Режимы механического нагружения

Развитие современного транспортного и авиационного машиностроения, ускорение технологических процессов металлообработки характеризуются высокими температурно-скоростными режимами механического нагружения элементов конструкций. Это требует дальнейшего совершенствования методик и испытательного оборудования для изучения поведения конструкционных материалов при высоких скоростях силового и температурного нагружения. [c.5]

Для оценки точности расчета сопоставляли напряжения и деформации в каждом конечном элементе, вычисленные при двух указанных режимах механического нагружения (табл. 4.3). Так, интенсивности напряжений S, вычисленные для режимов нагружения I и П, различаются не более чем на 1 %, упругопластических суммарных деформаций е — на 3 %. [c.213]

Этот диапазон смещается при изменении временного фактора, или режима механического нагружения, т. е. закона изменения по времени задаваемых механических параметров. [c.6]

Обобщенное уравнение состояния среды должно содержать в себе все свойства этой среды в таком виде, чтобы из него вытекало реальное механическое поведение среды при разных параметрах и режимах механического нагружения. [c.23]

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ МЕХАНИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ [c.31]

Изделия в вулканизационных формах прессуются в поле переменных температур и давлений при сложнонапряженном состоянии. Часто имеет место наряду с объемной деформацией течение, что должно приводить к появлению обратимой высокоэластической деформации, вследствие чего наблюдается эластическое восстановление. В процессе формирования свойств материалов изделия при вулканизации изменяется соотношение обратимой и необратимой деформаций, которое зависит от температуры, вида напряженного состояния, величины деформации, режима механического нагружения в пресс-формах и формирующихся свойств материалов вулканизуемого изделия. От этих же так называемых технологических факторов будет зависеть и эластическое восстановление, вызывающее усадку. Характерной особенностью усадки, связанной с эластическим восстановлением, является неравенство равновесных линейных усадок в различных направлениях — изменение формы, т. е. прямое следствие эластического восстановления. Изменение формы наблюдается даже в условиях практически всестороннего сжатия, как это бывает при прессовании образцов-дисков [268]. В этом случае изменение формы должно происходить за счет объемной сжимаемости. Данные рис. 2.5.15 показывают, что при малых давлениях р О усадки по диаметру и высоте становятся одинаковыми и основной вклад в усадку вносит термическое сокращение оно происходит для равномерно нагретых тонких образцов-дисков по достижении равновесных значений температур и усадок достаточно равномерно во всех направлениях. [c.103]

Экспериментально измеряют в выбранных точках с известными координатами при заданном режиме механического нагружения температуры (их изменение во времени) для объекта определенной геометрии. При этом известны теплофизические характеристики материалов объекта, а также внешние условия, в том числе характеристики нестационарного теплообмена. Последние, в свою очередь, могут быть ранее определены теми же методами решения обратных задач, на том же объекте, но в отсутствие его механического нагружения и вызванного этим нагружением теплообразования [23, 62, 215, 433]. Затем отыскивается источник тепла внутр из соответствующего уравнения типа (3.3.29). [c.178]

Метод решения обратных задач (нахождение вида источника, пли внутренних потерь на теплообразование, режима механического нагружения изделия и др.), сочетающий эксперимент и расчет, является мощным вспомогательным средством исследования. [c.181]

Серия обобщенных соотношений ( огибающих разрывов ) между сопротивлением разрыву и относительным удлинением при разрыве для выбранной температуры приведения показана на рис. 4.1.4. Эти кривые получаются из испытаний при разных температурах и режимах механического нагружения (режимы релаксации, ползучести, заданной скорости деформации или напряжения). Продвижение против часовой стрелки по огибающей разрывов отвечает возрастанию скорости деформации или понижению темпе-ратуры. [c.195]

Закономерности износостойкости в различных режимах механического нагружения [c.299]

Износостойкость, закономерности в различных режимах механического нагружения 299 сл. Изоклины 126, 127 Изотермическое каландрование 86 Изотропное равновесное состояние 46 Изохроны 126, 127, 133, 194 Инварианты тензора деформаций в прямоугольной декартовой системе координат 339 Индукционный период вулканизации 71 сл. [c.351]

Для аппаратов, в которых производится переработка горячих сероводородных и окислительных серосодержащих сред, а также работающих в среде водорода и растворов хлоридов, основными характеристиками, определяющими работоспособность аппарата, становятся физико-химические свойства рабочей среды и металла, степень защищенности аппарата от коррозии, особенно контактирующей с агрессивной средой. Основным видом разрушения таких аппаратов является внутренняя коррозия. В условиях воздействия сероводородсодержащих продуктов имеют место практически все основные виды разрушений локализованной (язвенное, точечное и коррозионное растрескивание) и общей (равномерная и неравномерная) коррозии. Явление повышения коррозионного повреждения металла под действием механических напряжений принято называть механохимическим эффектом (МХЭ). Как будет показано далее в следующем разделе, наиболее сильно МХЭ проявляется в режиме нестационарного нагружения аппарата, которое реализуется в локальных областях перенапряженного металла при повторно-статических нагрузках. [c.276]

Расчет долговечности труб большого диаметра под внутренним давлением может базироваться на сопоставлении величин циклических упругопластических деформаций в наиболее нагруженной зоне труб (сварное соединение) с разрушающими повторными деформациями для случая нагружения образцов из материала (с учетом разнородности механических свойств основного материала и сварного соединения) при испытаниях в режиме жесткого нагружения, соответствующего условиям работы материала трубопровода. [c.177]

Из всего многообразия применяемых в данное время композиционных материалов системы металл—металл или металл—неорганическое вещество в зависимости от формы поверхности раздела могут быть выделены две основные группы I — материалы матричного типа, состоящие из различным образом расположенных упрочняющих частиц или армирующих элементов, соединенных связующим веществом, и II — материалы слоистого типа, к которым следует отнести биметаллы, а также различного рода многослойные металлические материалы (рис. 114). Предлагаемая схема охватывает лишь некоторые основные типы композиционных материалов. Необходимо отметить, что для создания рациональных композиций материалов как первой, так и второй групп очень важно изучить процессы взаимодействия компонентов. Эта взаимодействие может быть как физико-меха-ническим (возникающим в процессе совместного деформирования), так и химическим (образующимся в результате протекания диффузионных процессов). Следует различать первичное взаимодействие между компонентами, развивающееся на поверхностях раздела при изготовлении материала, и вторичное взаимодействие составляющих, возникающее в условиях службы материала при различных режимах теплового и механического нагружения. [c.199]

Результаты исследования тугоплавких волокнистых композиционных материалов наглядно показывают, что описанная методика тепловой микроскопии может быть весьма полезной для детального изучения микроструктуры ряда композиционных материалов в условиях различных режимов теплового и механического нагружения. [c.243]

Проблема усталости металлов может быть решена только в том случае, если будут разработаны достаточно надежные методы, позволяющие прогнозировать зарождение усталостной трещины, описать процесс ее развития и предсказать момент окончательного разрушения с учетом влияния основных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. В большинстве выполненных исследований многоцикловой усталости металлов в качестве критерия разрушения принималось полное разрушение образца, что характерно для установок с прямым механическим нагружением, пли возникновение трещины определенных размеров, что характерно для электромагнитных и электродинамических и других установок, когда испытания проводятся в резонансном режиме. [c.3]

В условиях неизотермического нагружения, когда полуцикл растяжения протекает в высокотемпературной части цикла нагрева, особенно повышается роль пластичности. Показательны в этом отношении данные, приведенные на рис. 3, б и полученные в разных контрастных условиях неизотермического нагружения. Например, сравнение кривых 5 и б на рис. 3, б показывает, что более сильное охрупчивание сплава при 973 К приводит к существенному (до трех раз) снижению долговечности в сравнении с аналогичными данными для температурного режима с максимальной температурой 1133 К. Характерно, однако, что уровень располагаемой пластичности, по-видимому, на сопротивление малоцикловой усталости влияет незначительно, если полуцикл сжатия механического нагружения приходится на диапазон высокотемпературной части термического цикла нагрева. Об этом свидетельствует близость данных по малоцикловой неизотермической усталости (см. рис. 3, б, кривые 1—4). [c.39]

В связи с отсутствием четкой зависимости доли повреждений от механических свойств конструкционных материалов (корреляционных соотношений) необходимы прямые экспериментальные данные о характеристиках сопротивления длительному малоцикловому и неизотермическому деформированию для конкретных конструкционных материалов и режимов неизотермического нагружения. [c.14]

При исследовании малоцикловой усталости термически и механически высоконагруженных элементов конструкций важно установить закономерности циклического упругопластического деформирования и малоциклового разрушения конструкционных материалов, а также критерии прочности для различных модельных режимов термомеханического нагружения, имитирующих соответствующие циклы температуры и нагрузки, реализующиеся в наиболее нагруженных зонах деталей при эксплуатации. [c.26]

Механическое нагружение телескопического соединения осуществляется на характерных режимах работы изделия. Для расчета мало- [c.135]

Режим термо механического нагружения существенно влияет на характер НДС в рассматриваемых точках детали. На рис. 4.29, а приведены кривые распределения компонент напряжений на внешней и внутренней поверхностях, построенные с помощью МКЭ для двух принципиально разных режимов нагружения термоциклического с максимальной температурой 670 °С в режиме (кривые 2, 4, 6, 8) и изотермического (г = 670 °С) при нагружении внутренним давлением <7 = 1,25 МПа (кривые 1, 3, 5, 7) соответственно при г = 0,5 мм и г = = 1,0 мм. Отметим сходственное распределение меридиональных напряжений на внешней (кривые 7 и 5) и внутренней (кривые 1 а 2) поверхностях модельного корпуса с проявлением максимума в обоих режимах нагружения. [c.193]

Для более сложных нестационарных режимов механического и теплового нагружения в неупругой области, характерных для большого числа рассмотренных выше конструкций, имеющих различные зоны концентрации напряжений, проведение уточненных расчетов с полным отражением кинетики напряженно-деформированных состояний и критериальных характеристик по рис. 12.2 остается пока трудноразрешимой задачей даже при использовании ЭВМ современных параметров. В связи с этим определение малоцикловой прочности и ресурса рассмотренных в гл. 2—10 элементов конструкций должно осуществляться на основе комплексных расчетно-экспериментальных методов, указанных в гл. 1 и в 1 гл. 12. В инженерных расчетах на стадии проектирования обоснование прочности и ресурса можно осуществлять с применением методик, изложенных в гл. 11. [c.269]

Из схемы рис. 1.1 следует, что надлежащая оценка прочности и долговечности при малоцикловом и длительном циклическом нагружении может быть реализована при соответствующем сочетании расчетов и экспериментов. Решение краевых задач (для зон действия краевых сил, концентрации напряжений механического и температурного происхождения) при малоцикловом нагружении осуществляется с использованием основных положений деформационной теории и теории течения (изотермического и неизотермического). Наибольшее развитие и применение в силу простоты получаемых решений получили различные виды модифицированных деформационных теорий, позволяющих связать напряжения Оц, деформации ви и проанализировать монотонный рост неупругих деформаций при постоянном характере изменения нагрузок в процессе нагружения. При этом смена направления нагружения (при циклических режимах знакопостоянного или знакопеременного нагружения) предполагает использование деформационной теории для соответствующего к полуцикла нагружения при смещении начала отсчета в точку изменения направления нагружения. Сложные режимы термомеханического нагружения с частичными и несинхронными изменениями во времени т нагрузок и температур I анализируются на основе различных модификаций теорий течения, устанавливающих связь между приращениями [c.9]

Таким образом, на установке можно проводить испытания в условиях циклически меняющихся температур в режиме жесткого нагружения и воспроизводить практически любое напряженное состояние в интервале от чистого сдвига до растяжения и сжатия. Заданный температурный и механический режим поддерживают автоматически с помощью электрической системы управления. [c.59]

Режимы работы газотурбинных двигателей транспортного типа разнообразны. Однако им свойственна некоторая периодичность в изменении характерных параметров [100]. В режиме работы турбины для частоты вращения, например, можно выделить следующие этапы запуск, малый газ, быстрый выход на рабочий режим, максимальная мощность, уменьшение частоты вращения, длительный наиболее экономичный режим и останов. Этапы режима работы можно указать и для других параметров рабочего процесса двигателя газовых и центробежных сил, температуры газа перед турбиной и др., которые определяют соответствующий характер термоциклического и механического нагружения конструктивных элементов. При эксплуатации двигателя подобное сочетание режимов многократно повторяется. [c.11]

Таким образом, не только режимы термического и механического нагружения, но и процесс упругопластического деформирования в опасных точках имеет нестационарный характер. Особенностью термомеханического напряженного состояния кромки лопатки является неоднородность распределения температур и напряжений наиболее неблагоприятное сочетание напряжений и температур (но не экстремальных) имеет место в полуцикле нагрева, когда в кромке действуют сжимающие напряжения. В целом для лопатки возможно сочетание как сжимающих, так и растягивающих напряжений в полуцикле высокотемпературного нагрева. Пластическое деформирование кромок приводит к возникновению поля остаточных напряжений при однородном тепловом состоянии и к изменению распределения напряжений по сечению в последующих циклах. При этом в формировании предельных состояний существенной оказывается роль процессов ползучести и релаксации [20, 29, 64, 68], протекающих наиболее интенсивно на этапе стационарного режима (период выдержки) и при наличии определенного уровня статических напряжений. [c.27]

В условиях эксплуатации изделий машиностроения реализуются различные сочетания режимов теплового и механического нагружений. Учитывая типизацию и схематизацию режимов нагружения и нагрева (см. п. 1.4), информацию о сопротивлении деформированию и разрушению можно получить путем проведения программированных испытаний. Их проводят, например, по методике работ [15, 16] с воспроизведением независимых режимов нагружения и нагрева (см. рис. 1,19, а...в, е, дас), а в случае термоусталостного нагружения — по методике работ [29, 80, 94] с варьируемой жесткостью (см. рис. 1.19, з). При испытаниях регистрируют параметры режимов термомеханического нагружения по циклам и во времени. [c.125]

Современные инженерные методы расчета основаны преимущественно на макроскопических понятиях и представлениях. В действительности разрушению (в смысле отделения одной части тела от другой) предшествуют сложные микро- и субмикроскопи-ческие процессы в материале, характер протекания которых зависит от природы и физического состояния деформируемого тела, вида и режима механического нагружения, температурных условий испытания, среды и многих других факторов. Интенсивность этих процессов в значительной степени зависит от уровня соответствующих напряжений, которые можно подразделить на три группы [105] напряжения первого, второго и третьего рода. Напряжения первого рода уравновешиваются в объемах одного порядка с объемами тела, напряжения второго рода уравновешиваются в объемах нескольких кристаллитов, а напряжения третьего рода — в объемах одной или нескольких кристаллических ячеек. [c.61]

Химические искусственные и синтетические волокна получаются преимущественно из кристаллизующихся полимеров. Содержание кристаллической фракции в полиамидных волокнах (капрон, найлон, энант) в зависимости от условий получения составляет 50—60%, а в полиэфирном волокне — 50—75%. Прочность в продольном направлении и небольшое удлинение волокон высокополимеров обусловлены ориентацией макромолекул, кристаллизацией и значительным межмолекулярным взаимодействием. В результате ориентации улучшаются усталостные характеристики, увеличивается плотность, появляется анизотропия свойств (различие вдоль и поперек волокна). При малом диаметре волокна выдерживают без разрушения изгибы под большими углами. Как несшитые полимеры, они могут находиться в зависимости от температурной области и режима механического нагружения в хрупком, стеклообразном, вынужденно-эластическом, высокоэластическом и вязкотекучем состоянии. [c.260]

Величина Смех Характеризует общую энергоемкость металла с учетом неоднородности поглощения энергии. Необходимо отметить, что величины Ук и Ур, соответствующие предельным состояниям данного материала, являются энергетическими константами кристаллической решетки и не должны зависеть от предыстории металла и условий его нагружения. Эти условия, как и структурное состояние материала, отображаются в уравнении (10) переменными величинами Ух и л. Конкретные значения этих величин зависят от исходного состояния материала (способа изготовления, режима термической обработки, наличия концентратов напряжений и т. д.), вида нагружения и условий деформирования (среда, скорость деформации, температура и т. п.). Чем больше величина <Эмех. т. е. чем выше значения отдельных слагаемых, входящих в уравнение (10), тем выше, следовательно, способность металла поглощать энергию при механическом нагружении и тем больше его прочность. [c.20]

Увеличение рабочих параметров современных машин и аппаратов (рост единичных мощностей, уровня температур, грузоспособ-ности, маневренности, а также работа изделий в условиях переходных и форсированных эксплуатационных режимов и т. д.) при одновременном снижении металлоемкости конструкций и использовании новых металлических материалов повышенной прочности приводит к возрастанию как общей, так и местной напряженности конструкции с выходом в зонах концентрации металла за пределы упругости. Эксплуатационная нестационарность (тепловая и механическая) нагружения изделий сопровождается работой материала в условиях циклического упругопластического деформирования. Такое нагружение характерно для конструкций энергетического, транспортного и химического машиностроения, авиации, ракетной техники, реакторостроения и т. д. [127, 170]. [c.3]

Для высоконагруженных агрегатов и изделий, предназначенных для различных отраслей машиностроения — тепловой энергетики, химического и транспортного машиностроения, технологического оборудования и т. д.— в ус.товиях эксплуатации реализуются различные сочетания режимов теплового и механического нагружений (рис. 1, А—Е). При этом уровень нагрузок и температур достигает величин, вызывающих в опасных зонах выход материалов за пределы упругости, а их циклическое изменение определяет малоцикловый характер процесса циклического упругоиластического деформирования, сопровождающийся эффектами ползучести и релаксации напряжений, приводящих к разрушению малоциклового характера. [c.36]

Основные параметры режима термомеханического нагруя ения, определяющие специфику малоциклового разрушения — форма и длительность циклов нагруяшния и нагрева, наличие выдержки под нагрузкой в полуциклах сжатия и растяжения, а так ке температурной выдержки при крайних температурах цикла нагрева уровень циклических температур и характер их изменения в связи с циклом механического нагружения сочетание циклов нагрева и нагружения, степень их фазности и др. Основным здесь является тот факт, что независимое циклическое упругопластическое деформирование протекает в каждом цикле при изменяющейся температуре, причем для многих элементов конструкции характерен термоусталостный режим нагружения (рис. 1, Г), реализующийся, как правило, с выдержкой при максимальной температуре. В этом случае циклическое упругопластическое нагружение зависит от параметров термического цикла и поэтому ему свойственно характерное сочетание циклов нагрева и нагружения вида, показанного на рис. 1, В. [c.36]

Имеющиеся данные [1, 4, 7, 11] для разных по свойствам материалов и при различных режимах термомеханического нагружения подтверждают возмояшость и перспективность деформационно-кинетического подхода в линейной форме для оценки малоцикловой прочности при неизотермическом нагружении в широком диапазоне изменения температур и сочетания режимов теплового и механического циклов. [c.43]

Представленные выше данные позволяют проводить расчетную оценку разрушающих (по моменту образования макротреш,ин) амплитуд упругопластических деформаций ёа для заданной долговечности Nq и времени выдержки в цикле Твр с учетом изменения во времени характеристик механических свойств, определяемых при кратковременном и длительном статическом нагружении. При этом применительно к режимам жесткого нагружения используется уравнение (14), а применительно к режимам мягкого нагружения — уравнение (15). Параметры этих уравнений зависят от температуры и времени цикла. Вводя в эти уравнения запасы по разрушающим амплитудам деформаций и числам циклов идг, как это сделано в 169J, в общем случае можно получить две системы из четырех уравнений для расчета допускаемых амплитуд деформаций и числа циклов [c.118]

Кроме того, для расчета необходима информация о деформащюн-ной способности материала при монотонном растяжении (см. рис. 1.10, а к б) с учетом скорости деформирования либо при длительном статическом нагружении (рис. 1.10, виг). Такие испытания проводят при постоянных или циклически изменяющихся температурах, характерных дня реального режима термо механического нагружения в опасной зоне конструктивного элемента. При испытаниях необходимо обеспечивать [c.13]

В течении характерного периода т режима термомеханического нагружения телескопического кольца (рис. 3.5, д) можно выделить несколько циклов механического нагружения при постоянной температуре 650 °С и один неизотермический синфазный цикл термОмеха-нического нагружения. При принятой схематизации не учтено влияние действия максимальной нагрузки при / = 650 °С в течение времени Тд, поскольку за этот период временные эффекты проявляются слабо вследствие высокого сопротивления ползучести исследованного материала. [c.136]

Анализ более сложных процессов неупругого деформирования при изложении условий термического и механического нагружения оказывается возможным на базе интенсивно развиваемых в последнее время моделей термовязкопластичных сред с учетом микронапряжений, зависящих от истории деформирования. Наряду с этим для ряда представительных режимов программного [c.3]

Исследования крупнозернистой аустенитной стали 12Х18Н9Т в условиях симметричного и несимметричного (по величине деформаций в полуциклах растяжения и сжатия и по времени выдержки при экстремальной деформации) механического нагружения в жестком режиме при температурах 700 и 900 С показали, что явные признаки зернограничной пластической деформации в виде смещения зерен одного относительно другого имели место только при асимметричном нагружении [2]. [c.103]

Режим эксплуатации изделий и агрегатов, как правило, определяет специфику режимов теплового и механического нагружения соответствующих конструктивных элементов. Для элементов некоторых агрегатов тепловой энергетики [33, 39, 109], реакторостроения [25, 85], авиационной техники [13, 99] и технологического оборудования [75, 100] характерны нестационарность нагружения, чередование переходных, и стационарных режимов механической и тепловой нагрузки, наличие длительных выдержек при постоянных нагрузках и тем1пературах, высокие температуры (для применяемых материалов), определяющие скорость временных процессов. [c.9]

Характерно, что при внешней стационарности теплового и механического нагружения в опасных зонах конструктивных элементов циклическое унруголластическое деформирование, как правило, протекает нестационарно с реализацией промежуточного (между мягким и жестким) режима нагружения, при этом вариантов нагружения может быть множество, с разной степенью проявления внутренней нестационариости. [c.39]

Для режима термоусталостного нагружения с выдержкой при Ттах количество необратимо поглощаемой энергии зависит как от физико-механических характеристик материала, температурного режима, так и от времени выдержки при максимальной температуре цикла Q = f (iV)f ( в). Реализация этой закономерности для стали 12Х18Н9Т показана на рис. 2.16, б. [c.64]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...