Напряжения остаточных - Исследование экспериментальными методами

Существуют различные экспериментальные и расчетные методы определения ОСН и деформаций. Комплексное исследование ОСН расчетными и экспериментальными методами, сопоставление соответствующих данных позволяют судить о достоверности получаемых значений и характере распределения остаточных напряжений (ОН) в сварном соединении. Кроме того, появляется возможность оценить корректность и приемлемость принятых в расчетах допущений. В связи с этим в данном разделе рассматриваются основные расчетные и экспериментальные методы определения ОСН и выявляются преимущества и недостатки, присущие каждой группе методов. [c.269]

Приведенный выше инженерный метод расчета малоцикловой прочности в номинальных напряжениях требует достаточно сложных экспериментальных исследований на натурных узлах и соединениях конструкций в зависимости от целого ряда факторов вида и способа нагружения, характеристик цикла, температуры, технологии изготовления и т. п. В связи с этим упомянутый выше расчет по местным деформациям (см. гл. 1 и 11) является более универсальным, так как он основан на результатах испытаний лабораторных образцов, используемых для оценки прочности конструкций в зонах концентрации напряжений. Применимость деформационных подходов к расчету сварных конструкций определяется наличием данных по теоретическим коэффициентам концентрации напряжений в сварных швах, циклическим свойствам материала различных зон сварного соединения и по уровню остаточных сварных напряжений. В 2 приведены предложения по определению коэффициентов концентрации напряя ений и деформаций в стыковых и угловых швах листовых конструкций. Для стержневых конструкций, выполняемых из фасонного проката, необходимы дополнительные исследования напряжений и деформаций в зонах их концентрации. Свойства строительных сталей при малоцикловом нагружении изучены достаточно подробно, и по ним получены величины параметров для построения расчетных кривых [c.189]

Обеспечивая протекание с известной скоростью технологического процесса сварки, они вместе с тем являются причиной структурных, объемных и пластических изменений в металле, в результате которых в элементах конструкций возникают собственные напряжения и остаточные деформации. Необходимость непрерывного повышения качества сварных изделий и производительности сварки определяет практический интерес, который приобретают исследования распространения тепла в процессе сварки или наплавки при помощи аналитических, экспериментальных методов и методов аналогии. [c.411]

Эти результаты наводят на мысль о том, что присутствие остаточных напряжений и трудности полного устранения дефектов на краях образца являются причинами меньшей усталостной прочности больших образцов из листов. Наименьшая прочность получается, вероятно, тогда, когда материал обладает высоким условным пределом текучести, так как в этом случае мала вероятность сглаживания напряжений, вызванного текучестью. Следовательно,..аналитические методы оценки усталостной прочности больших листовых образцов должны применяться с предельной осторожностью и необходимо брать большой запас прочности. В таких случаях более удовлетворительным является выполнение экспериментальных исследований в условиях, характерных для проводимого расчета. [c.89]

Экспериментальные методы исследования напряжений. Измерения напряжений в поршнях производят главным образом при помощи проволочных тензодатчиков (тензорезисторов). Проволочными датчиками измеряют напряжения, возникающие в поршне в процессе его монтажа, от сил давления газов, а также термические и остаточные напряжения. В отдельных случаях применяют метод лаковых покрытий, [c.139]

Общие сведения о физических и механических методах. Расчетный метод определения остаточных напряжений имеет ограниченное применение вследствие трудности решения задач, в особенности плоскостных и пространственных. Поэтому для определения остаточных напряжений в изделиях очень широко применяют экспериментальные методы исследований—физические и механические. [c.101]

Существуют экспериментальные методы определения остаточных напряжений рентгеновский, магнитный, ультразвуковой и механические. Чаще используют механические методы, которые основаны на измерении деформаций металла при освобождении его от остаточных напряжений. Сварочные напряжения определяют, например, для анализа напряженного состояния при исследовании выносливости соединений, сопротивляемости разрушению при наличии трещин, коррозионной стойкости, а также в целях установления эффективности использованных методов снижения собственных напряжений при сварке, после сварки или термической обработки и для определения усадки и возникающих при этом перемещений. В качестве измерительных преобразователей перемещений часто используют механические приборы и тензорезисторы, значительно реже — индуктивные и пневматические преобразователи. Рассмотрим пример определения одноосных остаточных напряжений Ох в сварной [c.198]

В процессе изготовления волокнистых композитов на поверхности раздела возникают остаточные напряжения. Для исследования этих напряжений и оценки влияния их на прочность адгезионной связи получили развитие как экспериментальные, так и аналитические методы. [c.65]

Одним из центральных в машиностроении, имеющих значительные традиции и перспективы, естественно, остается вопрос об обеспечении надежности машин. Достижения в области механики деформируемых сред, экспериментальной механики, металлофизики, технологии, механики машиностроительных материалов — это тот фундамент, на основе которого возможно решение ряда актуальных задач в этой области. Среди них, помимо расчетно-проектировочных работ по оценке напряженно-деформиро-ванных и предельных состояний, модельных и натурных исследований в различных средах (при высоких и криогенных температурах, в магнитных полях, при радиации), определения остаточного ресурса индивидуальных машин (текущий контроль условий нагружения, осуществляемый бортовыми системами, ЭВМ, анализ состояний), разработки критериальных подходов к ресурсу с учетом реальных условий эксплуатации, важное место займут создание и применение методов упрочнения (обработка тина магнитно-импульсной, взрывной, ультразвуковой, электрофизической, лазерной, плазменно-пушечной, плакирование, армирование и т. д.). [c.13]

Проведенные в производственных условиях экспериментальные исследования показали, что трубопроводы из многослойных труб диаметром 1420 мм с четырьмя слоями по 4,1 мм не могут строиться теми же методами, что и трубопроводы из труб с монолитной стенкой. Этому препятствуют, прежде всего, мгновенная потеря устойчивости стенки труб при напряжениях изгиба значительно меньших, чем предел текучести металла и образование остаточных деформаций (вмятин) при сосредоточенном приложении нагрузки. [c.210]

Разработка, создание и использование новых средств экспериментального исследования материалов и конструкций. Решение проблемы обеспечения надежности и ресурса изделий машиностроения, как уже отмечалось, в известной мере определяется уровнем разработки методов и средств экспериментальной оценки действительной нагруженности конструкций, напряженно-деформированных и вибрационных состояний, параметров структуры материалов, характеристик прочности и трещиностойкости, динамических характеристик прочности, трещиностойкости и тела человека—оператора машины при вибрационных и других воздействиях. Это обусловлено необходимостью повышения объема экспериментальной информации с возрастанием вероятности безотказной работы, которую необходимо обеспечить при создании ответственных конструкций. Полученная информация является весьма ценной для оценки завершенности экспериментальной отработки машин и конструкций при проведении лабораторных и натурных испытаний, а также для определения влияния условий эксплуатации на изделия и установления остаточного ресурса конструкций. [c.28]

Результаты экспериментальных исследований показывают, что пределы выносливости резьбовых соединений значительно зависят от метода изготовления резьбы. В табл. 7.1 приведены значения Оап болтов с резьбой, выполненной различными методами. Установлено благоприятное влияние пластических деформаций при накатывании резьбы на сопротивление усталости соединений. Оно обусловлено в основном созданием остаточных напряжений и в меньшей степени улучшением структуры материала. [c.237]

Макроскопическая остаточная деформация растяжения или сжатия поликристаллического твердого тела является результирующей микроскопического процесса дробления кристаллических зерен, при котором сплошность или объем тела практически сохраняются или изменяются крайне мало. Этот необратимый дислокационный процесс, протекающий под действием внешних сил, хорошо наблюдать электронно-микроскопическим или рентгенографическим методами. Важно обратить внимание на то, что в результате исследования деформаций, напряжений и структурных изменений, определяющих свойства металла в процессе деформирования, установлена их взаимосвязь. Выше рассмотрен экспериментальный факт связи механических свойств и параметров микроструктуры однократно деформированного металла — линейной зависимости остаточной деформации б и истинного напряжения течения 5 в виде = (5 — 8е)1у, где у — тангенс угла наклона линейной диаграммы 5 — 61/2 [д]] [c.12]

Исследования в области равновесия и условии развития трещин с привлечением методов теории упругости и пластичности, экспериментальных средств измерения полей деформаций в их окрестности позволили описать ряд закономерностей о роли напрягаемых объемов, остаточной напряженности, условий нагружения и деформирования, концентрации напряжений и объемности напряженного состояния на условия квазихрупкого и хрупкого разрушений. На этой основе были введены и объяснены представления о критическом размере трещины или исходного дефекта, о критических размерах напрягаемых объемов, об энергии упруго-пластической деформации, необходимой для образования свободных поверхностей трещипы и о вязкости разрушения, о связи скорости протекания процесса разрушения в связи с повышенными энергиями упругой напряженности и неоднородностью ее полей. [c.517]

В отличие от традиционных механических способов резки, в металле не создается остаточных напряжений и деформированного слоя. Однако отрывочные замечания, которые можно встретить в практике, носят случайный характер догадок. Основательные экспериментальные исследования роли химии в процессах обработки металлов начаты в 30-х годах. С этой целью в 1934 г. на Кировском заводе в Ленинграде была создана первая в нашей стране и за рубежом специальная лаборатория по изучению и развитию применения химии в обработке металлов. Благодаря трудам этой лаборатории был широко внедрен метод химико-механической доводки и полирования пастами Государственного оптического института (пасты ГОИ). [c.9]

Строгое обоснование снижения объемов реконструкции (наиболее дорогостоящих работ) возможно лишь при строгом соблюдении требований РД 08 - 120 - 96 Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов и РД 09 - 102 - 95 Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, поднадзорных Госгортехнадзору России . Анализ технического состояния объектов должен включать оценку фактической нагруженности основных элементов конструкций, получаемую двумя независимыми путями. Первый - выполнение уточненных расчетов по действующим нормативно-техническим документам с учетом всех режимов нагружения и действующих нагрузок. Второй - анализ результатов, полученных при уточненных экспериментальных исследованиях напряженно-деформированного состояния, оперативной диагностики и экспертных обследований. Именно такая комбинация экспериментальных и теоретических данных позволяет получать оценки, максимально приближенные к их точным значениям, повышая точность принимаемых управляющих решений. Учитывая это, РД 09 - 102 - 95 в п. 8.3 допускает использовать для этих целей, при достаточном теоретическом и экспериментальном обосновании, методы моделирования и ускоренные методы испытаний. Расширяя [c.73]

Оценка остаточного ресурса, в соответствии с требованиями норматива [2], должна базироваться на уточненных расчетах и экспериментальных исследованиях напряженно-деформированного состояния контролируемых объектов. Расчеты статически нагруженных систем проводятся с заданной точностью, если известны исходные данные, а также с использованием сертифицированных пакетов прикладных программ, реализующих метод конечных элементов, например [3]. Однако полный набор исходных данных получить практически невозможно, а контрольные экспериментальные исследования требуют значительных материальных затрат и большого времени на выполнение работ. Расчеты этих же систем тем же пакетом при динамическом нагружении менее точны в силу приближенного задания ряда параметров системы. Поверочные расчеты и идеология эксперимента, гарантирующие точность в статике, базируются на теоремах взаимности. В динамике они не применялись в связи с отсутствием доказательства указанных теорем для этой области. [c.163]

Отсутствие совершенных средств контроля зарождения и развития повреждений металла, общепринятых принципов назначения новых сроков службы оборудования и трубопроводов с учетом их фактического состояния и условий работы не позволяют осуществлять высокоточное прогнозирование момента отказа конструкции. Оценку показателей надежности и определение остаточного ресурса оборудования и трубопроводов по зафиксированным параметрам их технического состояния проводят согласно научно-технической документации [57, 62-65] и методикам [30, 64, 66-81, 89 91]. Оценку фактической нагруженности оборудования и трубопроводов выполняют расчетными методами с учетом фактической геометрии и размеров конструкций, вида и величины выявленных дефектов и вызываемой ими концентрации напряжений, а также результатов экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния металла и изменения его физико-механических свойств. За исключением трещин механического или коррозионного происхождения развитие остальных повреждений трубопроводов прогнозируют по результатам внутритруб-ной или наружной дефектоскопии и контроля коррозии. [c.139]

Изготовленные в заводских условиях штуцера были исследованы на распределение остаточных напряжений первого рода. Известно, что при наличии напряжений сжатия в поверхнссти, обращенной к агрессивной среде, значительно увеличивается стойкость материала против сероводородного разрушения. Для определения остаточных напряжений первого рода в различных зонах изделия был использован один из экспериментальных методов исследования на-пряжэнно-деформированного состояния конструкций, изделий или элементов — метод тензометрирования. На исследуемые участки штуцера наклеивали розетки из тензорезисторов (1—6), затем с целью устранения связи изучаемого участка с окружающим материалом (рис. 3), эти участки вырезались. При этом на поверхности элемента остаточные напряжения уменьшались. С помощью тензорезисторов измерялись происходящие деформации Ех, Еу, ЕА5. [c.84]

Большое число факторов, влияющих на формирование остаточных напряжений в покрытиях и приповерхностных участках основного металла, делает достаточно сложным расчетное и теоретическое определение их уровня и распределения. Поэтому остаточные напряжения часто определяют экспериментально. Среди большого количества практических методик наряду с рентгенографическим выделяют механические способы [80, 281, 282, 285, 286], основанные на последовательном удалении слоев покрытия. К несомненным преимуществам механических методов следует отнести простоту определения искомых характеристик доступность и легкость изготовления испытательного оборудования и образцов широкий диапазон определяемых параметров сопоставимость результатов, полученных на различных установках достаточно высокую чувствительность, селективность и точность. Величина и характер распределения ос,-таточных напряжений зависят от формы образцов. В Кишиневском сельскохозяйственном институте им. М. В. Фрунзе проводились исследования влияния девяти технологических факторов при плазменном напылении (ток дуги, суммарный расход газа, дистанция напыления, диаметр сопла и др.) на величину и характер распределения остаточных напряжений в боросодерн ащих покрытиях [287]. В качестве образцов использовались тонкостенные кольца из [c.188]

В основном наибольшее влияние дисперсной фазы состоит в увеличении размера трещины, который влияет на все пять параметров композитов, отмеченных выше. Это влияние обычно приводит к более низкой прочности по сравнению с прочностью матрицы без второй фазы. Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что размер трещины можно довести до минимума и тем самым получить оптимальную прочность композита при применении дисперсных частиц малого размера. Для этого требуется также незначительный разброс размеров частиц, а скопления частиц (агломераты) должны быть сведены до минимума посредством соответствующего метода введения дисперсной фазы. Как отмечено, модуль упругости композитов с дисперсными частицами зависит не только от упругих свойств двух фаз. Трещины, которые могут развиться в процессе охлаждения композита ниже температуры его изготовления, и псевдопоры, образованные под напряжением вследствие слабой связи по поверхностям раздела, приводят к более низким модулям упругости по сравнению с обычно вычисляемыми. Так как для получения оптимальной прочности необходим наибольший модуль упругости, наличие трещин может быть сведено до минимума, несмотря на большие остаточные термические напряжения путем изготовления композита с дисперсными частицами малого размера. Подобным образом можно избежать образования псевдопор при низком уровне приложенных напряжений путем обеспечения хорошей связи по поверхностям раздела между соединяемыми фазами. Следует отметить, что, хотя большие остаточные напряжения обычно нежелательны, они могут быть полезны в полимерных композитах для увеличения уровня приложенных напряжений, приводящих к образованию псевдопор, в тех случаях, когда невозможно получить хорошую связь по поверхностям раздела. [c.55]

В процессе изготовления волокнистых композитов в компонентах и на границе раздела неизбежно возникают остаточные микронапряжения. Возникновение остаточных микронапряжений обусловлено двумя основными причинами (1) различием в коэффициентах термического расширения компонентов и (2) повьппен-ной температурой, необходимой для отверждения композита. Для исследования остаточных микронапряжений развиты и экспериментальные, и теоретические методы [10]. В настоящем разделе мы будем интересоваться величиной этих напряжений в связи с их возможным влиянием как на свойства матрицы в композите, так и на истинное напряженное состояние, вызванное приложенной механической нагрузкой. [c.156]

Экспериментальное исследование изменчивости остаточных напряжений под воздействием внешних нагрузок до недавнего времени осложнялось тем, что не было надежного неразрушающего метода их измерения. С помош,ью датчиков сопротивления (т. е. разрезки изделия или образца) их можно измерить только один раз. Положение сугцественно изменилось после разработки Институтом электросварки имени Е. О. Патона АН УС(]Р совместно с Институтом механики АН УССР неразрушаюш,его ультразвукового метода измерения остаточных напряжений и создания соответствующего прибора [1]. Этот метод позволяет определить осредненную по толщине изделия или образца остаточную напряженность в любой точке с такой же точностью, как и в случае разрезки. При многократном измерении остаточных напряжений представляется возможным описать кинетику их изменения под влиянием тех или иных внешних воздействий [2, 3], а также определить уровни установившихся остаточных напряжений в зонах концентраторов. [c.184]

Размеры коррозионньЕх повреждений определяются неразрушающими методами контроля (визуальный, ультразвуковой, вихретоковый, рентгеновский и др.). Остаточная прочность силовых элементов с коррозионными повреждениями должна быть определена, как правило, на основе экспериментальных исследований. Приближенная оценка может быть сделана по величине коэффшщента интенсивности напряжений К = К = ). При этом, зона коррозионного повреждения представляется в виде усталостной трещины соответствующего размера. [c.423]

Противоречивые экспериментальные даннью получены и при исследовании характера распределения остаточных напряжений по сечению деформированных образцов рентгеноструктурным методом. Так, с одной стороны, в работах [18-20] обнаружено, что после предварительной деформации веливдна остаточных напряжений в поверхностных слоях больше, чем в объеме материала. С другой стороны, в работах [183 — 187] показано равномерное распределеше остаточных напряжений по сечению образцов. [c.21]

Учитьшая продолжающуюся до настоящего времеш дискуссию о более сильном или более слабом упрочнении поверхностных слоев, возникает вопрос, почему разные авторы получают различные результаты при экспериментальном решеши данного вопроса. Прежде чем ответить на этот вопрос, следует заметить, чго работ, в которых проводились прямые структурные исследования, весьма мало. Так, имеется всего лишь 4 работы [157, 148, 177, 180], в которых авторы прямыми структурными методами (имеются в виду электронно-микроскопические исшедования) доказывают отсутствие приповерхностного градиента дислокаций, и 4 исследования [150,151,153,191],вкоторых авторы доказывают наличиеотрицательного градиента, т.е. наличие меньшей плотности дислокаций у поверхности по сравнению с объемом кристалла. Во всех же остальных работах авторы делали свои заключения на основании косвенных экспериментальных данных (по анализу эпюр остаточных напряжений, кривых а—е и т.д.). [c.78]

Экспериментальное исследование отслаиваний было выполнено в [9]. Изучались покрытия из меди толщиной 50-100 мкм, наносившиеся на подложки из меди марки МОб в форме дисков. Нанесение покрытий производилось методами магнетронного распьшения и электронно-лучевого испарения в вакууме. Температура подложек в процессе нанесения покрытия не превьгшала 370 К. Парциальные давления остаточных газов были меньше 1,33 10 Па. Поверхность подложки перед нанесением покрытий механически полировалась. В покрытиях, наносившихся сразу после полировки подложки, образовывались отслаивания либо круглой либо зигзагообразной формы (рис. 32). В разрезе отслоения имеют вид, схематически показанный на рис. 31. Равенство толщин отслоений и покрытия свидетельствует, что первые возникли либо на завершающей стадаи роста покрытия либо после прекращения нанесения покрытия. На этих стадиях напряжения в покрытиях достигают наибольших значений. Подложка в области отслоений не имеет видимых поверхностных дефектов и изъязвлений. [c.84]

Теоретические методы расчета пока не позволяют оценить в двухслойном металле дополнительные напряжения, возникающие в связи с разностью коэффициентов температурного расширения слоев. Экспериментальные исследования [54, 55] показали, что в двухслойном металле после горячей прокатки или термической обработки остаточные напряжения довольно значительны и могут достигать по величине предела тек учести. С повышением [c.207]

Процесс коробления деталей от остаточных напряжений чрезвьиайно сложный. Не случайно в течение многих десятилетий не удавалось надежно воспроизвести это явление на экспериментальных образцах, и все исследования проводили либо косвенным методом по релаксации напряжений, либо непосредственно на станочных отливках. [c.36]

После появления работы Л. Д. Ландау и Ю. Б. Румера [II, о которой мы подробно говорили в гл. 10, выяснилась роль ангармоничности решетки в поглощении звука. Позднее 3. А. Гольдбергом была сделана важная работа [2] по исследованию распространения плоских волн конечной амплитуды в изотропном твердом теле. Однако первые эксперименты на когерентных фононах, доказывающие явление трехфононного взаимодействия, в частности генерацию гармоник в волнах конечной амплитуды, были выполнены только в 1962 г. [3—61. Вслед за ними появилась серия экспериментальных и теоретических работ по изучению решеточной нелинейности методами нелинейной акустики, а также ряда нелинейных акустических эффектов — сначала в изотропных твердых телах, затем в монокристаллах диэлектриков и металлов. Сюда относятся исследования взаимодействий волн конечной амплитуды, в том числе комбинационное рассеяние звука на звуке [7—И], генерация гармоник в волнах Рэлея [12—14], нелинейные резонансы в акустических резонаторах с большой добротностью [15—18], выяснение роли остаточных напряжений в распространении воли конечной амплитуды [19, 20], влияния поглощения [21] и т. д. [c.281]

Калиным [84], используются главным образом для определения конечных деформаций формоизменения и остаточных напряжений. Наиболее достоверные данные о кинетике изменения внутренних деформаций и напряжений в процессе сварки получены путем экспериментальных исследований на сталях с применением разработанного Н. Н. Прохоровым дифференциального метода определения деформации [85—87]. По этому методу внутренняя деформация металла е в определенной зоне сварного соединения находится как разность между изменением размеров (формоизменением) в ЭТО зоне при сварке на установленной базе измерения [c.45]

Подобное исследование фактических закономерностей развития усталостных трещин было вьшолнено в работе [99]. Влияние переменной амплитуды нагрузки экспериментально исследовали на образцах из сталей = 250...450 МПа толщиной 1...50 мм со сквозной и поверхностной трещйной. Протяженность пластической зоны вдоль фронта поверхностной трещины (в толще пластины) измеряли методом ми1фотвердости на шлифах, вырезанных перпендикулярно плоскости трещины. Анализ полученных экспериментальных данных в зависимости от режима перегрузки, упругопластических свойств материала и толщины элемента позволил установить изменение фактического напряженного состояния перед вершиной трещины по мере ее продвижения через зону остаточных сжимающих напряжений, вызванных перегрузкой. [c.375]

В данной главе приводятся обоснование выбора определенного комплекса методов для наиболее полного исследования деформационных, прочностных и коллекторских свойств горных пород, а также краткое описание и техническая характеристика экспериментальных установок, разработанных группой сотрудников ИГиРГИ. Длн проведения исследований были разработаны две -зкспериментальные установки, позволяющие изучать объемные упругие и остаточные (пластические) деформации, прочностные свойства и - проницаемость горных пород при равномерном и неравномерном объемно-напряженном состоянии, давлении насыщающих жидкостей и температурах, эквивалентных средним параметрам давлений и температур на глубинах от сотен метров до 10—15 км и более. [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...