Напряжения циклические — Изменение

Как было указано, в процессе нагрева и охлаждения сварных соединений из разнородных сталей происходит изменение поля остаточных напряжений. В зоне сплавления перлитной стали с аустенитным швом, где напряжения скачкообразно меняют знак и где, следовательно, действуют высокие скалывающие напряжения, циклические температурные изменения могут приводить к появлению разрушений типа усталостных. При наличии в этой зоне местных ослаблений, вызванных развитием переходных прослоек диффузионного характера, неблагоприятное влияние остаточных напряжений может проявиться наиболее резко. Поэтому принятие мер для устранения указанных прослоек является непременным условием повышения работоспособности сварных соединений разнородных сталей и в первую очередь тех из них, которые работают в диапазоне температур выше 450 -ь 500° С при наличии большого количества температурных циклов. [c.179]

Процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называется усталостью. Способность же материалов воспринимать эти повторные знакопостоянные или знакопеременные напряжения без разрушения называется сопротивлением усталости или циклической прочностью. [c.5]

Многие детали машин в процессе работы испытывают напряжения, циклически меняющиеся во времени. Например, детали кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания (рис. 12.1) находятся под действием периодически меняющихся сил. Закон их изменения определяется видом индикаторной диаграммы и кинематическими особенностями механизма. [c.471]

Многие детали машин в процессе работы испытывают напряжения, циклически меняющиеся во времени. Так, например, детали кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания (рис. 397) находятся под действием периодически меняюш,ихся сил. Закон их изменения [c.381]

Сопротивление усталости — свойство материала противостоять процессу постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящему к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Критерием сопротивления усталости является предел ограниченной выносливости — максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, соответствующее задаваемой циклической долговечности. Циклическая долговечность оценивается числом циклов напряжений или деформаций, выдержанных нагруженным объектом до образования усталостной трещины определенной протяженности или до усталостного разрушения. [c.222]

При усталостных испытаниях основными характеристиками являются предел выносливости, усталостная долговечность, чувствительность к концентрации напряжений, степень поврежденности циклическими нагрузками, скорость роста трещины, число циклов до появления трещины, длительность периода живучести, характеристики петли гистерезиса, изменение деформации образца в процессе циклического нагружения, изменение величины раскрытия трещины. [c.7]

Реальный объект можно испытывать при циклическом пропорциональном изменении эксплуата-тационных силовых воздействий. Тогда на базе рассеянной анергии в исследуемой точке, установленной с помощью деформационного гистерезиса, можно определить кривые усталости для этой точки при разных отношениях главных напряжений. Возникает вопрос, каким образом можно использовать эти кривые усталости для прогнозирования усталостной долговечности в исследуемой точке в упомянутом общем случае. Нами предложен следующий подход к этой проблеме на основе трех переменных параметров без перехода к одному параметру [5]. [c.24]

Длительность режимов, указанных в табл. 1.2, зависит от программы режимов и может изменяться в пределах от 10-30 с до 10-20 ч. При этом каждому из режимов в связи со сложностью протекания изменения во времени тепловых и механических нагрузок могут соответствовать не один, а несколько циклов изменения местных напряжений. Циклические нагрузки более высоких частот (от 15 до 500 Гц) связаны с механически- [c.18]

В общем случае анизотропного упрочнения, позволяющего описать эффект Баушингера и реальные циклические свойства материалов, наблюдаемые в эксперименте, в качестве внутреннего параметра состояния вводится Б уравнение поверхности текучести (3.46) симметричный тензор микронапряжений Pj . Эти напряжения обусловлены структурными изменениями в материале вследствие пластического деформирования и опреде- [c.102]

Установлено (рис. 90), что стабильность остаточных напряжений существенно зависит от уровня нагрузок и несколько меньше — от количества циклов нагружения. Релаксация остаточных напряжений начинается с амплитуд напряжений, превышающих величину циклического предела текучести обкатанных образцов, т.е. с наступлением заметного пластического течения приповерхностных слоев 135, с. 82—86, 36, с. 53-56). Ниже указанной амплитуды напряжений даже при длительном нагружении существенного уменьшения максимальной величины остаточных напряжений не наблюдается. Если сопоставить кинетические кривые релаксации остаточных напряжений с кривыми изменения стрелы прогиба упрочненных обкаткой образцов, можно наблюдать определенную корреляцию между интенсивностью увеличенная стрелы прогиба образцов и интенсивностью снятия в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия. [c.163]

Описание явления многоцикловой усталости при сложном напряженном состоянии затруднено большим количеством параметров, определяющих процесс циклического нагружения. Если даже все компоненты напряжений имеют одинаковые и совпадающие во времени периоды изменения, то и тогда напряженное состояния характеризуется двенадцатью параметрами шестью максимальными за период цикла значениями компонентов напряжений и шестью соответствующими коэффициентами асимметрии циклов. При этом необходимо принимать во внимание, совпадают ли фазы изменения трех нормальных напряжений, или фаза изменения одного из них сдвинута относительно двух других на некоторую величину так, что это напряжение убывает, когда два других возрастают, или наоборот. Случай сдвинутых фаз является с точки зрения возможности усталостных разрушений более опасным. [c.23]

Температурные напряжения, вызванные градиентом температуры по толщине стенки трубы из пластичной стали, не приводят к разрушению. Только при явно циклическом характере изменения температурных напряжений с числом циклов, намного превышающим обычное число пусков и остановов котла за весь срок службы, может происходить разрушение труб котла от усталости. Поэтому температурные напряжения не учитываются при расчете труб котла на прочность. Там, где по условиям работы неизбежны циклические изменения температурных напряжений (в частности, в трубах НРЧ), ограничивают толщину стенки труб и тем самым ограничивают тепловые напряжения. [c.380]

Наложение на циклический процесс статического напряженного состояния вызывает изменение диаграмм деформирования и появление деформаций в направлении действия статической составляющей. [c.57]

В процессе повторного нагружения циклический характер изменения приобретает и деформация в направлении статического напряжения. Эта деформация, как отмечено выше, синхронно увеличивается с ростом уровня циклического напряжения в исходном нагружении, изменяет знак прираш ения на противополож- [c.58]

Аналогичные явления возникают при циклическом нагружении в режиме термомеханической обработки. Наибольшие повреждения вносят циклы со стадиями сжатия при высоких температурах и циклическое растяжение при низкой температуре [42, 43]. Подобная ситуация возникает на тонких ведущей и задней кромках направляющей лопатки при пуске турбины двигателя. Термическое расширение, все еще стесненное холодным телом лопатки, порождает сжимающие напряжения. А при охлаждении - картина обратная. Не только деформация растяжения наводится в температурном диапазоне наименьшей пластичности, но i( тому же создаются высокие растягивающие напряжения в результате изменения знака неупругой сжимающей деформации, это происходит уже на высокотемпературной стороне цикла (рис. 10.10,6). [c.358]

Наличие вышеуказанных дефектов и зоны влияния, остаточные напряжения и возможное изменение геометрической формы (рис. 4.1, г) обусловливают концентрацию напряжений при нагружении и вызывают снижение циклической прочности сварного соединения, оцениваемое эффективным коэффициентом концентрации напряжений [c.80]

При быстрых пусках и изменениях нагрузки, сопровождаемых быстрыми изменениями температуры в проточной части, в деталях статора, в первую очередь в корпусах ЦВД возникают температурные напряжения, циклическое повторение которых вызывает малоцикловую усталость материала и появление трещин. [c.79]

При циклическом нагружении об упрочнении, разупрочнении или стабилизации судят по характеру изменения либо петли гистерезиса (мягкое нагружение), либо действующего условного напряжения (жесткое нагружение). Изменение ширины петли за висит от соотношения поврежденности и степени упрочнения материала (под поврежденностью материала образца будем пони- [c.200]

Оа—переменное напряжение усталостного цикла нагружения гладкого образца или амплитуда циклических напряжений (см. рис. 2). Обычно амплитуда рассматривается как величина положительная, но ей приписываются знаки плюс I и минус, чтобы показать циклический характер изменения этого напряжения [c.10]

Можно выделить два характерных случая действия циклических контактных напряжений циклическое изменение пятна контакта качение или качение со скольжением. [c.245]

Чтобы установить влияние разных факторов на процессы деформирования и разрушения, экспериментальные исследования проводятся и при более сложных (по сравнению с указанными типовыми) программах нагружения, таких как длительные испытания при ступенчатом изменении напряжений циклические [c.16]

Повреждения при термической усталости обусловлены циклическим характером изменения напряжений и частично релаксацией переменных остаточных напряжений, возникающих при изменении температуры. Релаксирующие напряжения вносят заметный вклад в повреждаемость материала при стационарной работе оборудования. [c.264]

В работах [305] предложен метод оценки стадии зарождения трещины при учете локальной пластической деформации для переменной амплитуды нагружения. Этот метод учитывает местную пластическую деформацию у надреза, локальные средние напряжения, а также изменение свойств материала в процессе циклического нагружения он был опробован при прогнозировании усталостной долговечности деталей с надрезом. [c.195]

При циклическом нагружении об упрочнении, разупрочнении или стабилизации судят по характеру изменения либо петли гистерезиса (мягкое нагружение), либо действующего условного напряжения (жесткое нагружение). Изменение ширины петли зависит от соотношения поврежденности и степени упрочнения материала (под поврежденностью материала образца будем понимать некоторое изменение его сечения при пересчете а неповрежденный материал [3, 4] под действием циклических и односторонне накопленных деформаций). [c.131]

Механическая нагрузка различается по виду напряженного состояния, характеру изменений во времени, методу ее создания. Применяют, как правило, растягивающие напряжения, которые создают одноосным растяжением [82, 115], изгибом [27, 82, 98]. Используют нагрузку постоянную [22, 78, 106, 115] и циклически изменяющуюся [23, 24, 67]. Для создания напряжений применяются контролируемые постоянные деформации [27, 82, 98] или контролируемые постоянные нагрузки [22, 109, 115]. В ряде случаев, когда механизм растрескивания не связан с действием внешней нагрузки [27, 116], испытания проводят на ненагруженных образцах. [c.33]

Пластическая деформация при обработке давлением и при таких операциях, как растяжение, сжатие или изгиб, а также при упрочнении поверхности (дробеструйной обработкой или обкаткой), изменяет плотность и структуру дефектов кристаллической решетки пластичных фаз металлических материалов и поэтому всегда влияет на их усталостную прочность. В макроскопически неоднородно деформированных материалах наряду с влиянием деформационной структуры необходимо также исследовать зависимость усталостной прочности от остаточных макронапряжений. Остаточные напряжения сжатия, как правило, способствуют дополнительному повышению циклической прочности. Изменение в процессе деформации высоты поверхностных микронеровностей влияет на циклическую прочность [13, 45-48]. [c.232]

Валы вращаются относительно действующих на них нагрузок. Поэтому в любой точке поверхности контакта за каждый оборот вала напряжения циклически изменяются в некоторых пределах. Циклическое изменение напряжений приводит к явлению усталости поверхностных слоев материала деталей, к микроскольжению посадочных поверхностей и, как следствие, к их изнащиванию, к так называемой контактной коррозии. Натяг в соедине- [c.59]

Валы вращаются относительно действзчощих на них нагрузок. Поэтому в любой точке поверхности контакта за каждый оборот вала напряжения циклически изменяются в некоторых пределах. Циклическое изменение напряжений приводит к явлению усталости поверхностных слоев материала деталей, к микроскольжению посадочных поверхностей и, как следствие, к ихизнапшванию, к так назьтаемой контактной коррозии. Натяг в соединении в этом случае прогрессивно уменьщается и наступает момент, когда колесо провернется относительно вала. [c.81]

В случае оценки циклической трещиносгойкости изменение величины среднего напряжения цикла также существенно влияет на ход кинетических диа1рамм усталостного разрушения. Скорость распространения усталостной трещины растет с увеличением Я. В средней (линейной) части диаграммы влияние К в зависимости от структуры металлического материала может быть небольшим (рис. 58). [c.92]

Характер изменения амплитуды напряжений во II периоде зависит не только от уровня прочности сплава, но и от его структурного состояния. У сплава ВТ5-1, ВТ6С в мелко- и крупнозернистом состоянии во II периоде наблюдается стабильное уменьшение амплитуды напряжений. Для сплава ПТ-ЗВ в мелкозернистом состоянии во II периоде характерно небольшое упрочнение, сменяющееся стабилизацией амплитуды напряжений. В крупнозернистом состоянии у сплава ПТ-ЗВ II период отличается практической неизменностью амплитуды напряжений (циклически стабильный материал). У сплава ОТ-4У во II периоде наблюдается резко выраженное увеличение амплитуды напряжений (циклически упрочняющийся материал). Аналогичный характер изменения амплитуды напряжений во II периоде наблюдается и у других низкопрочных титановых сплавов (ВТ1, ПТ-7М и др.). Период III, как указано выше, связан с развитием магистральной трещины, и продолжительность его составляет около 0,1 —0,15 от общей долговечности до разрушения. Для оценки несущей способности образца наибольший интерес представляет суммарная долговечность в I и II периодах, т.е. долговечность до появления магистральной трещины. [c.91]

В ряде случаев авиационные конструкции эксплуатируются в условиях сложного взаимодействия спектров аэродинамической температурной и силовой нагруженности. Воздействие силовых факторов и температуры на этапах полетного цикла порождает интенсивное протекание процессов перераспределения напряжений и деформаций, изменение структурных параметров и механических характеристик материала, накопление циклических и длительных повреждений. Изменение несущей способности элементов авиационных конструкций оказывается особенно выраженным для малоциклового нагружения при наличии пластических деформаций и нагрева, когда изменение механических свойств по числу циклов и по времени обусловливает заметную неста-ционарность кинетики местных напряженно-деформированных состояний. Расчет долговечности в таких условиях, как отмечается в гл. 1, 2, 4, 8 и 11, осуществляют на основе решений соответствующих краевых задач, реализуемых экспериментально, с помощью численных решений или приближенных аналитических методов. [c.114]

Эпюры распределения упругих деформаций Эг в первых циклах показаны на рис. 1.31,а. Все стержни модели можно разбить на три группы. Стержни первой их них г < 2гв / (в — г ), наиболее слабые , деформируются неупруго при симметричном по напряжениям цикле никаких изменений с ростом числа циклов здесь не происходит. В третьей z гп/сх), наиболее сильной группе, стержни работают упруго, т. е. также стабильно по числу циклов. Во второй, промежуточной группе будет происходить постепенное смеш ение петель гистерезиса с уменьшением асимметрии по напряжениям. Стабилизация наступит после того, как часть стержней перейдет в третью группу, в то время как другая — в первую группу (рис. 1.31, а, эпюра ОЕОВС и ОНКЬМ). На плоскости е г это соответствует смеш ению петли асимптотическое состояние показано пунктиром на рис. 7.37, б. Переход в это состояние (циклическая релаксация напряжений) происходит с постепенно убываюш ей скоростью. [c.212]

Предельная амплитуда цикла для образцов из стали ОХ 12НДЛ при постоянном среднем напряжении, равном 20 кгс/мм , на базе 10 циклов с частотой 400 цикл/мин равна 4,5 кгс/мм (рис. 39, кривая 2). Предельная амплитуда цикла при постоянном = = 1 кгс/мм равняется 7,0 кгс/мм (кривая /), а среднее напряжение, соответствующее пределу выносливости, 7,5 кгс/мм . Для определения снижения предельной амплитуды цикла в случае, когда среднее напряжение изменяется циклически, амплитуда изменения среднего напряжения принималась для образцов из стали 0Х12НДЛ равной 6 кгс/мм , т. е. среднее напряжение цикла изменялось от 8 до 20 кгс/мм с частотой 4 цикл/мин (предельная амплитуда цикла 7,0 и 4,5 кгс/мм ). При изменении среднего напряжения цикла с частотой 4 цикл/мин и амплитудой 6 кгс/мм предельная амплитуда образцов равнялась 2,5 кгс/мм (кривая 3). [c.74]

Исследования по влиянию циклического (прямоугольного) изменения напряжения и температуры на долговечность шести марок теплоустойчивой и жаропрочной стали в % (молибденовой с 0,3 7vlo, хромомолибденовой 2,3 Сг — 1 Мо, двух хромомолибденованадиевых 1 Сг—1 Мо—0,3 V, нержавеющих хромистой 12 Сг—1 Мо и хромоникелевой 17 Сг—13 Ni—1 Мо) с испытаниями длительностью 20 ООО ч проводили в интервале макси- [c.175]

В процессе эксплуатации нефтепроводов возможны технологические и аварийные отключения насосных агрегатов или изменение режима их работы. Вызываемые этим колебания давления в трубопроводе приводят к циклическому изменению напряжений в теле трубы. При одновременном действий коррозионной среды в зонах концентраторов напряжений возникают условия для ма-лоцикловой коррозионной усталости металл труб. Долговечность трубопроводных систем в этом случае будет определяться временем до зарождения усталостной трещины и скоростью ее роста. На первой стадии происходит накопление микроповреждений кристаллической решетки вследствие движения дислокаций и последующего зарождения трещины. На второй стадии трещина стабильно растет до критического размера и переходит в третью стадию механического разрыва. Продолжительность каждой стадии зависит от напряженного состояния металла труб, частоты изменения давления и температуры перекачиваемого продукта, действия коррозионных сред и поляризации металла при катодной защите магистральных нефтепроводов. Таким образом, для оценки истинного ресурса трубопровода необходимо учитывать циклический характер изменения напряженного состояния металла и особенности коррозионного разрушения сварных соединений. [c.9]

Приведенные примеры показывают, что при переходных режимах на внутренней поверхности барабана котла в зоне отверстия или корпуса цилиндра стационарной паровой машины под действием внутреннего рабочего давления (100... 150 МПа) возникают большие циклические напряжения (240...280 МПа, а с учетом концентрации— 400 МПа), которые значительно превышают предел текучести материала при соответствующей температуре. Сочетание высокой температуры и деформаций растяи<ения вызывает [33, 109] повышенную скорость накопления малоцикловых и квазистатиче-ских повреждений. Кроме того, отдельные перегрузки, связанные с нарушением стационарных тепловых режимов, создают условия для ускорения процессов необратимых изменений, накапливающихся в материале опасных зон конструкции. Например [109], при проведении аварийного режима с имитацией разрыва экранной трубы парового котла высокого давления на внутренней поверхности стенки температурные напряжения, вызванные резким изменением температуры среды, достигали 3000 МПа, в то время как на стационарных режимах они составляют около 500 МПа. [c.13]

Режимы, показанные на рис. 1.19, а, д, сопровождаются циклическим характером изменения напряжений или уиругопластиче-ских деформаций при постоянной температуре без выдержки (а — г, и) или с выдержкой (д — з) под нагрузкой в полуцикле растяжения или сжатия, либо в обоих полуциклах. Процесс накопления предельных повреждений и разрушения в этом случае определяется как изотермическая малоцикловая усталость. [c.35]

Как было показано в данной главе, при стационарных внешних воздействиях (постоянная внешняя нагрузка, стационарное циклическое нагружение) изменение вектора самоуравновешенных напряжений pj, является всегда направленным. Устойчивость идеально вязкой конструкции и связанная с ней выпуклость потенциала ползучести определяют стремление к стабилизации процесса деформирования, постепенное (в общем случае асимптотическое) приближение к состоянию, при котором приращение неупругой деформации становится совместным в любой момент времени (при неизменяю-щейся нагрузке) либо в целом за цикл (циклическое нагружение). Заметим, что аналогичная тенденция к стабилизации процесса деформирования была отмечена в гл. 4 (при выходе на прямолинейный участок после поворота траектории в девиаторном пространстве на некоторый угол). Указанная закономерность вытекает из закона градиентальности скорости неупругой деформации к поверхностям [c.204]

Напряжения циклические, но с течением времеци амплитуды напряжений изменяются медленно и монотонно (например, в коленчатых валах за счет неравномерного износа шеек в лопатках турбин за счет постепенного изменения демпфирующих свойств или сил возбуждения и т. п.). Монотонно изменяться, во времени могут также и пределы выносливости деталей за счет старения, коррозии, релаксации остаточных напряжений и т. п. [c.282]

В том случае, когда напряжения в активном слое не столь велики (например, фактические давления не превышают предел текучести) и нет сильной адгезии между поверхностями, разрушение при однократном нагружении не возникает. Однако, вследствие циклического характера изменения напряжений при относительных перемепдениях поверхностей и их достаточно высоких амплитудных значений (среднее фактическое давление Рг, как правило, больше предела усталости) в активном слое происходит интенсивное накопление дефектов, приводящее к его усталостному разрушению. Усталостный износ практически всегда имеет место при фрикционном взаимодействии поверхностей. Экспериментально установлено, что при усталостном изнашивании частицы отделяются с поверхности в дискретные моменты времени и размер частицы сравним с диаметром единичного пятна контакта. [c.316]

Усталостная теория И. В. Крагельского позволила дать ответ на ряд неясных вопросов в теории трения и изнашивания. Поскольку согласно этой теории отделение частицы изнашивания происходит лишь после определенного числа циклов, расчетная интенсивность изнашивания находится в удовлетворительном согласии с наблюдаемыми экспериментально значениями [83]. Кроме того, указанная теория позволила объяснить такие явления, как циклические структурные изменения в поверхностных слоях контактирующих материалов, образование поперечных к направлению скольжения микротрещин в зонах растягивающих напряжений за движущимися инденторами и т. д. Недавние исследования структуры поверхностных слоев при трении металлов привели к обнаружению микрофрагментации в поверхностных слоях вследствие об- [c.36]

Для коррозионных испытаний с растягивающей нагрузкой образцов с толщиной, соответствующей или близкой реальным конструкциям, сконструирована [52] специальная установка (рис. 32). Испытываемый образец 10 с коррозионной ячейкой 11 закрепляется в тягах, соединенных с одной стороны с динамометром 10, а с другой — с силовым виетом 5. Опора 9 навинчивается на силовой винт 8 и, упираясь в короткое плечо силового рычага 7, растягивает динамометр 12 до создания в образце 10 определенного уровня напряжений. Заданный цикл изменения динамической составляющей при нагружении образца устанавливают изменением эксцентриситета кривошипа 1 при помощи ползуна 2 и длины шатуна 3 — с тендером. Вращение кривошипа 1, задаваемое на всех шести позициях установки одним электромотором, вызывает поступательное движение шатуна 3, который в свою очередь приводит в колебательное движение рычаг 4, при колебании которого подшипник качения 5 перемещается по опорной плоскости 6. Так как плоскость 6 прямолинейная, а не сферическая, перемещение по ней подшипника 5 вызывает смещение силового рычага 7 в направлении опорной плоскости. Движущийся силовой рычаг 7, воздействуя на опору 9, создает в образце циклические напряжения растяжения. Величина напряжения контролируется динамометром 4 Наибольшая нагрузка на образец может достигать 50 кН, переменная составляющая — до 50 кн. Приведенное устройство отличается от известных (например, [67]) простотой конструкции, отсутствием сложных систем электронной стабилизации скорости вращения двигателей. При его применении отпадает необходимость [c.101]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...