Прочность в условиях концентрации напряжений

На основании большого числа экспериментов с образцами, испытывающими переменные нагрузки, установлено, что абсолютные значения усталостной прочности в условиях концентрации напряжений определяются характером распределения напряжений в тонком поверхностном слое детали и практически не зависят от вида напряженного состояния вдали от фокуса излома. [c.226]

Прочность в условиях концентрации напряжений [c.199]

Часто не наблюдается корреляции абсолютных значений износостойкости и прочности на разрыв [502]. Корреляция износа шин в карьерах найдена [502] с показателем сопротивления резин проколу, который имеет свою специфику, как прочность в условиях концентрации напряжений [503]. В этих случаях протекторные резины из БСК и СКД, имея меньшие сопротивление и энергию разрыва, но более высокое сопротивление проколу, чем резины из НК, оказываются более пригодными для карьерных шин. Абразивный износ, являясь, по существу, чисто механическим, мало характерен для условий эксплуатации большинства резиновых изделий, кроме сугубо специфических. Этот вид износа чрезвычайно интенсивен, а потому его реализация приводит к недолговечным изделиям. [c.293]

Предыдущий анализ показывает, что предел прочности стали при растяжении оказывает преобладающее влияние на предел выносливости при наличии концентрации напряжений. Оказывается, что прочие факторы, такие, как горячая обработка, состав и качество стали, имеют весьма малое дополнительное влияние по сравнению с влиянием предела прочности при растяжении. Интересно знать, какая величина предела прочности при растяжении обеспечила бы максимальную выносливость при наличии концентрации напряжений. Соотношения, данные выше, показывают, что существует непрерывное, хоть и малое, увеличение предела выносливости в условиях концентрации напряжений при росте предела прочности при растяжении. Од- [c.160]

Приведенные результаты были проанализированы [591] с целью сравнения усталостной прочности двух групп алюминиевых сплавов — сплава высокой статической прочности типа А1—2п—Mg и сплава несколько более низкой статической прочности типа А1—Си. Было установлено, что приблизительно 45%. результатов для сплавов с цинком дают точки выше осредняю-щей кривой, показанной на рис. 10,5, тогда как сплавы типа А1—Си дают приблизительно 70% таких точек. Таким образом, имеются указания на то, что обладающие меньшей статической прочностью сплавы типа А1—Си являются более выносливыми в сложных болтовых соединениях, работающих в условиях концентрации напряжений щ нагрузки. [c.275]

Кроме теоретического коэффициеита часто используют эффективный, характеризующий прочность конкретного материала в условиях концентрации напряжений (см, гл, 31), [c.511]

На рис. 158 приведен график приближенных значений для стали различных марок в зависимости от коэффициента Од и предела прочности Ов материала. Как видно из графика, чем выше прочность стали, тем выше ее чувствительность к концентрации напряжений Поэтому применение высокопрочных сталей для изготовления деталей, работающих в условиях переменных напряжений, не всегда оказывается целесообразным. [c.228]

Из всего изложенного следует, что наличие концентрации напряжений снижает усталостную прочность детали. Поэтому при проектировании машин следует стремиться к тому, чтобы влияние местных напряжений было сведено к минимуму. Достигается это, прежде всего, конструктивными мерами. Для ответственных деталей, работающих в условиях циклических напряжений, внешние обводы стремятся сделать возможно более плавными, радиусы закругления ио внутренних углах увеличивают, необходимые отверстия располагают в зоне пониженных напряжений и т. д. [c.401]

В настоящее время, например, аппараты и нефтепроводы рассчитывают лишь на прочность от действия статических нагрузок, без учета временных факторов разрушения. Между тем они работают в режиме малоциклового нагружения, которое в десятки раз ускоряет процессы повреждаемости металла в зоне дефектов и конструктивных концентраторов напряжений. Кроме того, недостаточная степень подготовки нефти на промыслах способствует коррозионной активности рабочей среды. Циклические нагрузки в условиях коррозионной активности рабочей среды вызывают усиление усталостных процессов и особенно сильно в зонах концентрации напряжений. Это объясняется проявлением локального динамического механохимического эф- [c.365]

Результаты исследований в упомянутых выше работах, а также в ряде аналогичных работ, позволяют судить о прочности элементов конструкций в условиях проведения опытов. Объем работ по исследованию прочности натурных объектов в условиях малоциклового нагружения явно недостаточен, и проведение таких исследований с целью проверки существующих методов расчета и обоснования методик, учитывающих характер нагружения в зонах концентрации напряжений объектов во время эксплуатации, весьма актуально. Это относится и к сварным трубам большого диаметра, которые используются при сооружении магистральных трубопроводов. [c.147]

В зоне концентрации накопление деформаций стеснено, и по условиям деформирования возникают знакопеременные циклические деформации без одностороннего их накопления. В результате в зоне концентрации напряжений накапливаются усталостные повреждения, и условие прочности принимает вид [c.126]

Расчеты в зоне концентрации напряжений от растягивающих сил с соответствующей оценкой прочности могут быть произведены наиболее полно на основе принятого нами положения о том, что замок работает в условиях плоской деформации с использованием работы [12] с учетом формул (10.1)—(10.5) и сказанного выше в связи с этими формулами. [c.176]

Особое внимание следует обращать на прочность головки обода диска, учитывая наличие, как правило, относительно малых радиусов закруглений и значительной концентрации напряжений. Поверхность головки не должна иметь глубоких рисок, надрезов и т. д. Должны быть исключены, по возможности, вибрационные нагрузки на головку обода. Материал головки обода диска должен иметь повышенные пластические свойства и высокий уровень ударной вязкости при рабочей температуре. Практика показала, что при соблюдении перечисленных выше условий концентрация напряжений не представляет опасности в головках дисков как с хвостами типа наездник , так и в елочных хвостах (см. гл. И). Средние напряжения в корне грибка обода при номинальной частоте вращения определяются для дисков последней ступени коэффициентом запаса прочности по отношению к пределу текучести /Ст 1,8, при этом для зоны корня грибка обода и для зоны расточки диска необходим также проверочный расчет (или оценка фактического коэффициента запаса прочности) для максимально возможной частоты вращения. [c.270]

Рассмотренные нами решетки с внутренней системой скачков уплотнения имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, применение профилей с острыми кромками приводит к значительным трудностям в обеспечении необходимой прочности лопаток (вследствие концентрации напряжений в кромке и появления трещин) и к технологическим трудностям в их изготовлении. Во-вторых, в условиях эксплуатации из-за попадания в компрессор твердых частиц острые передние кромки выкрашиваются и скругляются. Поэтому решетки с внутренней системой скачков широкого применения не получили. [c.73]

При действии циклических напряжений в условиях одноосного напряженного состояния иногда удобно использовать Kf как коэффициент снижения прочности , а не как коэффициент концентрации напряжений . Иначе говоря, в условиях одноосного напряженного состояния расчетчик может при желании разделить на величину Kf предел усталости вместо умножения на Kf действующего номинального циклического напряжения. Хотя ясно, что по смыслу более правильно считать Kf коэффициентом концентрации напряжений, для проведения вычислений разницы никакой нет, в то время как часто бывает проще считать Kf коэффициентом снижения прочности. Однако, когда напряженное состояние многоосное, коэффициент Kf следует считать коэффициентом концентрации напряжений, поскольку соответствующий ему коэффициент снижения прочности становится неопределенным. [c.417]

Кроме того что при ударном нагружении следует учитывать сложное взаимодействие возникающих волн напряжения, необходимо иметь в виду, что при динамическом нагружении могут значительно изменяться характеристики материала по сравнению с их обычными значениями в квазистатических условиях [5]. Зависимость напряжений от деформаций в циклических условиях уже обсуждалась в гл. 8 и 11. Информация об особенностях поведения материалов и изменении их свойств при динамическом нагружении пока еще далеко не полна, и любые дополнительные сведения о вязкости разрушения, прочности, жесткости и концентрации напряжений в условиях ударных воздействий, несомненно, окажутся полезными расчетчику. [c.531]

В основу расчета долговечности при циклическом и длительном статическом нагружениях положен принцип суммирования повреждений, рассмотренный выше. Для определения местных деформаций используются результаты испытания материалов в условиях однородного напряженного состояния и их соответствующие аналитические интерпретации применительно к материалам циклически упрочняющимся, разупрочняющимся и стабилизирующимся в процессе циклического нагружения [29, 101, 117]. При этом пластические циклические и статические свойства определяются для зон концентрации с учетом их стесненности и кинетики в процессе нагружения. Расчет коэффициентов концентрации напряжений Кд и деформации К , производится на основе модифицированной зависимости Нейбера [29, 110, 118, 124]. Запасы прочности по напряжениям принимаются равным Пд = 2 и по числу циклов — = 10. [c.252]

Концентрация напряжений, обусловленная наличием надреза, приводит к концентрации деформации ползучести у основания надреза, в результате чего возникает возможность образования трещины. В прошлом для исследования ползучести при наличии надреза осуществляли испытания на длительную прочность при растяжении. Теоретический анализ результатов испытаний связывали с длительной прочностью или долговечностью до разрушения. В связи с этим целесообразно прежде всего рассмотреть [43] условия концентрации напряжений и деформации ползучести у основания надреза. [c.114]

Зависимость между величинами (средних напряжений, амплитуд напряжений и числами циклов до разрушения для различных сталей является той важной информацией, которая требуется расчетчику. Если такая зависимость известна, то, как показано в гл. 7, можно оценить усталостную прочность при наличии концентрации напряжений для любых условий нагружения. Удивительно мало исчерпывающих испытаний было выполнено до настоящего времени на сталях и это затрудняет получение общей схемы их усталостного поведения. Действительно, значительно больше внимания было уделено накоплению данных по (алюминиевым сплавам, чем по сталям. Объясняется это тем, что алюминиевые сплавы имеют более низкие пределы выносливости в сравнении с их пределами прочности, а, также потому, что они широко применяются в авиации. Кроме того, высокая усталостная прочность сталей часто позволяет производить расчет просто по пределу выносливости, дак как снижение веса, достигаемое расчетом по долговечности, может оказаться небольшим, [c.28]

Для листовых материалов чувствительность к концентрации напряжений может быть также оценена по изменению прочности в условиях внецентренного растяжения образцов с концентратором 3 35 [c.35]

Экспериментальные исследования усталостной прочности показали, что усталостные разрушения начинаются в местах концентрации напряжений при условии [c.600]

Целью испытания на усталость образцов с надрезами, выточками, галтелями и отверстиями является определение сопротивления материала разрушению в условиях неравномерного распределения напряжений у поверхности, В расчете на прочность, а также при тензометрировании деталей, имеющих концентраторы напряжений, определяются номинальные напряжения. Максимальные напряжения, действующие в зоне концентрации напряжений в трех главных направлениях Oi, 02, 0з, могут быть во многих случаях определены расчетом в упругой области. [c.72]

Эффективный коэффициент концентрации к можно назвать также коэффициентом чувствительности к надрезу, поскольку он характеризует свойство металлов изменять свою прочность в условиях сложнонапряженного состояния при наличии концентраторов напряжений. [c.116]

Испытанием гладких образцов определяют стандартные характеристики прочности материалов. Испытанием образцов с концентраторами напряжений выявляют снижение этих характеристик, оцениваемое эффективными коэффициентами концентрации напряжений. Испытаниями на прочность в условиях, приближающихся к эксплуатационным (на образцах, крупных моделях, натурных деталях, при программном нагружении, соответствующем эксплуатационному, и т. д.), выявляют истинные или весьма близкие к ним характеристики несущей способности деталей и на этой основе разрабатывают мероприятия по ее повышению с учетом конкретных условий нагружения и эксплуатации. [c.60]

При статических и ударных нагрузках процесс разрушения сварных соединений из малоуглеродистых и низколегированных сталей сопровождается значительными пластическими деформациями и поэтому в этих условиях концентрация напряжений, за исключением некоторых особых случаев, на прочность влияния не оказывает. [c.91]

В этих условиях решающее влияние на прочность оказывает высокая концентрация напряжений, которая может вызвать значительное повышение критической температуры хрупкости. Влияние сварочных напряжений на прочность оказывается значительно слабее влияния, производимого низкой температурой и резкими концентраторами напряжений. [c.41]

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]

Традиционно считают основными два метода расчета сварных х>единений на статическую прочность и на прочность при переменных нагрузках. Применение их регламентировано различными нормативными документами, которые обязательны д ля типового проектирования. В качестве одного из основных требований при разработке нормативных документов до последнего времени было обеспечение простоты расчета. В некоторых случаях это достигалось ценой снижения экономичности и долговечности сварных конструкций. Работы последнего периода в основном направлены на устранение указанных двух недостатков. Во-первых, вводится учет различной прочности отдельных участков соединения в зависимости от направления силы в них. Это в ряде случаев позволяет проектировать конструкции более экономичными в отношении объема наплавляемого металла. Во-вторых, ведутся работы и достигнуты успехи в создании численных методов расчета, позволяющих учесть концентрацию деформаций и напряжений в сварных соединениях, что открывает возможность применения более прочных, но менее пластичных присадочных металлов. Одновременно это позволяет проводить обоснованные расчеты на статическую прочность в условиях понижения пластичности материала при применении высокопрочных металлов и в условиях низких температур. [c.495]

Для пластических материалов вопрос о прочности в условиях концентрации напряжений также далеко не прост. Если разрушению предшествует значительная пластическая деформация в тех местах, где напряжения по расчету особенно велики, то материал перейдет в пластическое состояние, образуются пластические зоны. Напряженное состояние будет пространственным, сложным для его изучения нужно решать пространственную задачу теории пластичности, что удается лишь в немногих случаях. Экспериментальные методы определения напряжений в пластической области весьма сложны, и соответствующие измерения крайне немногочисленны. Таким образом, первая трудность состоит в нахождении величин напряжений при переходе за предел упругости. Вторая трудность заключается в установлении критерия прочности при сложном пластическом напряженном состоянии. Мы вернемся к этим вопросам в главе XVII, предварительно рассмотрев общую теорию напряженного состояния и общие законы пластичности, а пока ограничимся грубой трактовкой вопроса на базе элементарных представлений. [c.69]

Т. е. если оценка прочности ведется по средним напряжениям, а так она обычно и ведется, то коэффициент запаса (/г ) должен быть больше того его значения, которое соответствует оценке прочности по максимальному местному напряжению. Поэтому, про1 3-водя расчет стержня, изготовленного из хрупкого материала, в условиях концентрации напряжений, необходимо выбирать коэффициент запаса более высокий, чем в случае пластичного материала. Это повышение зависит от коэффициента концентрации. [c.125]

При одноосном напряженном состоянии в условиях концентрации напряжения при асимметричном цикле коррозионноусталостная прочность сталей 16ГНМ и 14ГНМА наиболее высокая (при оценке по номинальным напряжениям). В относительных координатах (по отношению к пределу текучести) заметно некоторое преимущество стали 14ГНМА по сравнению со сталью 22К, которое заметно уменьшается с увеличением асимметрии цикла. При этом методе испытаний не удается достичь номинальных средних напряжений цикла, превышающих предел текучести материала, поскольку форма надреза изменяется вследствие пластического течения материала. [c.178]

Кроме теоретичеекого коэффициента часто используют аффективный, характеризую щий прочность нонкретноро материала в условиях концентрации напряжений (см. гл. 1). [c.548]

Исследования влияния метода выплавки на свойства стали ЭИ415 (табл. 3.1) проводилось автором и Ю.А. Старовойтовым. Сталь термически обрабатывалась по разным режимам до твердости НВ 269 и НВ 363. Вакуумный дуговой переплав стали привел к резкому уменьшению количества неметаллических включений по сравнению с металлом открытой выплавки балл менее первого по точечным включениям (ГОСТ 1778-70) и отсутствие строчечных вместо 3-5 баллов включений как по точечным, так и строчечным включениям оксидов соответственно. Содержание кислорода снизилось в 50 раз (0,00015 вместо 0,008%). Ударная вязкость после ВДП увеличилась вдвое несколько увеличилась пластичность стали. После ВДП металл практически стал нечувствителен к надрезу в испытаниях на длительную прочность даже при твердости НВ 363, в то время как у металла открытой выплавки (с твердостью НВ 269 и НВ 363) (Гд.п. в условиях концентрации напряжений резко снижается (рис, 3.0 Положительное влияние выплавки в вакууме на длительную прочность было установлено также исследованиями с сильно и слабо стареюшими аустенитными сталями, содержащими 15% Сг, 32% N1, 3% Мо и 6% >У. [c.235]

С увеличением концентрации напряжений более отчетливо проявляется влияние напрягаемых объемов и температуры на переход от вязкого состояния к хрупкому. Поэтому для определения условий перехода от вязкого к квазихрупкому или хрупкому разрушению широко используют температурные зависимости характеристик прочности и пластичности. В качестве примера на рис. 1.10 приведены результаты испытаний для малоуглеродистой стали 22К при растяжении образцов с площадью сечения f=lOOO мм . При испытаниях образцов с острыми надрезами регистрировались разрушающее напряжение Ск, сужение площади поперечного сечения ij) и максимальная деформация бтах в зоне концентрации напряжений после разрушения, измеренной методом сеток с шагом 0,1 мм. Кроме указанных характеристик на диаграмме рис. 1.10 нанесены величина Fb — доля вязкой ягтp и.члома (как хаоареристика степени [c.17]

Сформулированные выше основные закономерности малоциклового деформирования и разрушения необходимы в связи с разработкой методов оценки прочности элементов конструкций. Для обоснования расчетной процедуры и уточнения запасов прочности в инженерной практике проводятся мснытанвя моделей и натурных элементов. Основными задачами, которые решаются в таких испытаниях, являются сопоставление расчетного и экспериментального распределения деформаций и напряжений (особенно в зонах концентрации с учетом поциклового перераспределения), а также изучение условий достижения предельного состояния по разрушению (образованию трещины). При этом для оценки прочности в условиях циклического упругопластического деформирования необходимы данные о кинетике деформированного состояния конструкции, а также кривые малоцикловой усталости материала при однородном напряженном состоянии. [c.135]

При напряжениях, близких к верхнему пределу текучести, локальное изменение скорости (величины) деформации ведет к понижению нагрузки, необходимой для дальнейшего деформирования в этой области (обычно в области концентрации напряжений у головки образца). Вследствие этого нагрузка на образец снижается, а деформация сосредоточивается в узкой области. Процесс локального течения и спада нагрузки продолжается до тех пор, пока в результате упрочнения материала с ростом деформации и возрастания коэффициента концентрации на границе с прилегающим участком образца не будут созданы условия, благоприятные для распространения деформации на близлежащую область. Распространение волны деформации на всю длину образца восстанавливает его цилиндрическую форму — дальнейшее деформирование идет равномерно (модуль М=да1дг положителен) до достижения предела прочности сгв, после чего локализация деформации с образованием шейки вновь нарушает устойчивость равномерного деформирования. [c.87]

Возникающие при малоцикловом нагружении деталей в зонах концентрации напряжений местные пластические деформации вьиывают перераспределение напряжений и деформаций и разрушение в условиях нестационарного процесса деформирования. В связи с этим для оценки несущей способности элементов конструкций при наличии концентрации напряжений и деформаций необходим количественный анализ изменения напряжений и деформаций на основании критериев прочности с учетом нестационарности напряженно-деформированного состояния (НДС). [c.4]

Коэффициент запаса прочности в условиях ползучести может быть определен на основе расчетов напряженного состояния в зоне концентрации напряжений в соответствии с работой [И ], а также приближенно по следующим формулам для установившейся ползучести по формуле (6.50) с заменой величины (сг р),-, на (охдтак, а для неустановившейся ползучести — по формуле (8.13) и (8.14) с заменой в формуле (8.13) величины (алр)г, max на (сГлг)тах-В случае мелкого надреза используется гипотеза комбинированных плоскоцилиндрических сечений (рис. 40). Цилиндрическое сечение E i распространяется только на глубину а средняя же часть сечения — плоская. [c.138]

Обобш,ение результатов научных исследований сопротивления упругопластическим деформациям и разрушению при малоцикловом нагружении осуш,ествляется в настояш,ей серии монографий. В первой книге [12] содержатся основы методов расчета и испытаний при малоцик.ловом нагружении, состояш,ие в анализе механических закономерностей упругопластического повторного нагружения вне зон и в зонах концентрации напряжений, в обосновании выбора материалов, расчетных уравнений для оценки прочности и долговечности, методов и средств испытания лабораторных образцов, дюделей и натурных конструкций. Во второй книге [13] освеш,ены вопросы расчетного и экспериментального анализа полей упругопластических деформаций в зонах концентрации напряжений при малоцикловом нагружении в условиях нормальных и повышенных температур. При этом освеш,ены возможности использования аналитических и численных методов решения задач о концентрации деформаций и напряжений, экспериментальных методов муара, сеток, оптически активных покрытий, малобазной тензометрии. Третья книга [7] посвящена вопросам сопротивления высокотемпературнод1у деформированию и разрушению при малоцикловом нагружении. [c.7]

Важная особенность явления концентрации состоит в том, что одновременно с резким повышением напряжений вблизи концентратора даже при исходном одноосном состоянии возникает сложное (плоское или объемное) неоднородное напряженное состояние, непосредственно влияющее па развитие пластических деформаций или трещин разрушения. Таким образом, несущая способность основных элементов многих конструкций обычно определяется напряженным состоянием и условиями прочности в местазг концентрации, ибо именно там прежде всего наступает предель- ное. состояние и разрушение. [c.5]

Изложенное выше особенно актуально для авиационных кон-струкций, многие элементы которых работают в условиях высоких силовых и температурных воздействий. Стремление же -к уменьшению веса конструкции приводит к необходимости использовать высокопрочные материалы, имеющие, как правило, более высокую чувствительность к концентрации напряжений. Недостаточно строгая оценка напряженного состояния и условий прочности в зоне концентрации при проектировании может послужвть причиной разрушения высоконапряжеиных элементов авиационных конструкций и повлечь за собой тяжелые последствия. [c.7]

Исследоваиню напряженного состояния и условий прочности в зоне концентрации посвящены работы Г. В. Ужика (167, 168]. [c.13]

Шероховатость поверхности влияет на прочность деталей, работающих в условиях циклической и знакопеременной нагрузок. Впадины мнкропрофиля являются своеобразными надрезами на поверхности и в значительной степени влияют на концентрацию напряжений и образование усталостных трещин. Коэффициент концентрации напряжений для поверхностей, обработанных резанием, находится в пределах 1,5—2,5. Особенно вредно наличие рисок от режущего инструмента в местах концентрации напряжений (канавки, резкие переходы в сечениях). Эти дефекты часто являются причиной поломки многих ответственных деталей. Для устранения влияния дефектов предварительной обработки приходится назначать дополнительную отделочную обработку поверхностей ответ- [c.122]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...