнению с характерными размерами тела. [c.8]

Особенность деформирования в зоне концентрации напряжений заключается в том, что при неоднородном напряженном состоянии на этапе разгрузки здесь возможно появление вторичных пластических деформаций и уменьшение внутреннего давления в конструктивном элементе до нуля сопровождается разгрузкой (прямая АА на рис. 1.5, в), возникновением напряжений обратного знака и неупругих деформаций (прямая А В). При проявлении реологических эффек-, тов происходит накопление деформаций ползучести (кривая деформирования соответствует участку А В ). При последующем увеличении давления характер деформирования сохраняется (кривая В С), причем мгновенные и изохронные диаграммы деформирования в общем случае зависят от числа циклов и времени. [c.9]

Корпуса современных энергетических установок [1—3] представляют собой ответственные и сложные конструкции, к надежной работе которых предъявляются специальные требования. В соответствии с нормами [4] оценка их прочности проводится по таким предельным состояниям, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению, появление макротрещин при циклическом нагружении, разрушение (вязкое и хрупкое) и др. При проведении поверочного расчета, позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции и определить допускаемое число циклов нагружения и ресурс эксплуатации. Напряжения рассчитываются, как правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. При этом для удобства выполнения расчетов, принятых в инженерной практике, вместо упруго-пластических деформаций рассматриваются условные упругие напряжения, равные произведению этих деформаций на модуль упругости [4]. [c.75]

Разрушение деталей машин от напряжений, переменных во времени (см. рис. 3 и 4) может происходить при напряжениях, значительно меньших предела прочности Ов, и часто меньших предела текучести ат, если эти изменения напряжений повторяются достаточно большое число раз. Это объясняется появлением микроскопических трещин в местах концентрации напряжений или в зоне нарушения однородности структуры материала (раковин, шлаковых включений и т. д.), которые, постепенно увеличиваясь, сокращают рабочее сечение детали. Развитие этих трещин в результате циклических напряжений приводит в конце концов к разрушению детали обычно без проявлений пластической деформации. Такой вид разрушений ма- [c.27]

Под действием переменных напряжений в деталях механизмов и металлоконструкций ПТМ происходит постепенное накопление повреждений. Этот процесс называется усталостью, а способность деталей сопротивляться усталости — циклической прочностью или выносливостью. В начальной стадии накопления циклических повреждений происходят пластические деформации отдельных кристаллов, из которых состоит металл. Эти пластические деформации вызывают перераспределение напряжений, и на поверхности ряда кристаллов возникают линии сдвига. Пластическое деформирование сопровождается упрочнением отдельных зон кристаллов и одновременно разрыхлением структуры в области внутрикристаллических дефектов. Под действием переменных напряжений, превышающих определенный уровень, начинают образовываться из линий сдвига микротрещины. Развиваясь, микротрещины переходят в макротрещины. Последние приводят к уменьшению прочностного сечения детали, и после того как размер трещины достигает предельного значения, наступает хрупкое разрушение детали. Таким образом, процесс усталостного разрушения можно разделить на две стадии [27]. Первая стадия — до начала образования макротрещины, вторая — от момента ее образования до разрушения детали. В настоящее время еще нет достаточно апробированных общих оценок закономерностей распространения трещин в деталях ПТМ сложной конфигурации. В связи с этим расчеты циклической прочности как до образования макротрещин, так и до полного разрушения носят идентичный характер [20]. Известно, что пределы выносливости, определенные по условию образования трещины и по условию оконча тельного разрушения, совпадают при коэффициентах концентрации аа < 2 -Ь 3. При высоких коэффициентах концентрации количество циклов, при которых происходит развитие макротрещины с момента ее образования до разрушения сечения, составляет 70—80 % от общего ресурса детали. Развитие усталостной трещины происходит в результате циклических деформаций в области вершины трещины. Установлено, что в общем случае распространение макротрещины от появления до полного разрушения детали можно разделить на три этапа [27], Первый этап характеризуется малой скоростью распространения трещины вдоль полос скольжения. На втором (основном) этапе трещина растет с примерно постоянной скоростью. На третьем этапе, когда трещина имеет уже большие размеры, скорость роста увеличивается и происходит мгновенное хрупкое разрушение (долом) детали. В то же время экспериментальные и теоретические исследования так же, как и эксплуатационные наблюдения, свидетельствуют о том, что не всегда появление трещины усталости приводит к разрушению детали (образца) [27]. В ряде случаев возникают нераспространяющиеся трещины или трещины с весьма малой скоростью роста. Очевидно, что разработка и использование возможностей уменьшения [c.121]

Реагируя на изменения ориентации зон магнитострикции под воздействием упругих и упруго-пластических напряжений, он позволяет фиксировать линии концентрации напряжений. Появление зон пластической деформации в упруго нагружаемом теле совпадает с перемещением в эту зону линии концентрации напряжений [7]. В данном случае прибор для обнаружения линий концентрации напряжений используется как структуроскоп. [c.10]

На рис, 5.118 показано изменение микротвердости в зависимости от расстояния по мере удаления от места зарождения трещины. Измерения выполнены на приборе ПМТ-3 при нагрузке 1 Н (100 г). Для исследования использован шлиф в плоскости листа (стенки резервуара) после снятия поверхностного 0,8-мм слоя металла. Как видно из рис. 5.118, наблюдается некоторое увеличение микротвердости в пределах зоны не более 0,09 мм. Это указывает на небольшую по величине зону пластической деформации в окрестности очага зарождения трещины. Естественно предположить, что степень пластической деформации в зоне собственно зарождения трещины была выше. Эта зона в последующем была съедена коррозией. По сути формирование микротрещин вдоль околошовной зоны как очага зарождения макротрещины имеет коррозионно-механическое происхождение. Дальнейшей локализации коррозионного износа у основания валика способствуют не только концентрация напряжений от действия кольцевых напряжений, но и угловатость сварного соединения, вызывающая появление изгибных напряжений. [c.371]

Ширину захватной насти плоских образцов, так же как и для круглых Образцов, выбирают такой, чтобы получить минимальную концентрацию напряжений в переходной зоне образца и исключить появление в захватной части пластической деформации при однократном статическом разрыве, В первом приближении можно рекомендовать Н/Ъ == 2. [c.116]

Разрушение металлов чаще всего наступает на завершающей стадии холодной пластической деформации. Для деформации и разрушения сварных соединений возникновение и развитие микропластической деформации в отдельных кристаллитах имеет серьезное значение, и, в частности, может быть одной из основных причин появления холодных трещин, которые образуются в различных зонах сварных соединений (в основном в зоне теплового влияния) через различные интервалы времени после завершения сварки. Для возникновения трещин необходимо наличие усилий, вызывающих упругую и локальную, или микропластическую деформацию. В ненагруженном сварном соединении такими усилиями являются остаточные сварочные напряжения. Поэтому все явления, ведущие к повышению уровня остаточных сварочных напряжений, способствуют появлению холодных трещин. Это может быть большая скорость охлаждения, концентрация и пересечение сварных швов, жесткие и замкнутые контуры сварных участков, резкие переходы сечений, локализация нагрева. Принимая меры к устранению указанных факторов, можно предотвратить появление холодных трещин. [c.8]

Хорошо известно, что появление линий Людерса или отчетливо видимых слоев течения в малоуглеродистой стали вызывается неустойчивостью состояния однородного малого пластического деформирования материала, причем переход к более предпочтительному состоянию вызывается небольшой концентрацией напряжений. На результаты, воспроизведенные на рис. 15.28 и рис. 15.32—15.34, несомненно оказали влияние эти обстоятельства и особенно высокая концентрация напряжении вблизи особенностей напряженного состояния — вблизи острых краев образца или штампа. При рассмотрении этих фактов более верным было бы предположение, чго прежде чем станут видны первые отчетливо различимые слои течения, в считающейся жесткой части уже имеются малые (лежащие за пределами измерений) пластические деформации. Можно поставить вопрос, не следует ли лучше исследовать постепенный рост и распространение зоны течения с возрастанием напряжений в упругом теле, чем постулировать заранее внезапное наступление полной пластичности в целых участках полей линий скольжения и течения, прекращающееся на границах жесткой части. Однако ввиду трудности получения точных решений для задач с распределенным давлением такой первоначальный инженерный подход представляется неизбежным и может быть, несомненно, полезным, коль скоро результаты вычислений подтверждаются надежными экспериментами. [c.574]

С уменьшением зазора уменьшается плечо, а следовательно, и величина изгибающего момента, благодаря чему уменьшается изгиб (или поворот) заготовки в процессе деформирования. Как следствие этого, уменьшается влияние растягивающих напряжений, растет шаровой тензор сжатия, уменьшается ширина зоны пластической деформации и возрастает концентрация нормальных напряжений у режущей кромки. Благодаря росту концентрации напряжений, уменьшению растягивающих напряжений и ширины зоны пластических деформаций, как это следует из формулы (45 ), увеличивается усилие деформирования. Таким образом, для уменьшения усилия деформирования желательно увеличение зазора однако пределы его допустимого увеличения ограничиваются опасностью появления торцового заусенца, а также увеличением искажений (изгиба) заготовки вследствие возрастания момента. [c.55]

Опытами установлено, что протяженность зоны пластических деформаций увеличивается с увеличением зазора, с ростом притупления режущих кромок обычно ширина этой зоны больше для мягких металлов, чем для твердых. Объясняется это тем, что с уменьшением зазора и притупления кромок растет концентрация напряжений у режущих кромок, а следовательно, уменьшается ширина наклепанной зоны вследствие большей локальности распределения деформаций. Более мягкие металлы дают большее смятие металла под инструментом, что увеличивает ширину контактного участка, а это одновременно с ростом глубины внедрения до появления трещин приводит к увеличению ширины наклепанного слоя. Как показали опыты, ширина наклепанного слоя от поверхности раздела колеблется от 0,3 до 0,5 толщины заготовки. [c.56]

Встречаются валы из стали, легированной небольшими количествами хрома и никеля. Стали с содержанием 0,25—0,55% С склонны к закалке, поэтому неравномерный нагрев и быстрое охлаждение места сварки могут привести к образованию твердых закаленных структур в зоне термического влияния. Это резко снижает пластические свойства металла, приводит к концентрации напряжений и образованию трещин. При наличии знакопеременных динамических нагрузок такое сварное соединение работать не может. Чтобы уменьшить скорость остывания сварного соединения и избежать появления закалочных структур в переходных зонах, необходимо перед началом сварки произвести местный или общий предварительный нагрев до температуры, определяемой содержанием углерода в металле. [c.93]

Повышенная склонность легированных сталей к закалке по сравнению с углеродистыми объясняется увеличением устойчивости переохлажденного аустенита и уменьшением скорости роста перлитных образований. Поэтому характер и скорость структурных превращений в околошовной зоне в значительной степени зависят от физико-химических свойств легирующих элементов и их концентрации, от скорости охлаждения в процессе сварки, которая будет тем больше, чем ниже начальная температура свариваемой стали. Низкая теплопроводность теплоустойчивых сталей в сочетании с крупнозернистым аустенитом и быстрым охлаждением способствуют появлению трещин в околошовной зоне, образование которых происходит в процессе мартенситных превращений при температуре 150—200°С, когда металл обладает малой пластичностью и высокой прочностью. Существенное значение в образовании трещин при этих процессах имеют также и напряжения, возникающие вследствие выделения молекулярного водорода, локализующегося в малых объемах [9]. Аустенитные превращения, окруженные жесткой мартенситной средой, и напряжения резко снижают способность металла воспринимать пластические деформации, что приводит к хрупкому разрушению в виде надрывов или отдельных трещин, достигающих значительных размеров. [c.46]

При концентрации пластических деформаций имеют место три основных явления появление большей или меньшей в зависимости от формы концентратора объемности напряженного состояния рост величины пластической деформации металла, зависящей от коэффициента концентрации деформаций, изменение свойств металла вследствие его наклепа и деформационного старения последний фактор, как установлено специальными исследованиями, в низкоуглеродистых и низколегированных сталях имеет решающее влияние на возникновение хрупких разрушений. Деформационное старение возникает также в зонах сварки, если сварка проводится на участках, подвергнутых холодной пластической деформации, например гибке. [c.61]

В некоторых случаях, в частности при сварке легированных сталей, когда закаленная зона термического влияния имеет большее значение предела текучести, чем металл шва, а шов обладает невысокими пластическими свойствами, концентрация деформаций в узком участке шва вызывает появление так называемых деформационных трещин. Так, например, при многослойной ручной сварке [c.376]

В предыдущих параграфах рассмотрено влияние различных обстоятельств на взаимодействие наконечника с деталью в зоне сварки и взаимодействие деталей в зоне соединения. Не менее важен вопрос о колебаниях деталей вне зоны сварки с частотой возбуждения / (назовем их паразитными колебаниями), вызванных упруго-пластическим взаимодействием наконечника (колеблющегося с этой частотой) с верхней деталью. Паразитные колебания деталей снижают прочность уже сваренных соединений (ранее сваренные соединения на многоточечных конструкциях могут даже разрушаться) и обусловливают динамическое нагружение деталей, опасное вследствие возможности появления трещин в местах концентрации напряжений. Чтобы избавиться от этих неприятных явлений, рекомендуют изменять положение деталей по отношению к направлению колебаний, от чего изменяются условия их возбуждения, или же демпфировать колебания с помощью массивных прижимов и изменять размеры деталей, чтобы избавиться от особенно опасных резонансных колебаний [34, 39]. Эти общие рекомендации применимы в любых случаях, когда надо подавить паразитные упругие колебания. При использовании ультразвуковой сварки необходимы были бы более конкретные рекомендации, которые отвечали бы, скажем, на вопрос, как выбрать шаг многоточечных соединений, где располагать демпфирующие массы и т. д. Такие рекомендации отсутствуют, поскольку характер паразитных колебаний еще недостаточно изучен. В настоящем параграфе описаны эксперименты, поставленные для выяснения характера колебаний деталей при сварке. На их основе, в частности, даны рекомендации но выбору шага многоточечных соединений. Кроме того, здесь определены реактивные составляющие нагрузки, обусловленные свариваемыми деталями эти величины понадобятся при рассмотрении режима работы сварочных колебательных систем (см. следующий параграф). [c.91]

Как следует из результатов гл. 3-5, обоснованный анализ местных напряжений, оценки прочности и ресурса конструкций АЭС с ВВЭР требует использования уточненных подходов, позволяющих получить распределение напряжений и деформаций в зонах концентрации. Такие подходы оказьшаются необходимыми особенно при температурных нагрузках, когда возникают трудности даже при определении номинальных напряжений вследствие неоднородных температурных полей и теплофизических свойств как по толщине корпуса сосуда давления, так и вдоль их образующей. Эти трудности усугубляются при анализе местной напряженности в зонах концентрации, где при коэффициентах концентрации, превышающих 3 единицы (корпус реактора — патрубковая зона, тройниковые соединения трубопроводов), возможно появление пластических деформаций. В связи с этим условно-упругие напряжения, соответствующие пластическим деформациям, оказьшаются значительно выше упругих, полученных через номинальные напряжения и теоретические коэффициенты концентрации. [c.217]

Расчет строительных конструкций осуществляется в соответствии со строительными нормами и правилами [1]. Получаемый при этом уровень номинальной нагруженности сварных элементов и уровень концентрации напряжений свидетельствуют о возникновении в зонах концентрации локальных пластических деформаций, которые при повторном характере внешней нагрузки приводят к образованию трещины малоцикловой усталости. Так, при обследовании воздухонагревателей доменных печей появление трещин в кожухе было зафиксировано после 2—3 лет эксплуатации, что соответствовало 5 — 6 тыс. циклов. В подкрановых балках тяжелого режима работы повреждения в виде поверхностных трещин вдоль угловых швов приварки верхнего пояса к стенке наблюдались при числах циклов до 2 х 10 , или после 4 лет эксплуатации, в газгольдерах аэродинамических станций — после 4 X 10 циклов нагружения. Опасность появления трещин малоцикловой усталости в сварных конструкциях связана с тем, что трещина данной длины может при определенном соотношении уровня 4нагрузки, климатической температуры эксплуатации, скорости нагружения и других факторов оказаться критической, что приводит к катастрофическому хрупкому разрушению. Раз-рушение может наступить в разный период эксплуатации в зависимости от наступления критического сочетания инициирующих факторов. В этом заключается определенное отличие в разрушении циклически нагруженных конструкций по сравнению со статически нагруженными, основная масса аварий которых приходится на период эксплуатации с первыми похолоданиями при дальнейшей эксплуатации таких конструкций число хрупких разрушений резко сокращается (рис. 9.1). Для циклически нагруженных конструкций в первую зиму и во время испытаний разрушается только 34% конструкций от общего числа зарегистрированных разрушений. При последующей эксплуатации в течение примерно трех лет разрушения отсутствуют, и затем число разрушений начинает увеличиваться с 4 до 10% в год. Такой характер распределения разрушений конструкций под воздействием повторных нагрузок связан с необходимым периодом подрастания дефектов до критических размеров, и поэтому в течение определенного периода разрушения не наблюдаются. При дальнейшей эксплуатации идет накопление повреждений и развитие трещин усталости до образования полного разрушения. [c.170]

Положение существенно меняется при наличии концентраторов напряжений. Во-первых, при явно выраженной склонности к межзеренному разрушению металла околошовной зоны, он становится чувствительным к концентрации напряжений и кривая 2 длительной прочности образцов с концентратором в этом случае пойдет ниже кривой 1 для гладких образцов. Следовательно, пересечение кривых 2 и 5 наступит раньше, чем кривых / и 5, в результате чего следует ожидать в данном случае ускоренного появления трещин за время 1. При наличии концентратора разрушение практически бездеформационно, поэтому даже небольшие пластические деформации, характерные для релаксации остаточных напряжений, будут приводить к появлению трещин. [c.100]

Эти опыты проводились с мягкой отожженной сталью Ст. 3, перлито-ферриг-ной струк1 ры, выбранной для опытов из тех соображений, что при растяжении отожженной малоуглеродистой стали начало распространения пластической де- формации образца может быть фиксировано визуально по появлению так называемых фигур текучести, которые указывают зоны сдвигов, причем для этих зон характерна в сотни раз большая скорость деформации по сравнению с деформацией всего образца. Фигуры текучести свидетельствуют о концентрации пластической деформации в зоне наибольших касательных напряжений. [c.172]

К неблагоприятным относят повышение внутренней энергии металла возникновение при деформации коррозионно-активных зон вследствие появления анодных фаз, дефектов решетки, микро- и макронарушений поверхности и структуры, сопровождающихся увеличением и концентрацией напряжений II рода возникновение собственных растягивающих напряжений I рода при неравномерной пластической деформации. [c.518]

Из результатов анализа термодинамических условий газосо-держания в металле и сохранения степени его пластических свойств после длительной эксплуатации, водородное охрупчивание не может быть определяющим в этих средах (его равновесный потенциал Фн+/н = - 880 мВ) [219]. Вследствие электрохимической гетерогенности поверхности и повышенной активности приграничных зон, связанных с концентрацией примесных атомов, концентрацией напряжений и ослаблением защитной пленки, локализованной на границе, процесс электрохимической коррозии вызывает появление микрокор-розионного повреждения. Это повреждение перерастает в трещину в результате совместного влияния электрохимической коррозии и растягивающих напряжений. Адсорбирующиеся в вершине трещины ионы облегчают развитие трещины. [c.347]

Наиболее вероятно хрупкость вызывается давлением молекулярного водорода, выделяющегося в порах, трещинах и в др. несплошностях металла, а также в зоне концентрации дефектов строения, особенно в процессе пластического деформирования. Предполагается, что охрупчивающее действие водорода связано с диффузией его к очагам будущего разрушения или к фронту растущей трещины в зонах растягивающих напряжений, если скорость деформации меньше скорости диффузии водорода. Именно с влиянием водорода связано появление склонности к так называемому замедленному разрушению. [c.154]

Холодные трещины образуются при температурах ниже 250 °С в результате концентрации растягивающих напряжений на малопластичных участках металла шва и зоны сплавления. Наиболее склонны к образованию холодных трещин высоколегированные алюминиевые сплавы, сварные соединения которых значительно уступают по прочности подвергнутому термомехаиической обработке основному металлу, а границы зерен литого металла шва и зоны сплавления имеют практически сплошную сетку малопластичных выделений избыточных фаз. Особенно велика опасность появления холодных трещин в случае расположения таких соединений в углах и уменьшенных сечениях, когда существующая структурная микро- и макроконцентрация напряжений усугубляется неблагоприятной конструкцией соединения. Часто причиной появления холодных трещин служит ударная правка и рихтовка пространственных элементов, экспандирование обечаек и другие технологические операции, которые способствуют концентрации пластических деформаций в менее пластичном мета.т ле шва и зоны сплавления. [c.85]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...