Ползучесть Особенность расчетов

Усовершенствование метода конечных разностей позволило разработать схему решения задач не только в упругой, но и в пластической области, в том числе при ползучести. Реализация расчетов по этим схемам оказалась особенно эффективной при использовании средств вычислительной техники, [c.39]

Разделов с описанием конструкции и особенностей расчета деталей газовых турбин не было во втором издании, они написаны заново. Существенно расширено содержание некоторых глав. Так, в главе, посвященной специальным задачам расчета дисков, приведены основы расчета сварных и цельнокованых роторов, методика расчета упругих дисков распространена па расчет дисков с учетом пластических деформаций и деформаций ползучести, что целесообразно с методической точки зрения. [c.3]

Рассмотрим теперь особенности расчета элементов конструкций, работающих в условиях упругости, пластичности и ползучести при простом и сложном нагружениях. Для общности рас-суждений ограничимся рассмотрением случая сложного нагружения. [c.82]

Широкое распространение при расчетах на неустановившуюся ползучесть получила теория старения в формулировке Ю. Н. Работ-нова [177], расчеты по которой выполняются так же, как расчеты по теории пластичности деформационного типа. Задавая в качестве диаграммы деформирования материала = а,- (е ) изохронную кривую для рассматриваемого момента времени и выполняя упругопластический расчет, получаем решение задачи ползучести. Для того чтобы проследить за ходом изменения НДС конструкции во времени, необходимо выполнить серию расчетов по изохронным кривым ползучести. Особенностью этих расчетов является то, что при табличном задании изохронных кривых первичные кривые ползучести используются без какой-либо схематизирующей аппроксимации со всеми особенностями. Хотя вследствие перераспределения напряжений решение будет приближенным, оно будет тем точнее, чем меньше меняются напряжения и зона контакта в процессе ползучести. Сравнение результатов расчетов элементов конструкций по различным теориям [166] показывает, что при расчете ряда конструкций такой подход предпочтительнее, так как упрощает подготовку информации, уменьшает затраты машинного времени и позволяет осуществить более подробную дискретизацию области. При использовании теории [c.146]

Из изложенного следует, что особенностью расчетов на ползучесть, которые и составляют предмет теории ползучести, является учет фактора времени, обычно не принимаемого во внимание в расчетах методами сопротивления материалов, теории упругости или теории пластичности. [c.230]

В приведенных примерах суммарные напряжения не выходили за пределы упругой области, что для рабочих лопаток турбин большого ресурса является типичным. Однако могут быть случаи, когда местные суммарные напряжения превышают предел текучести материала [11]. С течением времени напряжения в лопатке меняются вследствие развития ползучести. Ниже рассмотрены особенности расчета лопаток турбин с учетом пластических дес рмаций и ползучести. [c.312]

Особенностью расчетов на ползучесть является учет фактора времени, который в обычных расчетах на статическую нагрузку во внимание не принимается. [c.244]

В теории ползучести изучаются законы связи между напряжениями и деформациями и методы решения соответствующих задач. Ползучесть материалов — это свойство медленного и непрерывного роста упругопластической деформации твердого тела с течением времени под действием постоянной внешней нагрузки. Свойством ползучести в большей или меньшей мере обладают все твердые тела металлы, полимеры, керамика, бетон, битум, лед, снег, горные породы и т. д. При нормальной температуре некоторые материалы (металлы, полимеры, бетон) обладают свойством ограниченной ползучести. С ростом температуры ползучесть материалов увеличивается и их деформация становится неограниченной во времени. Особенно опасно для элементов конструкций и деталей машин проявление свойства ползучести при высоких температурах. Уже при небольших напряжениях материал перестает подчиняться закону Гука. Ползучесть наблюдается при любых напряжениях и указать какой-либо предел ползучести невозможно. В отличие от обычных расчетов на прочность, расчеты на ползучесть ставят своей целью не обеспечение абсолютной прочности, а обеспечение прочности изделия в течение определенного времени. Таким образом, при расчете изделия определяется его долговечность. [c.289]

Нелинейная ползучесть. Для многих материалов, особенно при повышенных температурах, последний член в формуле (6.32) не может быть представлен в виде произведения двух функций а / (/). Такой наиболее общий вид ползучести называют нелинейной ползучестью. Для практических расчетов в этом случае пользуются одним из следующих двух способов. Согласно первому, основанному на теории старения, принимают, что [c.163]

Аналогично, для расчета на износ поверхностей деталей машин на основе исходных закономерностей изнашивания материалов были разработаны методы, учитываюш,ие различные условия контакта и конструктивные особенности сопряженных деталей 1146]. Типичным построением инженерных методов расчета деталей машин на прочность и деформацию, на износ, на ползучесть и т. д. следует считать такое, при котором на основе физической картины процесса на микроучастке объема рассматриваются процессы с учетом размеров, конфигурации и условий работы всей детали. [c.61]

Все три вида разрушений встречаются в практике эксплуатации энергетических установок, и по морфологическим особенностям разрушения можно судить об условиях их работы. Так, вязкое разрушение часто имеет место при повышении температуры при работе труб поверхностей нагрева в условиях ползучести. Разрушение путем образования клиновидных трещин вызвано повышенным уровнем неучтенных расчетом напряжений в условиях стесненной деформации в зонах концентрации напряжений, а также может быть связано с охрупченным состоянием металла. Разрушение порообразованием обычно происходит в результате длительной эксплуатации. [c.13]

Так как условия прочности (4.7) и (4.8) требуют предварительного определения напряженного состояния деталей, работающих при ползучести [10, 86], то они особенно удобны в случае статически определимых напряжений. Однако могут встречаться и такие исходные условия для расчетов на длительную прочность, когда вместо приведенных напряжений удобнее вводить деформации АеЧ" , накапливающиеся на отдельных ступенях нагружения. В таких случаях может быть использована формула [c.106]

Основным методом расчета дисков ГТД является расчет на кратковременную и длительную прочность при действии центробежных нагрузок [4]. Расчет производится с учетом пластических деформаций и ползучести материала. Для дисков сложной формы необходимо учитывать действие изгибающих моментов. Диски турбины, имеющие значительную массу, неравномерно нагреты как по радиусу, так и по сечению (в особенности на нестационарных режимах). Температурные напряжения в дисках турбин являются важным компонентом, влияющим на напряженное состояние. При расчете определяется запас статической прочности по напряжениям во всех сечениях диска на каждом из режимов нагружения [c.83]

В связи с этим максимальные упругие напряжения, очевидно, не определяют несущей способности корпуса и при пластичном материале й статической нагрузке могут быть достаточно высокими, но не превосходящими предел текучести и предел длительной прочности. Однако более подробный анализ прочности корпуса с учетом влияния упомянутых выше факторов, позволяющий детально проследить изменение напряженного состояния конструкции во времени, весьма важен. Поэтому особенно большое значение имеет разработанная в последнее время в ЦКТИ [68] программа расчета корпуса турбины для состояния не-установившейся ползучести. Программа предусматривает изменение температуры по толщине стенки и вдоль образующей корпуса и позволяет рассчитывать оболочку с произвольным очертанием меридионального сечения. Методика дает возможность определять напряжения и деформации конструкции за весь срок службы конструкции. [c.401]

На рис. 4.19 приведены результаты расчета распределения напряжений в случае бесконечно малой деформации толстостенного цилиндра с отношением внутреннего и наружного радиуса 1 2. Дополнительное напряжение, обусловленное осевой нагрузкой, = Р/л [(/ ) — iY увеличивает напряжения растяжения или сжатия. При этом распределение напряжений в тангенциальном направлении сге становится плоским, что является характерной особенностью для рассматриваемого случая. Такие же закономерности наблюдали [25] и в случае конечной деформации. На рис. 4.20 показано распределение компонентов скорости ползучести трубы (наружный диаметр 50 мм, внутренний диаметр 25 мм) из котельной стали с 0,14 % С при совместном воздействии внутреннего давления и осевой нагрузки. [c.113]

Если экспериментальные результаты согласуются с общим уравнением ползучести, то у материалов с высокой пластичностью наблюдаются характерные особенности разрушения, обусловленные большой деформацией в этом случае наиболее подходящим для расчета долговечности является уравнение (5.16). Следовательно, разрушение образцов не связано с распространением трещин. [c.150]

Методологический подход расчетной оценки паркового, индивидуального и остаточного ресурса основан на современных нормах расчета на прочность [13, 49] трубопроводов энергетических установок для условий ползучести и дополнен результатами разработок АООТ "ВТИ" с учетом конструкционных и технологических особенностей сварных соединений. Парковый ресурс может в 1,5-2 раза превышать проектные сроки службы сварных соединений, а индивидуальный может быть более продолжительным. [c.210]

Поскольку долговечность машины (или аппарата) часто связана с интенсивностью повторно-переменного неупругого деформирования, проблема математического описания соответствующих процессов приобрела большую актуальность. Классические теории пластичности и ползучести не охватывают столь сложных задач, особенностью которых является неизотермическое и непропорциональное повторно-переменное нагружение, чередование этапов быстрого изменения внешних воздействий и длительных выдержек. При этом практика проектирования предъявляет достаточно жесткие требования к теории ее приемлемость для инженерных приложений оценивается в зависимости от соответствия экспериментальным данным, универсальности при описании широкого спектра свойств и эффектов, наблюдаемых при различных условиях нагружения, реальной возможности применения к расчету конструкций. [c.5]

Расчет кинетики неупругого циклического деформирования конструкции характеризуется в общем случае весьма большой трудоемкостью. Программу нагружения в цикле приходится делить по времени на десятки шагов (а то и более), каждый шаг расчета требует выполнения десятков итераций. Задача определения параметров деформирования, характеризующих долговечность конструкции, делает необходимым расчет десятков циклов нагружения (в связи с тем, что процессы стабилизации цикла деформирования, особенно в условиях ползучести, протекают относительно медленно). [c.208]

Это влияние особенно значительно, если металл деформируется при высоких температурах и напряжениях. В таком случае, несмотря на сравнительно небольшое время деформирования, существенное значение имеет вязкость металла, и поэтому расчеты технологических процессов обработки металлов следует основывать на уравнениях состояния, в которых содержатся скорости деформаций, т. е. на уравнениях, отражающих реономные свойства металлов — на уравнениях теорий ползучести. [c.5]

В реальных условиях нагружения (особенно при повторных и длительных нагрузках) в материале конструкций возможно одновременное протекание процессов пластичности и ползучести, причем не всегда можно заранее определить, какой из этих процессов будет превалировать. Таким образом, для практических расчетов теории неупругости представляют несомненный интерес, что и объясняет дальнейший акцент исследований на выявление применимости обобщенной модели неупругости в сопоставлении с другими теориями на широком спектре программ сложного нагружения в условиях только пластичности или ползучести, а также одновременного развития деформаций пластичности и ползучести. Приведем некоторые результаты этих исследований. [c.261]

Применение новых композиционных материалов с регулируемыми характеристиками состояния возможно только при условии их детального исследования. Примером таких материалов могут служить армированные пластики, представляющие композиции сверхпрочных армирующих волокон и различных связующих. Они обладают специфическими механическими особенностями, существенно, отличающимися от свойств традиционных материалов (сталей, сплавов и др.), в частности анизотропией деформативных и прочностных свойств, низкой сдвиговой жесткостью, сдвиговой ползучестью. В таких условиях известные теории и методы расчета элементов конструкций не всегда правомочны, что требует обогащения исходных математических моделей состояния. [c.3]

Классификации сталей и сплавов, механические характеристики которых рассмотрены, особенностям их структуры и применению посвящена глава А2. В главе АЗ дан краткий обзор обширного массива информации, полученной при экспериментальном изучении реологических и прочностных свойств материалов, проявляемых при основных типах нагружения (кратковременном, длительном, малоцикловом). Рассмотрены и некоторые используемые в практике расчетов на прочность эмпирические (или простейшие феноменологические) описания закономерностей деформирования и разрушения. Феноменологическим теориям пластичности и ползучести посвящена глава А4. Обсуждаются логика развития этих теорий и трудности, возникающие при описании процессов повторно-переменного деформирования произвольного типа. [c.11]

Это серьезное допущение означает по существу пренебрежение реальной геологической историей, в ходе которой имели место сложные пластические деформации, деформации ползучести, изменения в строении массива, структурные превращения в породах и т. п. процессы, приводящие, конечно, к напряжениям, отличным от тех, которые получаются при расчетах для линейно-упругих пород и контактов при мгновенном включении напряжений (о ) на бесконечности. Тем не-менее оно позволяет хоть как-то отразить искажения в поле начальных напряжений, обусловленные- нарушениями, геометрическими и механическими особенностями массива. Даже качественный учет таких искажений, как показывают авторы ниже, существенно влияет на практические выводы. Поэтому ненадежность теоретических расчетов при определении начальных напряжений заставляет обращать особое внимание на результаты их непосредственных замеров (например, методом разгрузки). Одновременно это замечание иллюстрирует высказанную авторами в начале 8.1 мысль о том, что основная цель вычисления напряжений состоит в получении физической картины, а смысл расчетов заключается скорее в качественном моделировании, нежели в количественном анализе . — Прим. ред. [c.208]

Расчеты на ползучесть. Учет влияния ползучести бетона имеет суш,ественное значение при изучении температурно-усадочных деформаций бетонных сооружений, а также для исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций, особенно предварительно напряженных. Так как соответствующие расчеты требуют специальных знаний в области названных конструкций, на их рассмотрении мы не останавливаемся. [c.423]

Приведены задачи по всем разделам курса сопротивления материалов, изучаемого студентами строительных специальностей. В большинстве задач учтены особенности расчета по предельным состояниям. Одна из глав посвящена расчету элементов конструкций на ползучесть. Даны методические указания по решению характерных задач, включены задачи повышенной трудности. Все задачи сопровождаютс.ч ответами. [c.2]

При определении долговечности элементов конструкций, работающих в условиях повторных высокотемпературных воздействий, необходимо учитывать особенности расчетов на прочность при длительном статическом и малоиикловом нагружении, циклической ползучести и неизотермической усталости на основании деформационно-кинетических критериев прочности. [c.3]

В результате расчета стержней с различной геометрией вмто- чек построены зависимости (рис. 4.5) коэффициентов концентрации напряжений к и деформаций от времени, показывающие, . что влияние деформаций ползучести особенно заметно в первые 40 ч работы конструкции. В дальнейшем значения к и к стабилизируются, что связано с выравниванием напряжений в рассматриваемых сечениях. [c.111]

Основные особенности расчета при учете ползучести материалов показаны в следующем рримере расчета. [c.246]

Традиционные исследования статической и длительной прочности элементов конструкций в настоящее время все чаще дополняют поверочными расчетами, учитывающими сложный характер эксплуатационной нагрузки. Наиболее ответственные элементы конструкций дополнительно рассчитьшают на усталость [3, 17, 32], в частности при ползучести [ 23, 34, 35 ]. Цель поверочных расчетов - учет особенностей характерного для эксплуатации повторного воздействия нагрузок. [c.4]

Особенность такого расчета заключается в том, что диаграммы а—е для различных значений времени различны. Построение этих диаграмм ясно из рис. 190. Слева на фигуре изображена диаграмма ползучести материала диска, при испытаниях его в условиях одноосного растяжения при постоянных напряжениях (oi = onst 02 = onst и т. д.) и одинаковой температу- [c.256]

Усиление циклической нестабильности материалов и особенно повышение температур до уровней, связанных с возникновением деформаций ползучести, делают крайне затруднительным поцикловой анализ напряженно-деформированных состояний и накопленных повреждений. Если при этом имеют место нестационарные неизотермические режимы нагружения, то поцикловый расчет даже с применением современных программ метода конечных элементов и мощных ЭВМ не дает конечного результата в оценке прочности при малоцикловом и длительном циклическом нагружении. [c.214]

Как видно из табл. 3-2, при сфероидизации перлита, а в особенности при полном распаде перлитных участков с образованием крупных ша1рообраэных зерен цементита сопротивление ползучести уменьшается в 1,5—3,0 раза и может быть меньше напряжений, допускаемых при жонструктороких расчетах. [c.78]

В случае применения системы стоек (направляющие лопатки узкие) возможно резкое уменьшение напряжений в краевых стойках путем уменьшения шага стоек в секторе близ разъема диафрагмы. Следует иметь в виду, что при широких лопатках (стоек нет) способ уменьшения напряжения (в краевых лопатках) недопустим. Учитывая сказанное выше, при расчете напряжений в лопатках по методу Смита следует назначать повышенные коэффициенты запаса прочности, а при расчете по методу ЦКТИ и ХТГЗ следует помнить, что максимальные напряжения в крайних лопатках (у разъема) носят локальный характер и не определяют несущую способность диафрагмы в целом. Очевидно, что пластические деформации, которые могут иметь место в этой зоне, вызовут перераспределение напряжений. Последнее будет происходить особенно интенсивно при высокой температуре вследствие появления ползучести металла. [c.375]

Расчетное допускаемое напряжение материала трубы при рабочей температуре 0, определяют умножением номинального допустимого напряжения Одоп на поправочный коэффициент т], учитывающий особенности конструкции и эксплуатации трубопровода. Для трубопроводов и поверхностей нагрева, находящихся под внутренним давлением, г) = 1. Номинальное допускаемое напряжение принимается по наименьшей из величин, определяемых гарантированными прочностными характеристиками металла при рабочих температурах с учетом коэффициентов запаса прочности для элементов, работающих при температурах, не вызывающих ползучесть, — по временному сопротивлению и пределу текучести Для элементов, работающих в условиях ползучести, у которых расчетная температура стенки превышает 425°С для углеродистых и низколегированных марганцовистых сталей, 475 С для низколегированных жаропрочных сталей и 540°С для сталей аустенитного класса, — по временному сопротивлению, пределу текучести и пределу длительной прочности. Расчет на прочность по пределу ползучести Нормами не предусматривается, так как соблюдение необходимого запаса по длительной прочности обеспечивает прочность и по условиям ползучести. В табл. 8-6 приведены значения номинальных допускаемых напряжений для некоторых сталей. [c.148]

Прогресс в теории неупругого деформирования, отмечаемый в последние два-три десятилетия, в существенной мере связан с актуальностью проблемы малоциклового разрушения для многих теплонапряженных и высоконагруженных конструкций современной техники. Необходимость расчета полей напряжений и деформаций при изменяющихся нагрузках и температурах потребовала переоценки простейших классических теорий пластичности и ползучести с точки зрения возможности отражения ими множества деформационных эффектов, которые при однократном нагружении не проявляются или признаются малосущественными. Оказалось, что разработка теории неупругого деформирования, удовлетворяющей новым требованиям, связана с немалыми принципиальными трудностями значительные затруднения возникали также при реализации поцикловых расчетов кинетики деформирования в связи с исключительно большой их трудоемкостью. На определенном этапе это предопределило преимущества приближенного подхода к оценке несущей способности конструкций, опирающегося на представления и методы предельного упругопластического анализа. Развитие, которое получил этот подход за последние десятилетия [16, 20], обеспечило ему довольно высокую эффективность при решении прикладных задач. С другой стороны, полученные в рамках теории приспособляемости (и ее дальнейшего обобщения — теории стационарных циклических состояний) четкие представления о различных типах поведения конструкции способствовали более глубокому пониманию многих характерных особенностей повторно-переменного деформирования. [c.7]

Лри ограниченных значениях ст и ё и сравнительно высоких температурах вклад мгновенной пластической деформации в суммарную неупругую деформацию оказывается небольшим. Диаграмма изотермического растяжения, полученная экспериментально в таких условиях, уже не дает возможности выделить явно зависимость мгновенной пластической деформации от действующего напряжения. Это, в свою очередь, затрудняет обработку результатов испытаний на ползучесть при наличии начальной пластической деформации и достоверное построение кривых ползучести. Такая диаграмма представляет собой функцию а == а (е, Т) или обратную ей 8 = = е (ст, Т), построенную (в зависимости от условий испытания) либо при ё = onst (постоянная скорость движения захватов испытательной машины), либо при а == onst (постоянная скорость возрастания нагрузки) [27]. Например, представленные на рис. 3.2 экспериментальные диаграммы растяжения меди снимались при а =< 100 МПа/с. Несмотря на то что такая скорость является довольно высокой, учет ее при расчете по упрощенной модели (крестики на рис. 3.2) лучше приближает результаты к экспериментальным данным (сплошные кривые), чем принятая выше аппроксимация диаграмм растяжения в виде двухзвенных ломаных особенно при более высоких температурах, когда сильнее сказывается влияние ползучести. [c.133]

При этом ошибка для J (ш) меньше 0,15 tg o, а уравнение для J" (<в) дает более грубое приближение, особенно при низких потерях. Шварцль [70] предложил другую формулу для расчета ползучести по динамической податливости [c.99]

При обмотке волокна лишь в окружном направлении осевое усилие полностью воспринимается стальной обечайкой, так как прочность связующего примерно на два порядка меньше прочности волокна. Окружное усилие почти полностью воспринимается волокнами. Последнее объясняется особенностями совместной работы разномодульных (стальной и стеклопластиковой) оболочек и наличием технологического натяжения волокон, сжимающих обечайку. Если в момент работы двигателя это натяжение будет слишком мало, то почти все окружное усилие будет воспринято более жесткой стальной обечайкой. Этот режим крайне нерационален с точки зрения принципа равнопрочности (хотя волокна будут равнонапряжены). При достаточно высоком натяжении волокон в стальной обечайке имеют место значительные сжимающие напряжения, облегчающие ее работу и приводящие к первоначальному разрушению обмотки. Разумеется, существует такая величина натяжения волокон, которая обеспечивает пропорциональную совместную работу обечайки и обмотки и их одновременное разрушение (т. е. равнопрочность этой конструкции). Однако вследствие ползучести пластмассы натяжение волокон убывает со временем хранения, которое является существенно неопределенным параметром при расчете изделия. Таким образом, в рамках указанного конструктивного решения на основании принципа равнопрочности невозможно сколь-нибудь приблизиться к идеальной конструктивной эффективности (73). [c.26]

Как видно, наибольшее значение X соответствует минимальной температуре и равно 0,110. В случае обычной неустановившейся ползучести К 2. Легко видеть, что для расчета деформаций ib течение 100—200 сек можно считать Х = 0 это становится особенно целесообразно, если учесть разброс зкапериментальных точек [5]. [c.91]

Рассмотрим сначала особенности напряженного состояния и концентрации напряжений около отверстий. Такой концентратор, имеюпщй конструктикное или технологическое назначение, встречается во многих деталях машин (пластинах, стержнях, оболочках, дисках и т. п.). Вопросам расчета концентрации напряжений около отверстий посвящено большое число работ. Однако наиболее полно эта задача решена в упругой постановке, менее детально — в упруго-пластической области и к условиях ползучести. Поэтому основное внимание уделим концентрации напряжений в пластинах с отверстиями при упруго-пластических деформациях и деформациях ползучести при простом и сло кном нагружениях. Упругие решения приведем лишь для сравнения. [c.85]

Данная концепция получила определенное развитие в работе [23], где она применяется к расчету турбинного диска. Здесь принято, что на этапах нагрева сопротивление материала деформированию определяется диаграммой кратковременного деформирования, не изменяющейся от цикла к циклу. При стационарных режимах, когда уровни температур могут /быть выше, а градиенты ниже, чем на первом этапе, сопротивление деформированию определяется изохронной кривой ползучести [51, 61], соответствующей суммарному времени прошедших циклов (ее параметры —предел ползучести, предел длительной прочности — естественно, убывают с числом циклов). Последняя кривая аппроксимируется кусочно-линейной зависимостью по заданному допуску на деформацию ползучести (как показано на рис. 4) аналогично тому, как это делается при замене реальной кривой кратковременного деформирования некоторой близкой диаграммой упругоидеальнопластического тела. Такой подход приближенно отражает наиболее существенную особенность характеристик кратковременного и.длительного деформирования переход от медленного увеличения необратимых деформаций к б ыстрому (т. е. от малых значений dzldo к большим) при превышении напряжениями некоторого характерного значения. [c.23]

Для стерйсней реального поперечного сечения расчет критического времени в условиях ползучести становится сложнее. Верхняя и нижняя оценки критического времени для стержней прямоугольного сечения были даны в [195]. Численные методы расчета развивали Либов, В. И. Ванько и С. А. Шестериков [22], И. И. Поспелов [124]. Различные варианты решения задач ползучести стержней с начальным прогибом рассмотрены в работах С. А. Шестерикова [170] (здесь для стер-йшя идеализированного двутаврового сечения обсуждаются особенности, вносимые учетом упрочнения), Стоуэлла и Уэя [298] (здесь использовался для ползучести закон гиперболического синуса). [c.267]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...