Деформации Связь с напряжениями температурными

В большинстве случаев конструктивные элементы выполняют из металлов, которые в определенных масштабах могут рассматриваться как однородные и изотропные. В этих условиях формоизменение может явиться результатом пластической деформации, возникающей при значительном уровне тепловых напряжений в связи с неравномерностью температурного поля. [c.215]

В данном случае возникает важный вопрос о возможности пластической деформации хрупких фаз. В работе [279] исследовалось движение дислокации в окиси алюминия. Как известно, ниже 1000° С это соединение является абсолютно хрупким. Однако был сделан вывод о том, что температурная зависимость разрушения в окиси алюминия связана с напряжением, которое необходимо для движения дислокаций, препятствующего образованию трещин. К этому же выводу приводит анализ излома после разрушения окиси алюминия при комнатной температуре. [c.316]

В и-образных теплообменниках каждая труба имеет свободную деформацию. Допускаемая разность температур корпуса и трубок до 100 °С. Офаничение связано с опасными температурными напряжениями во фланцевом соединении. [c.361]

Здесь гидростатическая составляющая тензора напряжений представляет собою независимую величину в том смысле, что она не связана с деформированным состоянием тела. При наличии температурной деформации мы получаем [c.383]

Для сплошного цилиндра вышеприведенные условия являются полными, и мы можем сделать вывод, что при стационарном состоянии двумерной теплопередачи не будет температурных напряжений, за исключением осевого напряжения а , определяемого по формуле (г), которое служит для выполнения условия г = 0 плоской деформации. В случае длинного цилиндра без связей, наложенных на концах, мы получаем приближенное решение, справедливое всюду, кроме окрестности концов, если наложить одноосное растяжение — сжатие и чистый изгиб таким образом, чтобы свести к нулю результирующие усилия и моменты по концам, связанные с напряжениями а . [c.474]

В сборнике рассматриваются основы методов расчетного и экспериментального определения прочности и долговечности циклически нагруженных элементов конструкций в широком диапазоне температур, времен и чисел циклов. Приводятся критерии и основные уравнения статических и циклических предельных состояний в температурно-временной постановке рассмотрены закономерности деформирования и разрушения в зонах концентрации и в связи с неоднородностью напряженных состояний. Рассмотрены методы испытаний на циклическое нагружение, описан ряд опытных результатов. Систематизированы данные по характеристикам малоцикловой усталости, по концентрации напряжений и деформаций, необходимые для расчета прочности. Излагаемый материал в значительной степени основывается на результатах работ сотрудников Института машиноведения, доложенных на Всесоюзном симпозиуме по малоцикловой усталости при повышенных температурах в Челябинске в 1974 г. [c.2]

Расчетный метод оценки прочности по локальным значениям напряжений или деформаций применительно к условиям повторных воздействий температурного поля и механической нагрузки должен предусматривать детальное и последовательное во времени исследование кинетики напряженно-деформированного состояния. При этом должны учитываться пути нагружения (которые, как правило, являются сложными), изменение диаграммы деформирования в связи с температурой и повторными нагружениями, ползучесть и ее взаимодействие с кратковременной пластической деформацией. В результате должны быть определены величины, которые могут быть приняты в качестве критерия прочности яри сравнении с экспериментальными данными, полученными в соответствующих условиях. [c.7]

Установлено, что в чистом и активированном вазелиновом масле соответственно при амплитудах, равных пределу выносливости в вазелиновом масле и 2 %-ном растворе олеиновой кислоты, образы стали 45 получают примерно одинаковое приращение неупругой деформации, не приводящей к разрушению при /V=10 цикл нагружения. Образцы на воздухе достигают предела выносливости при более высоких значениях неупругих деформаций в приповерхностных слоях, что можно связать с усилившимся на этом уровне напряжений температурным фактором, который активизирует пластическое течение тонкого поверхностного слоя, способствуя одновременно ускоренному протеканию динамического деформированного старения, Циклический предел пропорциональности в жидких коррозионно-активных средах несколько больше, чем в воздухе, причем в дистиллате меньше, чем в соляном растворе (табл. 14). [c.84]

Макромолекулы полимера (или его структурные, строительные элементы) находятся, как и в любом другом веществе, в постоянном температурном движении. Чем ниже температура, тем меньшей подвижностью обладают строительные элементы полимера. Реакция полимерного тела на действие внешней силы всегда находится в тесной связи с данной степенью подвижности структурных элементов, поэтому с понижением температуры (следовательно, с понижением подвижности) повышается напряжение, необход имое для деформации полимера. [c.17]

Нагрев места соединения при сварке может производиться до различной степени ослабления связи между частицами металла. Во многих случаях достаточно нагреть металл до пластического (тестообразного или сварочного состояния, которое характеризуется почти полной потерей металлом упругих свойств и возникновением значительных пластических деформаций при небольших напряжениях. Металл переходит в пластическое состояние в определённом температурном интервале, носящем название сварочный жар". Температурный интервал сварочного жара является физической константой для каждого сорта металла. Для малоуглеродистой стали температурный интервал сварочного жара находится в пределах 1100—1300° С, что соответствует белому калению. При температуре сварочного жара металл имеет состояние, подобное воску при комнатной температуре. [c.271]

Проблема нейтрализации внутренних тепловыделений на космическом ко-)абле тесно связана с необходимостью отвода теплоты на периферию корабля. Идеальное решение вопроса транспорта теплоты может быть достигнуто с помощью устройств типа тепловой трубы. Тепловая труба, представляющая собой герметичный капиллярно-пористый фитиль, насыщенный легколетучей жидкостью, с помощью испарительно-конденсационного механизма переноса теплоты позволяет в десятки тысяч раз увеличить теплопроводность по сравнению с теплопроводностью лучших естественных проводников теплоты (металлов). Тепловая трубка по существу является своеобразным сверхпроводником теплоты, действующим автоматически. Именно космос благодаря невесомости снимает с тепловых труб всякие геометрические и пространственные ограничения и делает их незаменимыми в конструктивном плане. В частности, применение тепловых труб позволяет не только устранить недопустимые температурные деформации корпуса корабля и снять температурные напряжения конструкции, вызванные сильным прогревом корабля с солнечной стороны и резким охлаждением с теневой стороны, но и обратить эти в общем неблагоприятные условия на пользу. [c.376]

Причиной появления остаточных напряжений может служить разница в удельных объемах структур определенных участков сварного соединения. Эти напряжения носят название структурных остаточных напряжений. Они в большинстве случаев появляются совместно с температурными напряжениями. Например, при остывании легированных сталей образование мартенсита связано с резким увеличением объема. Так как здесь объемные деформации происходят при низких температурах, когда металл находится в упругом состоянии, то структурные превращения приводят к образованию остаточных напряжений. [c.38]

Использование численных методов предполагает наличие уравнений, определяющих напряженно-деформированное состояние данной конструкции при линейной связи напряжений и деформаций (с учетом температурных градиентов) или конечно-разностный аналог этих уравнений методов решения нелинейных краевых задач [c.176]

При термомеханических и динамических воздействиях в теле, помимо температурных полей и полей перемещений, возникают поля деформаций бд(лгр )и напряжений Причем компоненты тензора деформаций связаны с перемещениями известными соотношениями Коши, учитьтающими в данном случае ранее введенное предположение о малости деформаций [c.99]

При дальнейшем повышении температуры испытаний до 650 С сопротивление деформированию стали Х18Н10Т при малоцикловом нагружении существенно изменяется по сравнению с температурами 20 и 450° С. Это, в основном, связано с проявлением температурно-временных эффектов, к которым в первую очередь относятся процессы ползучести и деформационного старения, существенно интенсифицирующиеся в данных условиях. При мягком режиме нагружения с треугольной формой циклов относительное время деформирования, в течение которого происходит первоначальное упрочнение материала, увеличивается (рис. 4.9, а) по сравнению с нагружением при 450° С, а интенсивность этого упрочнения зависит от уровня действующих напряжений. При этом наибольшее упрочнение достигается на меньших амплитудах напряжений (Оа = 24 кгс/мм ). с увеличением последних (Од = = 30,5 ч- 34,4 кгс/мм ) стадия разупрочнения начинается сразу же после первых циклов нагружения. Характер накопления односторонней деформации в этих условиях показан на рис. 4.9, б, из которого видно, что она проявляет тенденцию к увеличению при значительных амплитудах напряжений (Од > 28 кгс/мм ) и сохраняется на уровне исходного накопления (в первом цикле) при их меньших значениях. [c.76]

Возникновение собственных сварочных напряжений (т.е. без приложения внешних сил) связано с неравномерностью температурного поля при сварке. Вследствие неравномерного разофева заготовки при сварке (рис. 5.49, а) температурные деформации шва и з. т. в. офа-ничиваются в результате сопротивления менее нафетых зон основного металла. [c.274]

Здесь Г — контур интегрирования, окружающий вершину трещины А — область внутри контура Г W = f (Jij dsij — плотность энергии деформации, связь между напряжением aij и деформацией Sij может быть нелинейной щ — внешняя нормаль к контуру Г aijrii = Tj — нагрузка на контуре Г с внешней стороны области, охватываемой Г Uj — перемещение точек на Г а — коэффициент линейного температурного расширения 5ij = 1 при i = j л 5ij = О при г Ф j — символ Кронекера Т = Т х у) — температура П — потенциальная энергия системы (которая может быть представлена через площади на диаграмме деформирования) t — толщина плоского образца I — длина трещины ось х направлена вдоль трещины. Равенство (2.4.13) можно пояснить следующим образом. Запишем вариацию (в связи с вариацией длины трещины в плоском теле) потенциальной энергии области Л, мысленно вырезанной линией Г, начинающейся в точке на нижнем и заканчивающейся на верхнем берегу трещины [c.136]

В связи с разнообразием решаемых задач и условий измерений существует большое число типов тензометров, различных по своим характеристикам и назначению. Наиболее универсальным тензометром, обеспечивающим проведение тензометрии в различных условиях, является электрический тензометр с тензорезисторами, с автоматизацией измерений и обработкой данных измерений на ЭВМ. Эта система наилучшим образом обеспечивает при дистанционности и многото-чечности измерений выполнение натурной тензометрии конструкций аппаратов, работающих при переменных реж имах в сложных температурных условиях. Этот метод может быть применен для определения полей деформаций и напряжений при натурной тензометрии, оценке прочности и оптимизации конструкций аппаратов. [c.340]

При воздействии внешних сил, температурного расширения и др. в деформируемом твердом теле возникает напряженно-деформированное состояние (НДС). Кроме напряжений и деформаций оно характеризуется такими физическими параметрами, как температура, интенсивность электромагнитного поля, доза радиоактивного облучения и т. д. Со временем эти параметры могут изменяться. В связи с этим вводится понятие процесса нагружения. Напряженно-деформированное состояние в точках тела в конечном счете определяется не только заданными значениями параметров внешнего воздействия, но и историей процесса нагружения. В главе описываются законы связи между напряжениями, деформациями и другими параметрами, характеризующими механическое состояние тела с учетом истории процесса его нагружения в случае произвольного неупругого поведения. Дается математическая постановка краевых задач МДТТ. [c.78]

Замер усилий и деформаций производится по разработанной ранее методике [236] с помощью датчиков сопротивления, наклеиваемых на динамометр и чувствительный элемент деформометра. Используются разработанные [35] высокотемпературные датчики (до 400° С). В связи с работой датчиков в местах с переменной электромагнитной напряженностью измерительные схемы приборов переведены на питание постоянным током, что позволяет отфильтровать частотную составляющую и исключить наводки. Работа датчиков в условиях нестационарных температурных полей потребовала для обеспечения температурной компенсации подбора датчиков с одинаковыми температурными характеристиками. На рис. 5.4.3 показана запись на приборе ЭТП-209 сигналов с несамокомпенсирующихся рабочих датчиков моста усилий в процессе выхода на установившийся температурный режим динамометра при температурных качках образца. Флуктуации с малым периодом отражают некомпенсацию датчиков в пределах одного цикла нагрева образца. Датчики с подобранными темпе- [c.250]

В лакритической области система ведет себя по-разному, смот])я по тому, подвергается ли она силовому или температурному воздействию. Причина этого заключается, естественно, в том, что изменение температуры связано с изменением деформаций, а изменение статической нагрузки — с величиной напряжений. Например, стержень, закрепленный по концам (рис. 49, ), при нагреве теряет устойчивость, когда нормальная сила в сечениях достигнет эйлеровой. При дальнейшем нагреве относительно малому изменению температуры соответствует небольшой прогиб [c.75]

Температурные иаиряже-ния не являются единственными в своем роде. Очевидно, что всякие напряжения, происхождение которых связано с заданной телу деформацией, должны расцениваться аналогично температурным. [c.78]

Выше (см. гл. IV) отмечалась невозможность одностороннего прогрессирующего, с каждым циклом нарастания деформаций в том случае, когда действующие на тело механические кагрузки пропорциональны одному параметру. Здесь аналогичное утверждение доказано для циклического воздействия температурного поля, приводящего к возникновению однопараметрических тепловых напряжений. Однако, если в первом случае причиной является совпадение нагрузки, приводящей к прогрессирующему разрушению, с предельной, то во втором она связана с отсутствием преимущественного направления деформации. Поэтому при одновременном изменении внешней нагрузки и температуры пропорционально одному параметру прогрессирующая деформация становится в принципе возможной, если выполняется необходимое условие (см. гл. IV). [c.217]

В отличие от корпусов типа I в корпусах типа II в связи с повышенными максимальными температурами (до 670 °С) проявляются температурно-временные эффекты. Прежде всего это отражается на характеристиках поцикловой кинетики напряжений и деформаций в наиболее нагруженной зоне оболочечнОго корпуса корпуса (см. рис. 4.58). [c.228]

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]

Обычно в принятых расчетных методиках корпусные детали турбин рассматриваются как составные осесимметричные оболочки переменной толщины, находящиеся в температурном поле, меняющемся вдоль оси и по радиусу оболочки. С применением таких расчетных методов был проведен анализ температурных напряжений в корпусах стопорных и регулирующих клапанов, а также ЦВД и ЦСД турбин типа К-200-130 [2]. Напряжения определялись по температурным полям, полученным термометриро-ванием корпусов при эксплуатации турбины. Полученные результаты дали общую картину термонапряженного состояния этих корпусов. Они показали, что максимальные напряжения в корпусе стопорного клапана имеют место в подфланцевой зоне, а в корпусах регулирующих клапанов — в месте их приварки к цилиндру и что наиболее термонапряженной зоной корпуса ЦВД является внутренняя поверхность стенки в зоне регулирующей ступени. Однако отсутствие учета влияния фланцев и других особенностей конструкции в этих расчетах приводит к тому, что полученные результаты не всегда, даже качественно, могут характеризовать термонапряженное состояние корпусов. В связи с этим предлагаются упрощенные методики учета влияния фланцев, в частности основанные на уравнениях для напряженного состояния при плоской деформации влияние фланца горизонтального разъема ЦВД часто оценивают по теории стержней. Для оценки кольцевых напряжений решается плоская задача при форме контура, соответствующей форме поперечного сечения. Йри этом рассматри- [c.55]

Развитие этих деформаций и повреждений по мере накопления числа циклов зависит от таких важных факторов, как уровень эксплуатационных нагрузок, циклические свойства материалов, максимальные температуры и длительность нагружения в цикле. Если температуры эксплуатации сравнительно невелики и не связаны с образованием статических и повторных деформаций ползучести, то в разрабатываемых методах расчета конструкций на малоцпк-ловую прочность температурно-временные эффекты не учитываются. Это обстоятельство позволяет существенно упростить методику расчета в расчете прочности и долговечности в качестве исходных для заданного режима эксплуатации устанавливаются амплитуды местных, упругопластических деформаций (или местных условных упругих напряжений), коэффициенты асимметрии цикла и число циклов нагружения. Расчет сводится [c.213]

Необратимое формоизменение имеет место и при термоциклировании изотропных в отношении термического расширения металлов. В отличие от анизотропных металлов, формоизменение которых обусловлено релаксацией термоструктурных напряжений (напряжения II рода), в металлах могут возникать необратимые деформации под действием напряжений, вызванных температурными градиентами (напряжения I рода). С этим видом размерной нестабильности связано большое число встречающихся в технике случаев. При равномерных нагревах и охлаждениях, когда термические напряжения вообще не возникают, нельзя ожидать и заметного формоизменения. С появлением тс.мпера-турных градиентов в сечении образца, определяющих величину и знак термических напряжений, создаются условия для размерных изменений. [c.11]

Влияние условий термоциклирования, формы образцов и состояния их поверхности, структуры и свойств материала на формоизменение при теплосменах с градиентом температур сложнее рассмотренного ранее. Оно связано с температурной зависимостью сопротивления пластической деформации и характером распределения температур, меняющимся на различных стадиях цикла и регистрируемым с трудом в опыте. Как правило, с повышением температуры нагрева формоизменение становится более заметным. Последнему способствует н увеличение интервала температурных колебаний. Поскольку от темпа температурных изменений зависит величина термических напряжений, возникающих в сечении термоциклируемого материала, ускорение нагрева [c.12]

Регистрируемое на различных этапах термоцикла изменение размеров образцов является суммарным и состоит из деформации нормальной ползучести (внешние напряжения не превышают предел текучести ни одной из фаз), объемного эффекта фазового превращения и трансформационной деформации. Поэтому величина деформации за цикл должна зависеть от темпа смены температур и величины температурных градиентов. Авторы работы [294] такой зависимости не обнаружили. Однако в железе высокой чистоты, например при термоциклировании с перепадом температур, появляются деформации, которые не являются следствием внешней нагрузки [331]. В связи с этим авторы работ [287, 348] при изучении эффекта внешней нагрузки предприняли меры с целью устранения влияния продольных температурных градиентов. В отличие от работы [294], на железе и стали обнаружена зависимость остаточной деформации от скорости фазового превращения. Клинард и Шерби [287] дифференцировали размерные изменения, обусловленные трансформационной деформацией, нормальной ползучестью и различием удельных объемов феррита и аустенита как и авторы [294], они пришли к выводу, что трансформационная деформация при нагреве образца значительно больше, чем. при охлаждении. Петче и Штанглер [348] варьировали в широком диапазоне длительность термоцикла, интервал температурных колебаний и скорость изменения температуры. Ими показано, что при широком температурном интервале (примерно 200° С), в котором полиморфные превращения железа происходят полностью, деформация за определенное время пропорциональна числу циклов и трансформационная пластичность почти не зависит от скорости изменения температуры и длительности цикла. При узком интервале температурных колебаний (примерно 60° С) деформация за одно и то же время испытания почти одинакова и не зависит от числа циклов и скорости изменения тем- [c.69]

Прямые измерения напряжений и деформаций в упругопластической стадии деформирования по специально разработанной методике [33] показывают (см. рис. 1.4, б), что при эксплз атации имеет место существенная концентрация температурных и изгибных механических напряжений, возникающих при нестационарных режимах работы котла в связи с общей и местной геометрической неоднородностью конструкции. [c.13]

В общем случае при неизотермическом нагружении диапазон изменения температур может охватывать температуры, для кото-(рых зависимость располагаемой пластичности от времени оказывается выраженной, причем интенсивность процесса при максимальных и минимальных температурах может быть существенно различной. В связи с этим в условиях неизотермичности располагаемая пластичность зависит от формы температурного цикла. Другой важной особенностью неизотермического нагружения является то, что характер поциклового изменения напряжений и деформаций, определяющих кинетику накопления усталостных и квазистатиче- ских повреждений, обусловлен реализующейся комбинацией процессов нагружение — разгрузка и нагрев — охлаждение. [c.107]

Деформации в зоне концентрации напряжений вычисляли по данным о поцикловом изменении коэффициентов концентрации напряжений и деформаций. Задача решалась с использованием соотношений (4,12) и (4.13). Диаграммы статического и циклического деформирования с учетом частоты нагружения и высокотемпературных выдержек под напряжением интерпретировались в форме (5.5). .. (5,8), Непостоянство показателя упрочнения материала в связи с температурно-временными факторами и числом циклов нагружения определяло при заданном уровне номинальных циклических напряжений изменение коэффициентов концентрации Ks, Ке И, следовательно, трансформацию от цикла к циклу напряжений и деформаций в зоне концентрации. [c.209]

Для широкого применения метода хрупких тензочувствительных покрытий для исследований при нормальных температурах необходима разработка удобно выполняемого нетоксичного и неогнеонасного покрытия, не требующего при обычных испытаниях нагрева детали, обладающего достаточно стабильными требуемыми характеристиками при изменении температуры и относительной влажности и пригодного для исследования полей деформаций и напряжений в различных основных условиях испытаний деталей и узлов конструкций. Нестабильность поведения и ограниченность диапазона рабочих температур канифольных покрытий обусловлена, прежде всего, большим различием (до одного порядка) коэффициентов температурного расширения материалов покрытия и исследуемых стальных деталей, гигроскопичностью и низкой температурой размягчения материала покрытия. В связи с этим в Институте машиноведения проводится разработка хрупких покрытий со стабильными характеристиками, и одна из выполненных разработок покрытий нового тина со стабильными характеристиками относится к покрытию с наклеиваемой фольгой, имеющей оксидную пленку. Как показали проведенные эксперименты, могут быть получены на алюминиевой фольге оксидные пленки, выращиваемые электрохимическим путем, которые являются коррозионностойкими и при определенных условиях оксидирования получаются твердыми, прозрачными и достаточно хрупкими, т. е. дающими трещины при достаточно малых величинах деформации. Характеристики тензо-чувствительности охрунченных и наклеенных разработанными способами пленок оказываются стабильными. [c.10]

Непосредственным измерениям деформаций на натурном объекте предшествует анализ результатов имеющихся расчетов, опыта эксплуатации и экспериментальных исследований напряжений на металлических мот делях и моделях из полимерных материалов [4, 7]. Сложность измерения деформаций на внутренней поверхности корпуса турбины, вызываемых силовыми и температурными напряжениями, связана с тем, что внутренняя поверхность корпуса омывается с большой скоростью паровой средой при давлении 100 ати, температура в местах измерений изменяется в широком диапазоне, достигая 540° С, и при этом измерения должны вестись в течение нескольких недель. [c.143]

Деформации сдвига не вызывают изменения объема, а связь между температурной деформацией и касательными напряжениями для изотропного тела отсутствует. Поэтому значение G, если оно не зависит от Т, остается одинаковым для любого процесса деформирования. Из (1.39) нетрудно установить связь модуля Юнга Е и коэффициента Пуассона v с К я G при изотермическом деформирова- [c.18]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...