Остаточные напряжения окружные

В рассматриваемом случае оценки прочности труб большого диаметра магистральных трубопроводов, когда для эксплуатационных разрушений характерным является появление продольных трещин в зоне сварного шва трубы, вырезка образцов должна производиться в зоне сварного соединения. Так как в процессе работы трубопровода под действием периодических сбросов и подъемов внутреннего давления осуществляется циклическое нагружение в условиях плоского деформированного состояния, причем уровень окружных напряжений существенно превышает продольные, элемент тонкостенной оболочки (какой является труба магистрального трубопровода) в зоне продольного сварного шва оказывается в условиях, близких к повторному растяжению — сжатию. Наличие напряжений сжатия при пульсирующем нагружении трубы внутренним давлением обусловлено появлением в зоне концентрации (у продольного сварного шва) остаточных напряжений сжатия. Все перечисленное выше обосновывает необходимость постановки экспериментов в условиях циклического растяжения — сжатия на образцах, вырезанных в окружном направлении из зоны сварного соединения трубы (рис. 3.2.4, а). [c.156]

Этими формулами можно с успехом пользоваться при расчете остаточных напряжений в композициях типа керамика—высокопрочное волокно, когда напряжения не превышают пределов текучести обоих компонентов. Анализ формул показывает, что величина напряжений зависит от характеристик компонентов, коэффициентов линейного расширения, градиента температур, объемного содержания волокон. Абсолютные размеры волокон не влияют на величину упругих напряжений. С увеличением объемной доли волокон абсолютная величина упругих напряжений в них уменьшается. При этом осевые и тангенциальные напряжения в матрице растут, а радиальные уменьшаются по абсолютной величине. Радиальные напряжения в матрице и волокне одинаковы по модулю и знаку, а осевые и окружные напряжения в волокнах и матрице имеют противоположные знаки. [c.63]

Рассмотрим еще один пример возникновения нарастающей с каждым циклом односторонней деформации при повторных воздействиях движущегося источника тепла. Представим себе бесконечную пластину и два симметрично расположенных относительно ее срединной поверхности точечных источника тепла, обеспечивающих равномерный по толщине локальный нагрев (это возможно, например, при сварке). Значительные сжимающие напряжения, возникающие в результате интенсивного нагрева, при соответствующих условиях приведут к пластическому обжатию материала внутри окружности некоторого радиуса, чему способствует также соответствующее уменьшение предела текучести. Если периодически включаемый источник тепла неподвижен, результатом повторных нагревов, вследствие возникновения при охлаждении остаточных напряжений растяжения, будет знакопеременное течение. Положение изменится при нере-мещении источника тепла относительно пластинки по некоторой траектории. В этом случае деформация, реализуемая за проход, может оказаться кинематически возможной. Тогда каждый последующий проход будет оказывать действие, не отличающееся [c.224]

Здесь Ярс — осевые (продольные) остаточные напряжения а-р — тангенциальные (касательные) напряжения — радиальные остаточные напряжения /— текущая площадь сечения р — текущий радиус окружности цилиндра. [c.210]

Вероятность деформации при монтаже возрастает с применением фланцевых соединений. Необходимо позаботиться о том, чтобы средняя окружность фланцевых болтов была достаточно удалена от внешней окружности уплотнительных колец или чтобы местные деформации при затяжке болтов не передавались на них. Если фланец прижимается болтами в осевом направлении, то нужно проследить за качеством обработки поверхностей фланца и корпуса, чтобы волнистость их не привела к местным напряжениям в ответственных местах корпуса. Перед окончательной обработкой деталей необходимо снять остаточные напряжения. Вредное влияние напряжений, возникающих под воздействием температур и давлений, может быть уменьшено в тщательно продуманных конструкциях. [c.116]

Нагрев поверхностного слоя металла при обработке обусловливает образование в нем температурных напряжений. Допустим, что в процессе обработки цилиндрической детали слой 1 (рис. 2.12) находится в состоянии ползучести. В этом слое внутренние напряжения отсутствуют, а если до того существовали остаточные напряжения, то они снимаются. В слое 2 с температурой ниже но выше нормальной возникают напряжения сжатия, а в слое 3 — растяжения. Напряжения эти временные. Как только наружный слой охладится до температуры tp, он станет упругим. Встречая сопротивление сокращению, он оказывается растянутым в окружном направлении. В слое 2 сжимающие напряжения возрастают. При дальнейшем охлаждении до полного выравнивания температуры по глубине металла растягивающие напряжения в слое 1 возрастают, а в слоях 2 и 3 устанавливается система уравновешивающих сжимающих напряжений. По характеру остаточные температурные напряжения, равно как и обусловленные пластической деформацией, являются напряжениями первого рода. Однако из-за неодинакового тепловыделения на смежных участках обрабатываемой поверхности и различной степени пластической деформации возникают также остаточные напряжения второго рода. [c.53]

В работе [29] показано влияние режимов накатывания роликами, диаметр которых 100 мм, радиус профиля 8 мм, на прочность металла поверхностного слоя и величину остаточных напряжений - в образцах диаметром 180 мм из высокопрочного чугуна. Накатанные образцы разрезаны на диски толщиной 25 мм, в которых определены окружные остаточные напряжения. Результаты исследований представлены на рис. 43. [c.148]

В работе [64] рассмотрено влияние технологических факторов на остаточные напряжения в вагонных осях. Остаточные напряжения определены методом расточки с использованием датчиков сопротивления. После накатки роликом в поверхностном, слое действуют значительные осевые и окружные сжимающие напряжения. На некоторой глубине, зависящей от режима накатывания, их величины уменьшаются и знак меняется на обратный. Здесь, так же как и в работе [c.149]

Вычисленное окружное напряжение в диске колебалось от 3 до 4 кгс/мм , в зависимости от местоположения расчетной точки. Это напряжение значительно ниже предела ползучести стали, если учесть температуру и время эксплуатации турбины. Однако последующие исследования показали, что в некоторых дисках ротора турбины могли быть остаточные напряжения. Если к напряжению от центробежных сил добавить вероятное остаточное напряжение 7 кгс/мм и учесть концентратор напряжения в отверстиях обода диска, то суммарное значение напряжения приблизится к пределу прочности материала. [c.81]

В сплошных цилиндрах остаточные напряжения можно находить способом сверления. Выбирая заполняющий такой цилиндр материал изнутри тонкими слоями и производя замеры деформаций, которыми сопровождается эта операция, в продольном (осевом) и тангенциальном (окружном) направлениях, мы получаем данные, необходимые для вычисления остаточных напряжений, [c.463]

При числовых расчетах использовалось точное решение уравнения теплопроводности для установившегося потока. Из рисунка можно видеть, что основное значение имеют окружные напряжения, поэтому после охлаждения могут развиться радиальные трещины, вызванные остаточными напряжениями. [c.170]

Неравномерность напряженного состояния приводит к появлению дополнительных и остаточных напряжений растяжения (осевых и окружных) в периферийных слоях и-напряжений сжатия в центральных. [c.292]

Нормальные напряжения в окружных сечениях оболочки незначительны. Учитывая остаточные напряжения [19], как правило, возникающие при обжатии, напряжения, полученные расчетом по формуле (ИЗ),следует рассматривать как поминальные, величина которых условна и может достигать и даже превышать величину предела текучести. [c.92]

Рассмотрим цилиндрическую оболочку среднего радиуса R с толщиной стенки Н, состоящую из обечаек, соединенных окружными сварными швами. Остаточные напряжения, появляющиеся при сварке, имеют характер изгибных напряжений, достигающих максимального значения посередине сварного шва и уменьшающихся по мере удаления от шва (рис. 238). При возникновении 354 [c.354]

Рнс. 238. Схема распределения остаточных напряжений и деформаций при расчете окружного сварного шва [c.355]

Свободная поверхность, образующаяся при разрушении, составляет на 1 см длины окружности сварного шва 2Р 2/г. После подстановки этих величин в формулу (233) и необходимых преобразований получается следующее выражение для предельного остаточного напряжения [c.355]

В первом случае распределения остаточных напряжений трещина будет распространяться вдоль окружности с центро.м, совпадающим с центром напряженного состояния (см. рис. 259). Следует подчеркнуть, что в данном случае разрушение тонкой пластинки или оболочки будет происходить в результате распростра-400 [c.400]

Из рассмотрения рис. 150 следует, что опасное состояние материала достигается в трех случаях. В первом случае проекция вектора остаточных напряжений становится равной радиусу окружности критерия текучести. Во втором — проекция вектора переменных рабочих напряжений А В оказывается равной диаметру круга возникновения трещин Третий случай наступления опасного состояния материала соответствует достижению концом В вектора А В круга текучести в точке О. В соответствии с этим 296 [c.296]

Рис. 11.20. Эпюра распределения окружных и радиальных остаточных напряжений по толщине стенки трубы, подвергающейся равномерному охлаждению по внутренней и наружной поверхности (а), по наружной поверхности с одновременным раздуванием давлением Ризб (<5) и осевых напряжений по толщине стенки (в).

Наружная и внутренняя поверхности трубы испытывают в окружном направлении напряжения сжатия (асж) так как внутренняя поверхность растягивается, а наружная сжимается внутренними слоями, охлаждающимися в последнюю очередь. Если труба охлаждается только с наружной поверхности, то в самом верхнем затвердевшем слое по мере того, как охлаждаются и сжимаются следующие за ним слои, возникают напряжения сжатия. В охлажденном изделии в окружном и осевом направлениях в наружных слоях остаются напряжения сжатия, во внутренних — напряжения растяжения. Характер распределения остаточных напряжений в трубе, охлаждающейся только с наружной поверхности, может измениться, если в период охлаждения внутри трубы создается давление, применяемое для калибровки изделия по наружному диаметру (рис. П.20, б). [c.102]

Такую же эпюру распределения напряжений имеют трубы и в том случае, когда они охлаждаются с внутренней стороны без приложения давления. Эпюры распределения осевых остаточных напряжений по толщине изделия при охлаждении его без давления и с приложением давления во внутренней полости обычно совпадают с эпюрами расп]ределения напряжений в окружном направлении. Так, эпюры распределения осевых напряжений по длине трубы, охлаждаемой равномерно с внутренней и наружной поверхности (кривая 1, рис. П.20, в) и охлаждаемой со стороны внутренней поверхности (кривая 2, рис. 11.20, в), аналогичны эпюрам распределения окружных напряжений (рис. 11.20, а и б) при таком же охлаждении. Если же во время охлаждения происходит вытяжка трубы в осе- [c.102]

Остаточные напряжения 83 сл. диффузионные 84, 86, 87 окружные 98, 102, 107 осевые 102, 103 [c.236]

На рис. 1 и 2 показаны эпюры окружных остаточных напряжений а( ост [c.9]

Рис, 6. Влияние скорости охлаждения с 650° на остаточные напряжения в образцах диаметром 50 мм из стали с 0,3% С 16] / — твердость НВ 2 — осевые напряжения 3 — окружные [c.807]

Рис. 9. Остаточные напряжения в образце стали диаметром 50 мм (0,06% С и 11,7 о N1) после закалки от 900° в воде [9] а — осевые б — окружные в — радиальные

Рис. п. Остаточные напряжения в образце диаметром 102 и длиной 140 мм из конструкционной хромоникелемолибденовой стали после закалки в воде. Отпуск при 100° а — окружные 6 — осевые в — радиальные [c.808]

В поверхностных слоях стальных деталей со специфической структурой, образовавшейся в результате точения, возникают как нормальные, так и касательные остаточные напряжения. Осевые и окружные остаточные напряжения одного знака - сжимающие. Максимального значения нормальные напряжения достигают у поверхности, резко снижаются в зоне пониженной микротвердости и дальше вновь увеличиваются. Глубина распространения и величина сжимающих напряжений зависят от исходной структуры стали и режимов обработки. Касательные напряжения пренебрежимо малы у обработанной поверхности, максимальны в зрне пониженной микротвердости и затем умекыш ются, переходя в напряжения противоположного знака, например, для закаленной и низкоотпущенной стали марки 40Х после точения ТЭ они меняют знак на расстоянии около 320 мкм от поверхности. [c.115]

Основными элементами, образующими зубчатое колесо, являются зубья, обод, спицы или диск, ступица (втулка). Ободом называется часть колеса, соединяющая все его зубья в одно целое. Ступицей (втулкой) называется часть колеса, служащая для установки колеса на валу. Спицы и диск предназначены для соединения обода со ступицей, причем диск применяется преимущественно в колесах малого диаметра. Формы сечения обода и спицы различны. Наиболее распространенной формой сечения ободьев является тавровая, а спиц — крестообразная и эллиптическая. Зубья колес малого диаметра, у которых диаметр окружности впадин мало отличается от диаметра вала, нарезают на утолн енной части вала (рис. 16.8, а). Наоборот, колеса очень большого диаметра [d > 2000 мм) или колеса, у которых зубчатые венцы и центры должны быть сделаны из различных материалов, изготовляют со съемными зубчатыми венцами, скрепляя последние с центром колеса (рис. 16.8, д). Для снятия остаточных напряжений при отливке, удобства постановки на место и транспортировки очень большие колеса делают составными из двух половин, причем плоскость разъема колеса должна быть посередине двух диаметрально противоположных спиц и проходить между зубьями. Зубчатые колеса выполняют литыми, коваными, штампованными, сварными. Расчет почти всех размеров элементов зубчатых колес со спицами (рис. 16.8, г) производится по эмпирическим формулам. Ширина обода Ь = - d. Толщина обода [c.315]

На рис. 24 приведены результаты поляризационно-оптического метода исследования напряжений в волокнистой -модели [48, 49] с квадратичным расположением волокон. Напряжения даны на графике как функция радиального расстояния от исходной точки, расположенной посредине между волокнами (эта точка схематически показана на рисунке). Из рис. 24 видно, что радиальные остаточные напряжения являются напряжениями сжатия и минимальны на поверхности раздела. Напротив, окружные напряжения— напряжения растяжения и максимальны в плоскости, находящейся посредине расстояния между волокнами, и минимальны на поверхности раздела. Продольные напряжения растяжения остаются почти постоянными в пространстве между волокнами. Этот результат особенно важен, так как при упрощенных микро-механических анализах исходят из того, что величина продольного остаточного напряжения в матрице постоянна. В боропласти-ках остаточные радиальные напряжения на поверхности раздела [c.65]

Поля напряжений в обоих состояниях, ограничиваюш,их по-луцикл в условиях, предшествующих прогрессирующей деформации, представлены на рис. 50, а, б. Они отличаются между собой термоупругими напряжениями (рис. 50, г). Известным способом могут быть определены также те остаточные напряжения, возникновение которых в результате первых нескольких циклов обеспечило приспособляемость. На рис. 50, в показаны только окружные остаточные напряжения, радиальные напряжения значительно меньше, и показать их в данном масштабе затруднительно. В данном случае найденное из расчета распределение остаточных напряжений не оказалось подобным тепловым напряжениям (рис. 50, г) даже внешне, по характеру (а это предположение иногда принимается в статическом методе, рассмотренном в гл. II). [c.102]

Проход к вазистационарного температурного поля при соответствующих температурных градиентах приведет к равномерному (подлине) обжатию оболочки,при этом размеры вдоль образующей и толщина должны соответственно возрасти. В данных условиях невозможно возникновение остаточных напряжений, которые приводились бы к осевому или окружному усилиям, так как они не удовлетворяли бы уравнениям статики. Могут возникнуть лишь напряжения, приводящиеся к изгибающим моментам, что явилось бы результатом неравномерной пластической деформации по толщине оболочки (в рассмотренном идеализированном случае, рис. 123, для этого нет причин). Однако эти напряжения, даже если бы они существовали, не способны привести к прекращению односторонней деформации и приспособляемости. Поэтому можно считать, что результаты каждого последующего прохода температурного поля не будут отличаться от предыдущего. [c.224]

Следует отметить также и метод Гуниерта, заключающийся в следующем. В том месте, где предполагается исследовать величину остаточных напряжений, по окружности диаметром 9 мм высверливают восемь конических отверстий диаметром 2,4 мм, равноудаленных друг от друга. Эти отверстия служат для укрепления в них тензометра, для измерения расстояния между отверстиями, расположенными друг против друга. Измерения производят в четырех направлениях. Когда эти измерения проведены, материал в месте измерения освобождается от напряжений тем, что по внешней стороне конических отверстий фрезеруется кольцевая канавка, концентричная с кругом, по которому расположены конические отверстия. После этого расстояния между отверстиями из.меряют заново. На осповання полученных величин вычисляют значения и направления остаточных напряжений. Расстояния между отверстиями надо измерять с точностью до 0,5 мк. [c.216]

Однако субповерхностный слой в большей мере, чем при неподвижном контакте, подвергается пластическому деформированию, результатом чего является неоднородность структуры и остаточные напряжения, что отразится на твердости. Об изменении твердости в процессе контактирования поверхностей можно судить по данным В. А. Гришко (рис. 15.5) на основании результатов измерения твердости вдоль профиля зуба колеса из углеродистой стали 45 после обкатки на стенде в течение 700 ч при максимальном контактном давлении на начальной окружности 400 МПа. Трещина может зародиться на глубине и на поверхности в зависимости от соотношения между нормальной и тангенциальной составляющими силы в кон- [c.247]

Приведенные на рис. 23—27 неполные эпюры распределения тангенциальных остаточных напряжений в стенках втулок из армко-железа, сталей 20, 45, У8 должны свидетельствовать о том, что в слоях, примыкающих к наружному диаметру втулок, должны быть напряжения противоположного знака. Это вытекает из условия равновесия [8, И, 21 и др.], согласно которому окружные (тангенциаль ные) остаточные напряжения уравновешиваются вдоль радиуса цилиндра. [c.58]

НЫХ тепловых остаточных напряжений от начальной температуры а — арыко-железо с 0,026% С б — сталь с 0,3% С / — осевые и г — окружные напряжения [c.276]

Рис. 8.10. Окружные остаточные напряжения в цилиндрнче-ски.х образцах диаметром 65 мм из стали 45 при различной глубине закаленного с нагревом т. в. ч. слоя

Рис. 8.15. Зависимость тангенциальных остаточных напряжений на поверхности Оост пов цементованной стали 20Х2Н4А (глубина цементации 1,3—1,4 мм, НкС 59—60) при трении качения (окружная скорость 3,74 м/с) образцов — колец (Он = 50 мм, Ов = 34 мм, = 6 мм) от количества циклов N и максимальных контактных напряжений по Герцу Ов

Рис. 8.16. Окружные остаточные напряжения а0 в поверхностном слое колец из цементованной стали 20Х2Н4А (размеры колец и параметры цементованного слоя см. рис. 8.15)

Рассмотрим далее влияние остаточных напряжений, возникающих благодаря нагреву пламенем газовой горелки ограниченного участка стенки замкнутой оболочки сосуда относительно малой толщины Н. Такого рода нагрев может иметь место при изготовлении сосудов. Можно принять, что распределение остаточных напряжений должно быть симметричным относительно центра зоны нагрева, как показано на рис. 239. Энергня напряженного состояния, освобождаемая при образовании трещины, которая в данном случае должна иметь форму окружности радиусом г, определяется для внутренней по отношению к трещине зоны по формуле [c.356]

Таким образом, значение и характер распределения остаточных напряжений определяются схемой охлаждения и приложения нагрузки. Изменяя условия охлаждения и характер механического воздействия, можно создать в трубах остаточные напряжения, способствующие повышению их работоспособности. Так, для труб, работающих под внутренним давлением, наиболее благоприятна эпюра распределения остаточных напряжений, представленная на рис. 11.20,. в и полученная при охлаждении материала с наружной стороны с одновременным его раздувом. При работе трубы под внутренним давлением внутренние слои материала испытывают наибольшие напряжения растяжения, которые могут быть частично компенсированы остаточными напряжениями сжатия. Кроме того, при раздувании трубы происходит дополнительная ориентация материала в окружном направлении, благодаря чему прочность изделия в этом направлении возрастает. Если же изделие работает под внутренним давлением и испытывает с наружной стороны действие активных сред, то наиболее подходящим будет двустороннее охлаждение. Эпюра остаточных напряжений, возникающих в этом случае, представлена на рис. 11.20, а. В тех случаях, когда остаточные напрянчения в изделии нежелательны, целесообразно применять медленное охлаждение, а раздувание проводить нагретым газом, чтобы снизить до минимума градиент температуры по толщине стенки. [c.103]

Характер распределения окружных остаточных напряжений по высоте наружной поверхности цилиндрической части изделия, отформованного на пуансоне в зависимости от температуры формообразующей оснастки представлен на рис. 11.24. Напряжения [c.107]

Рис. 10. Остаточные напряжения в образце стали диаметром 50 мм. (0,06 / С и 11,7 /оЫО. Нагрев 900°, перенос в Псчь при 360°, далее охлаждение в воле [9] а — осевые б — окружные в — радиальные

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...