Усталостная прочность (циклическая) концентрации напряжений

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]

Степень влияния местных напряжений на прочность детали существенно зависит от характера нагружения и материала. При расчете конструкции из пластичных материалов, работающей в условиях статического нагружения, местными напряжениями пренебрегают. Это объясняется тем, что при росте нагрузки напряжения в зоне концентрации, достигнув предела текучести, не возрастают до тех пор, пока во всех соседних точках они не достигнут того же значения, т. е. пока распределение напряжений в рассматриваемом сечении не станет равномерным. Иначе обстоит дело при циклически изменяющихся напряжениях. Многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Для оценки снижения прочности вводят эффективный коэффициент концентрации, равный отношению предела выносливости о 1 гладкого полированного образца к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, абсолютные размеры которого такие же, как и у гладкого образца [c.248]

Исключительная стойкость титана во многих природных и промышленных агрессивных средах делает его ценным материалом, но чувствительность к концентрациям напряжений иногда резко снижает эффективность его применения, хотя правильное использование поверхностной пластической деформации в местах концентраций может свести к минимуму это отрицательное свойство. Следует отметить также сравнительно небольшой опыт эксплуатации титановых сплавов, что требует статистического подхода к анализу результатов испытаний усталостной прочности, выносливости и надежности при циклическом нагружении. [c.137]

ЦИКЛОВ С использованием соответственно пересчитанных механических характеристик материала. Предположим, что рассматриваемый слоистый композит содержит начальную поперечную сквозную трещину длиной 2а. Тогда первые несколько циклов нагружения при заданных отношениях напряжений и амплитуды максимального напряжения не приведут к существенным изменениям напряженного состояния у кончика трещины. Последующее длительное воздействие циклической нагрузки вызовет изменения в матрице, волокнах и поверхности раздела. Этот процесс описывается уравнениями (2.6), (2.7). Наступает момент, когда характеристики жесткости и прочности композита изменяются настолько, что появляется возможность распространения трещины в наиравлении нагружения, как показано на рис. 2.27. Вначале рост трещины устойчив — это было показано ранее. Следовательно, геометрия образовавшейся трещины такова, что материал еще может безопасно подвергаться дальнейшему нагружению. При этом продолжается уменьшение модулей упругости и прочности, что, вероятно, вызывает ускорение роста трещины. В конечном итоге после многократного повторения циклов нагружения свойства материала ухудшаются настолько, что при амплитудном значении напряжения трещина прорастает катастрофически и наступает усталостное разрушение. Однако следует иметь в виду, что в результате действия механизмов, тормозящих разрушение, как в случае слоистого композита со схемой армирования [0°/90°] , усталостное испытание может закончиться разрушением образца вследствие падения его прочностных свойств. В процессе усталостного нагружения могут, кроме указанного, проявиться и другие механизмы разрушения, такие, как разрушение волокон в окрестности кончика трещины из-за высокой концентрации напряжений. За этим может последовать распространение поперечной трещины, как показано на рис. 2.31, или межслойное разрушение (расслоение) вблизи надреза (рис. 2.16), или вдоль свободных кромок образца (рис. 2.17). В любом из этих случаев развитие процесса разрушения поддается предсказанию. Получив количественную оценку протяженности области разрушения (определяемой как а или а), можно установить соотношения da/dN или da/dN и сравнить их с экспериментальными данными. [c.90]

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]

Обыкновенно обкатка галтелей дает значительное повышение усталостной прочности деталей, работающих под циклической нагрузкой. Способы упрочнения галтелей на Уралмашзаводе показаны в табл. 29. Обкаткой роликом упрочняются галтели с радиусом до 5—8 мм и свыше 100 мм. Обкатка галтелей радиусом 12—15 мм производится шариком, который разрешает повысить контактное давление в зоне пластической деформации поверхностного слоя. Галтели радиусом от 15 до 80 мм создают еще более значительную концентрацию напряжений, и их упрочнение производится способом динамического наклепа — ударниками. [c.218]

Сопоставление сопротивления усталости стыковых соединений, нахлесточных соединений с прикреплением патрубков и многослойного металла с перфорационными отверстиями. Основным видом несущего соединения многослойных конструкций является стыковой монолитный шов, выполненный автоматической или ручной сваркой. Исходя из этого, при расчетной проверке многослойных конструкций на выносливость в качестве основного расчетного сопротивления принимаются характеристики сопротивления усталости стыкового соединения, устанавливаемые нормами расчета на прочность на основании результатов соответствующих экспериментов. Таким соединениям, как вварка различного рода патрубков и устройство отводов в многослойной стенке, а также другим конструктивным особенностям (устройство перфорационных отверстий) отводится второстепенная роль. Однако эти элементы в конструкциях из монолитного металла создают повышенную в сравнении со стыковыми соединениями концентрацию напряжений, которая, в большинстве случаев, является определяющим фактором, обусловливающим инициирование и развитие усталостных разрушений. Эти виды соединений могут определять также несущую способность многослойных сварных конструкций, подвергающихся в эксплуатационных условиях воздействию циклических нагрузок. Все это потребовало выполнения специальных исследований, связанных с сопоставлением сопротивления усталости рассмотренных видов соединений. Испытаниям подвергались три серии образцов первая — эталонный многослойный образец со стыковым соединением вторая — образец, воспроизводящий устройство перфорационных отверстий в многослойной стенке третья — образец, воспроизводящий вварку угловыми швами мо- [c.260]

Три знакопеременной нагрузке влияние сварочных напряжений на прочность конструкции зависит от ряда факторов. Они практически не влияют на циклическую прочность конструкции в том случае, если материал находится в вязком состоянии и если в изделии отсутствуют конструктивные и технологические концентраторы напряжений. Сварочные напряжения могут снижать циклическую прочность при наличии повышенной концентрации напряжений, особенно в конструкциях из материала с пониженными пластическими свойствами. В то же время усталостная прочность может быть повышена созданием в конструкциях при помощи различных технологических процессов благоприятных остаточных напряжений. При анализе условий работы конструкции со сварочными напряжениями необходимо также учитывать, что в наиболее распространенных сварных соединениях из малоуглеродистой и низколегированных перлитных сталей участки шва и прилегающей к нему зоны термического влияния, где действуют напряжения растяжения., являются более прочными. [c.60]

Так как большое число деталей машин и элементов конструкций (вращающиеся валы и оси, подкрановые балки, несущие узлы транспортных установок и т. д.) работает при переменных во времени напряжениях и за весь срок службы число циклов нагружения достигает 10 —10 и более, то наиболее вероятным эксплуатационным повреждением для них оказывается многоцикловое усталостное. Усталостное разрушение начинается обычно в зонах с максимальными амплитудами циклических напряжений или в местах технологических дефектов (поверхностных, сварочных). Трещины усталости при указанных выше базах по числу циклов, возникают и распространяются при номинальных напряжениях ниже предела текучести. Расчетными характеристиками при определении прочности и ресурса в этих случаях являются пределы выносливости и кривые многоцикловой усталости с отражением роли конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов (абсолютные размеры сечений, асимметрия цикла, концентрация напряжений, среда, состояние поверхности и др.) [2, 3]. В связи с разбросом характеристик сопротивления усталости а [c.11]

В работе [86] была исследована циклическая прочность двух типов сварных листовых соединений аргонодуговая сварка встык с присадкой и контактная шовная сварка встык с двусторонними накладками. Испытание образцов велось плоским симметричным изгибом. Разрушение образцов происходило по месту сплавления металла шва с основным металлом, т. е. по месту конструктивного концентратора напряжений. Для того чтобы оценить раздельно роль внешних концентраторов и роль самой сварки ( внутренний концентратор) на усталостную прочность сварных соединений титана, были определены пределы выносливости образцов без усиления и накладок, которые перед циклическим нагружением срезались. В этих испытаниях определено снижение циклической прочности только в результате действия структурных или внутренних концентраторов. Как видно из рис. 69, на котором представлены основные результаты работы, предел выносливости таких образцов оказался еш,е более низким, чем у образцов с усилением эффективный коэффициент внутренней концентрации для аргонодуговой и контактной сварки оказался соответственно 1,74 и 3,25. Все образцы этих серий разрушались по шву. Сопоставление усталостной прочности сварных соединений титана с подобными соединениями других металлов (стали, алюминиевые сплавы) показало, что они имеют близкие значения отношений предела усталости сварного соединения и основного металла. Эксперименты показали, что пределы усталости стыковых соединений титановых листов при изгибе, выполненных ручной аргонодуговой сваркой и контактной сваркой, составляют соответственно 77 и 65% от усталостной прочности основного металла причем снижение предела выносливости идет в основном за счет внутренних структурных дефектов сварного шва. [c.150]

Недостатки вал и ступица ослаблены шпоночными пазами в зоне шпоночного паза возникает концентрация напряжений, что снижает усталостную прочность деталей соединений трудно обеспечить их взаимозаменяемость, последнее вызывает необходимость ручной подгонки или подбора шпонки по пазу малонадежная работа соединений при действии ударных, реверсивных и циклических нагрузок. [c.130]

Для развития повреждения в условиях коррозии необходимо несколько десятков тысяч циклов. Коррозия не понижает усталостную прочность, если разрушение в силу высоких напряжений происходит после небольшого числа циклов коррозия может сильно понизить усталостную прочность, если разрушение происходит после миллионов циклов. Повреждение в коррозионных условиях происходит главным образом по причине концентрации циклических контактных напряжений на поверхности с высоким трением, а не по причине ее шероховатостей. [c.223]

В главе VI рассматриваются методы прогнозирования влияния таких факторов, как концентрация напряжений, сложное напряженное состояние, различные режимы нагружения, нестационарность нагружения, наличие усталостных трещин и т. п., на прочность и долговечность конструктивных элементов в условиях многоциклового нагружения. Практическое использование этих методов обосновывается большим фактическим материалом. Особое внимание уделяется методам прогнозирования предельного состояния тел с усталостными трещинами при циклическом нагружении. [c.4]

Шероховатость поверхности деталей влияет на их эксплуатационную надежность и износостойкость, которая зависит от многих факторов, в том числе от высоты и формы микронеровносТей. Шероховатости имеет большое значение для работы зубчатых передач, так как при контакте зубьев происходит скольжение профилей и высокие удельные давления и повышенная температура приводят к разрушению поверхностей. Появляются задиры, заедания и схватывание металлов, сопровождаемые вырывами отдельных кусочков металла. Усталостная прочность деталей машин в значительной степени зависит от шероховатости поверхностей. Отдельные дефекты и неровности на поверхности детали, работающей в условиях циклических и знакопеременных нагрузок, способствуют концентрации напряжений, величина которых может понизить предел выносливости металлов. [c.36]

Сложность прогнозирования поведения металлических материалов при циклическом нагружении обусловлена его зависимостью от многих факторов. Это связано с тем, что процесс зарождения и распространения усталостной трещины локален. При этом определяющими являются высокие локальные напряжения в объемах металла, соизмеримых с размерами его структурных составляющих, обусловленные уровнем внешних нагрузок, цикличностью нагружения, состоянием поверхностного слоя, концентрацией напряжений, масштабным фактором и рядом других факторов. Это приводит к тому, что определяющими при усталостном разрушении являются не осредненные характеристики сопротивления деформированию и разрушению, определяемые при статическом нагружении на образцах достаточно больших размеров, а локальные характеристики и их сочетания, которые трудно поддаются исследованию и количественному определению. Без учета основных факторов, влияющих на циклическую прочность металлических материалов, нельзя получить достоверные характеристики сопротивления усталостному разрушению деталей машин [1]. [c.208]

Точность изготовления резьбы сказывается на прочности резьбовых соединений. Нарушение названных параметров резьбы приводит к концентрации напряжений, которые при циклических нагрузках могут вызывать появление усталостных трещин и разрушение резьбового соединения. Нарушения шага резьбы, отклонения половины угла профиля снижают сопротивление срезу ниток. [c.571]

Применение для болтов и шпилек легированных сталей, термически обработанных (НКС>32—36), для повышения циклической прочности резьбовых сопряжений нецелесообразно. В этом случае снижаются пластические свойства сталей. Это увеличивает их чувствительность к перекосам, дефектам поверхности и к концентрации напряжений, что приводит к преждевременной усталостной поломке до 50% болтов или шпилек из партии, хотя предел усталости, определенный по результатам испытания всей партии болтов и шпилек, повышается. [c.427]

Втулка цилиндра и рубашка испытывают большие усилия, так как в них возникают высокие циклические напряжения от давления газов при работе дизеля. При этом необходимо еще учесть, что во внутренней полости между рубашкой и цилиндровой втулкой циркулирует вода, обладающая коррозионным действием. Таким образом, рубашка цилиндра особенно в месте расположения адаптерных отверстий, являющихся местом концентрации напряжений, подвергается циклически повторяющимся переменным нагрузкам и одновременно коррозионному воздействию охлаждающей воды. Опытами было установлено, что при этих условиях усталостная прочность рубашки резко падает и в зоне адаптерных отверстий возникают трещины. [c.24]

Для уточнения появления очага зарождения усталостной трещины, а следовательно, уровней прочности деталей, эквивалентных упрочненным ППД гладкой и с концентратором напряжений деталям, обратимся к рис. 4.6. Как видно из рис. 4.6, а, упрочненная ППД гладкая деталь, подвергающаяся растяжению-сжатию, несмотря на появление очага зарождения усталостной трещины под упрочненным слоем Ад, имеет прочность (линия 2) равную прочности неупрочненной детали (линия 1). В этом случае вследствие наличия поверхностно-упрочненного слоя следует ожидать лишь повышения долговечности детали. Упрочнение ППД детали с умеренной концентрацией напряжений при толщине упрочненного слоя Ад (рис. 4.6, б) вызовет подслойное разрушение и повысит циклическую прочность детали (линия 2 расположена правее линии 1). Увеличение толщины упрочненного слоя, не превышающей оптимальной А , как и в случае изгиба упрочненной детали с умеренной концентрацией напряжений (см. рис. 4.2, б) при Ад < А , будет сопровождаться повышением циклической прочности детали (рис. 4.6, б, линия 2 расположена правее линии 2). [c.87]

Сопротивление усталости материалов в коррозионной среде может резко отличаться от сопротивления усталости на воздухе и в других малоактивных средах. Основными особенностями коррозионной усталости являются отсутствие физического предела усталости (рис. 4.36), отсутствие корреляции с прочностными характеристиками при статическом циклическом нагружении на воздухе (табл. 4.19), преимущественно межзеренное распространение трещин, сильное влияние частоты нагружения, уменьшение чувствительности к концентрации напряжений, вызванной надрезами разной формы, повышение усталостной прочности при увеличении размеров детали (образца). [c.328]

Шероховатость поверхности влияет на прочность деталей, работающих в условиях циклической, знакопеременной, а также ударной нагрузок. Впадины микропрофиля являются своеобразными надрезами на поверхности и способствуют концентрации напряжений и образованию усталостных трещин. Так, коэффициент концентрации напряжений для поверхностей, обработанных резанием, находится в пределах 1,5... 2,5. Поэтому для ответственных деталей часто назначают дополнительную отделочную обработку поверхностей. [c.336]

В сварных конструкциях блоков, испытывающих циклические нагрузки, сварные швы желательно выносить из зоны концентрации напряжений. Эффективным методом увеличения усталостной прочности сварных соединений является чеканка. Наклеп на глубину 0,5 мм повышает предел выносливости сварных узлов на 30%. [c.183]

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]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Тем не менее первоначальные исследования дали противоречивые результаты. Бэйкер и Крэтчли [6] обнаружили, что армирование алюминия кварцевым волокном мало улучшает усталостную прочность при знакопеременном изгибе. Подобным образом Хэм и Плэйс [20] установили, что армирование меди вольфрамовой проволокой неожиданно оказывается неэффективным для повышения усталостной прочности при циклическом растяжении. Причиной плохого поведения композитов алюминий — двуокись кремния в условиях усталости, вероятно, являются технологические затруднения, но Хэм и Плэйс [20] сделали вывод, что при циклическом нагружении в результате усталостного упрочнения вблизи конца трещины матрица ведет себя почти упругим образом, что вызывает концентрацию напряжений, достаточную для разрыва близлежащих волокон. [c.397]

Н/мм . В процессе циклического нагружения концентрация напряжений уменьшается. Таким образом, для материала А не может наступить усталостное разрушение в виде распространения поперечной трещины. У материала В, начальная прочность которого такая же, как и у материала Л, при первом цикле нагружения поперечная трещина не образуется. Далее, поскольку Os fm с ростом числа циклов уменьшается, разрушение материала В от распространения поперечной трещины произойти тем более не может. Усталостное разрушение этого материала, а также разрушение при статическом нагружении произойдут от распространения осевой трещины. Величина остаточной прочности материалов А и В в зависимости от числа циклов нагружения показана на рис. 2.35. [c.93]

Появление знакопеременных напряжений в зоне концентрации сопровождается возникновением циклических деформаций (рис. 1.7, в), превышающих деформации в мембранной зоне (см. рис. 1.7, а и б). Поскольку для зон концентрации напряженний характерны значительные градиенты напряжений и деформаций, а объем упругопластической зоны сравнительно мал, накопление деформаций статической и циклической ползучести ограничено влиянием прилегающих объемов материала модельного элемента, находящихся в упругом состоянии. В этих условиях в зоне концентрации достижение предельного состояния по критериям прочности определяется долей усталостного повреждения, близкой к единице доля квазистатического повреждения вследствие незначительных перераспределения и накопления деформаций, появляющихся только в начальных циклах деформирования, пренебрежимо мала (см. рис. 1.7, в). В этом случае усталостная трещина образуется в переходной от фланца к оболочке зоне, в которой возникают максимальные циклические деформации, обусловленные эффектом концентрации. При этом отсутствуют односторонне накопленные деформации, и трещина распространяется в кольцевом направлении. [c.11]

Для указанных условий деформирования и разрушения долговечность определяют на основании деформационно-кинетических критериев прочности. При расчете учитьшают кинетику циклических и односторонне накопленных деформаций в различных зонах конструктивных элементов, а также изменение механических свойств материала при высокотемпературном малоцикловом нагружении. Определим долговечность элементов конструкций с зонами концентрации напряжений и мембранными зонами при различных режимах длительного малоциклового нагружения, приводящих к усталостным и квазиста-тическим повреждениям. В качестве модельного элемента выберем оболочечную конструкцию с фланцами, работающую при повторном нагружении внутренним давлением при высоких температурах. Предположим, что конструктивный элемент изготовлен из аустенитной стали ее характеристики при статическом и длительном нагружении [c.122]

С увеличением модуля упругости включения (при неизменном модуле матрицы) концентрация напряжений понижается. Следовательно, не все металлургические дефекты в металле можно считать концентраторами напрял ения. Стьюлен, изучая влияние включений различного размера на циклическую прочность высокопрочной стали, пришел к выводу, что эффективность снижения циклической прочности в результате присутствия неметаллических включений зависит от уровня приложенных напряжений. При действии высоких напряжений большие включения играют относительно малую роль в разрушении, а мелкие — способствуют за рождению и распространению основной трещины. При низких напряжениях и больших сроках службы, наоборот, относительно большие включения являются очагами усталостного разрушения, а мелкодисперсные включения могут даже повышать предел усталости. [c.10]

Применение грубых поверхностей приводит к значительной потере натяга (срез и смятие микронеропноией при запрессовке) и не обеспечивает качества соединений по однородности прочностных характеристик. Класс шероховатости поверхности валов, предназначенных для работы при циклических нагрузках, нужно назначать еще выше для обеспечения достаточной усталостной прочности. Более эффективным средством повышения усталостной прочности валов является поверхностное упрочнение накаткой роликами подступичной части вала или двух ее зон в области торцов ступицы, снижением уровня концентрации напряжений путем проточки канавок на торцах ступицы и другими мерами. Волнистость, обычно возникающая при накатке, снижает проч-1юсть соединения с натягом, так как уменьшается площадь контакта. Этот недостаток ликвидируется дополнительным протачиванием или шлифованием накатанной поверхности на небольшую глубину, чем и достигается требуемая точность формы. Погрешности формы посадочных поверхностей снижают прочность соединения. Ограничение отклонений формы по ГОСТ 10356—63 может составлять 20—80% допуска на размер в зависимости от требуемой точности сборки деталей (IV— [c.297]

Влияние отклонений диаметров резьбы. Циклическая прочность резьбовых соединений, при прочих равных условиях, зависит от концентрации напряжений, возникающих во впадинах резьбы болтов, а также от величины зазора по внутреннему диаметру резьбы. Циклически нагрул<енные резьбовые соединения разрушаются по первой или второй нагруженным впадинам резьбы болта. Разрушению предшествует появление усталостной трещины. В возникновении усталостной трещины большую роль играют касательные напря-лсения, величина которых во многом зависит от зазора но внутреннему диаметру резьбы. При достаточно большом зазоре (рис. 1.76, б) максимальные [c.162]

Прочность при динамически переменных нагрузках. Из изложенного в 59 видно, что динамические напряжения во многих случаях изменяются во времени периодически, многократно достигая наибольшей и наименьшей величины при больщой скорости изменения. Изменение напряжений от некоторого сгтах до Отш и снова до Сттах называют циклом напряжений. Поэтому динамические напряжения, изменяющиеся описанным выше образом, называют динамически переменными или циклическими. Как было установлено еще в первой половине XIX века, действие достаточно большого числа циклов таких напряжений вызывает разрушение при напряжениях, значительно меньших временного сопротивления. Это разрушение принято называть уста лостным разрушением. Первоначально усталостные разрушения связывали со структурными изменениями, происходящими при циклических напряжениях. В настоящее время установлено, что эти разрушения объясняются постепенным нарастанием местных нарушений прочности, образующихся вследствие концентрации напряжений вблизи внутренних факторов концентрации (дефекты структуры). Окончание такого процесса, носящего в основном характер местных сдвигов, сводится к настолько значительному росту образующейся трещины, что напряженное состояние приобретает объемный характер, и происходит хрупкое разрушение. [c.442]

Применение пластичных материалов. Под действием знакопеременной циклической нагрузки в материале конструкции в местах концентрации напряжений (отверстия под заклепки и др.) возникают микроскопические трещины, которые, развиваясь, растут по длине, ослабляют сечение и в конечном итоге приводят к разрушению сочленяемого узла. При этом после образования трещин концентрация напряжений резко возрастает, ускоряя процесс разрушения, называемый усталостным. Здесь большое значение ил1еет скорость распространения усталостных трещин, которая тем меньше, чем пластичнее материал. Следовательно, меньшая скорость позволяет своевременно обнаружить начавшееся разрушение и принять соответствующие меры для ремонта н восстановления прочности конструкции. [c.253]

Важными для механики разрушения являются исследования разрушения металлов в области концентрации напряжений под действием агрессивной среды. Экспериментальные исследования указывают как на катастрофическое падение усталостной прочности образцов с концентраторами напряжений, находящихся под воздействием жидких металлов (М. И. Чаевский, 1961), так и на отсутствие разупрочняющего эффекта при воздействии коррозионной среды (Г. В, Карпенко и Ф, П, Янчишин, 1955 М, И, Чаевский, 1959), Таким образом, в процессе усталостного нагружения адсорбционные, диффузионные и коррозионные факторы могут как снижать, так и повышать усталостную прочность образцов с концентраторами напряжений или не оказывать вообще заметного влияния (М, И, Чаевский и Г, В, Карпенко, 1962), Как показал И, А, Одинг 1959), при циклическом нагружении генерирование дислокаций, их движение, коагуляция и аннигиляция вакантных мест, связанная с диффузией и движением дислокаций, происходят более интенсивно, причем изменение кристаллической решетки препятствует возвращению части дислокаций при разгрузке. Напряжения от циклической нагрузки накладываются на напряжения, возникшие в разультате направленного движения дислокаций и их скопления около препятствий (создание постоянного градиента напряжений в объеме зерна), [c.436]

На первой, медленно протекающей стадии в результате воздействия высоких циклических нагрузок в деталях возникают одна или несколько трещин усталости /, которые затем прогрессивно развиваются (зона 1). Эти трещины зарождаются обычно в местах концентрации напряжений — грубых рисок, резких переходов. На второй стадии (зона 2) происходит мгновенное разрушение детали по сечению усталостных трещин в тот момент, когда напряжения в оставшемся сечении 2 превышают предел прочности стали. Характерным признаком усталостного разрушения является наличие в изломе блестящих или фарфоровидных зон 1 и более темных зон 2, на которых видна макроструктура металла. [c.219]

По приведенным формулам можно подсчитать коэффициент концентрации напряжений, создаваемой дефектом. Однако оценить влияние этой концентрации на возможное снижение усталостной прочности трудно, тем более что для такой оценки необходимы еще дополнительные данные (модуль упругости заполнителя, размер включения, уровень напряжения, с которым необходимо увязать размеры включения, влияющие на циклическую прочность при данном уровне напряжения, и т. д.). Поэтому весьма заманчивым является метод оценки влияния металлургических дефектов на циклическую прочность при симметричном изгибе высокопрочных сталей (о около 200 кГ мм ), предложенный Ферри [63]. По этому методу определяется отношение ст 1/ст(, в зависимости от коэффициента суммарного влияния включений равного сумме значений п = (РК12 для каждого включения, видимого в поле зрения при увеличении 200 величина й — ширина включений, /С — теоретический коэффициент концентрации напряжений, (/С = [c.137]

Влияшк отклонений диаметров резьбы. Циклическая прочность резьбовых соединений, кроме перечисленных выше факторов, зависит от концентрации напряжений, возникающих во впадинах резьбы болтов, и от характера распределения нагрузки между витками (при равномерном распределении циклическая прочность выще). Циклически иш руженные резьбоцью соединения разрушаются по первой или второй нагруженным впадигам резьбы болта. Разрушению предшествует появление усталостной трещины. [c.243]

Большим количеством исследований убедительно доказано влияние состояния ПС на усталостную прочность деталей. Дефекты и неровности на поверхности детали, работающей в условиях циклической и знакопеременной нагрузки, вызывают концентрацию напряжений, играют роль очагов субмикро-скопических нарушений сплошности металла ПС и его разрыхления, первопричиной зарождения усталостных трещин. [c.88]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...