Несущая при хрупком состоянии

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ХРУПКОМ СОСТОЯНИИ МАТЕРИАЛА И НА СТАДИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН [c.228]

Несущая способность при хрупком состоянии (по разрушающим нагрузкам) [c.442]

В течение последних двух десятилетий наблюдались случаи разрушения строительных машин и конструкций. Одними из основных причин таких разрушений являются предварительное циклическое повреждение (в том числе и малоцикловое) и последующее развитие хрупких трещин от возникших при изготовлении или в эксплуатации дефектов. Возможность окончательного хрупкого разрушения циклически нагружаемых несущих элементов увеличивается по мере снижения температур эксплуатации, увеличения абсолютных размеров сечений и усложнения конструктивных форм. Кроме того, применение в таких конструкциях малоуглеродистых и низколегированных недорогих конструкционных сталей, обладающих выраженной склонностью к хрупким разрушениям в зонах сварки, требует тщательного анализа прочности в связи с возможностью возникновения хрупких состояний. Это подтверждается наблюдениями за разрушениями опорных балок транспортных галерей и эстакад, козловых, мостовых и башенных кранов, подкрановых балок. Время эксплуатации указанных конструкций из.менялось в пределах от нескольких месяцев до 10 лет, а число циклов предварительного нагружения от нескольких сотен до десятков тысяч. Температуры Т при разрушениях находились в диапазоне от +15 до -35°С, а нагрузки - от 0,6 до 1,1 от расчетных. [c.72]

Возникающие в местах концентрации напряжений трещины, как правило, распространяются под действием циклических эксплуатационных нагрузок в пластически деформированных зонах. В зависимости от конструктивных форм и абсолютных размеров сечений, температуры, скорости и характера нагружения, механических свойств, уровня начальной дефектности и остаточной напряженности в конструкциях могут возникать хрупкие состояния, характеризуемые весьма низкими (до 0,1 сгт) разрушающими напряжениями. Условия образования и развития хрупких трещин при этом оказываются связанными со стадией развития трещин циклического нагружения. В вершине трещин длительного статического, циклического и хрупкого разрушения в зависимости от номинальной напряженности и размеров трещин возникают местные упругопластические деформации соответствующего уровня. Таким образом, оценка несущей способности и обоснование надежности элементов машин и конструкций должны осуществляться на основе анализа кинетики местных упругих и упругопластических деформаций, статистики эксплуатационной нагруженности, энергетических и силовых деформационных критериев разрушения. [c.78]

Для литых деталей п = 1,6 2,5. При хрупком и малопластичном состоянии материала несущая способность определяется предельными нагрузками, вызывающими разрушение детали в наиболее напряженных местах. Запас прочности в этом случае составляет [c.75]

Практика эксплуатации сварных конструкций показывает, что в большинстве-случаев сварочные напряжения не снижают несущей способности конструкций. По вопросу о влиянии, оказываемом сварочными напряжениями на работоспособность сварной конструкции, нет единого мнения. Большинство исследователей приходит к выводу о том, что линейные сварочные напряжения не снижают прочности сварных конструкций ни при одном из видов нагрузок (статической, вибрационной, ударной), если металл, нз которого изготовлена конструкция, в процессе ее эксплуатации находится в пластическом состоянии. Однако, если металл находится в хрупком состоянии, т. е. не способен к пластическому деформированию, наличие даже линейных сварочных напряжений может привести к снижению несущей способности конструкции. [c.161]

Воздействие интенсивных потоков нейтронов на материал корпуса и других конструкций реактора приводит к их структурным изменениям, что вызывает изменение их физико-механических свойств. Наиболее опасен переход облученного материала стального корпуса, несущего давление, из вязкого состояния в хрупкое, характеризующееся небольшой энергией разрушения. Состояние хладноломкости корпусных сталей наступает в области температур ниже критической температуры хладноломкости 7хл. Величина этой температуры возрастает при облучении. [c.69]

Несущая способность деталей из материалов малопластичных и склонных к хрупкому разрушению. Напряженное состояние для деталей из материалов, склонных к хрупкому разрушению вплоть до разрушения, обычно остается в пределах упругости. Если модуль упругости при растяжении и сжатии одинаков, то запас прочности определяется по напряжениям [c.443]

Для проверки теоретических представлений о разрушении дисков проведены исследования, обобщенные в работах [55, 58, 87], с целью выяснения влияния пластичности материала и концентрации напряжений на несущую способность дисков. Для пластичных материалов влияние концентрации напряжений при однократном приложении нагрузки на предельную нагрузку (обороты) невелико. Учет реальных геометрических параметров и напряженного состояния в расчете упругопластического поведения материала при нагружении вплоть до разрушения обеспечивает получение результатов, достаточно близких к экспериментальным. Для хрупких и неоднородных материалов влияние концентрации напряжений даже при однократном на- [c.132]

Эта несуш,ая способность характеризуется напряжениями Ka t в пластическом состоянии и 0в в хрупком. Поэтому наряду с определением коэффициентов запаса прочности по усталости следует определять коэффициенты запаса прочности по статической несущей способности (см. гл. 1). В соответствии с этим диаграмма предельных напряжений будет ограничена по статической несущей способности линией = (или при кручении = как показано на рис. 81. [c.173]

Так как при эксплуатации оборудования с эмалевым покрытием появление пластических деформаций в металле недопустимо, для расчета на прочность стальной эмалированной аппаратуры можно применять только те методы, которые основаны на определении напряжений в зоне упругой деформации. Методы расчета, допускающие появление местных пластических деформаций (расчеты по предельным нагрузкам, предельным состояниям, несущей способности и т. д.), для расчета конструкций с хрупкими защитными покрытиями (стеклоэмалевыми, стеклокристаллическими и др.) неприменимы. [c.40]

Несущая способность элементов ПТМ зависит от прочностных размеров и конфигурации деталей, механических характеристик материала, из которого они изготовлены, термической и холодной обработки поверхности и внутренних слоев материала. Окружающая среда влияет на несущую способность через температуру, влажность, различные особенности, делающие ее агрессивной. При низких температурах многие материалы переходят из вязкого состояния в хрупкое. [c.119]

К первой группе, соответствующей потере несущей способности или непригодности к эксплуатации, относятся общая потеря устойчивости формы, потеря устойчивости положения хрупкое, вязкое, усталостное или иного характера разрушение разрушение под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды качественное изменение конфигурации резонансные колебания состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести и чрезмерного раскрытия трещин. [c.17]

Процессы усталостного повреждения, условия возникновения и распространения трещин под циклической нагрузкой носят случайный характер, так как тесно связаны со структурной неоднородностью материалов и локальным характером разрушения в микро- и макрообъемах. Усталостные разрушения обычно возникают на поверхности, поэтому качество и состояние поверхности часто является причиной случайных отклонений в образовании разрушения. Эта особенность усталостных явлений порождает существенное рассеяние механических характеристик, определяемых при испытании под циклической нагрузкой. Рассеяние свойств при усталостном разрушении значительно превышает рассеяние свойств при хрупком и вязком разрушениях. В связи с этим статистический анализ и интерпретация усталостных свойств материалов и несущей способности элементов конструкций позволяют отразить их вероятностную природу, являющуюся основным фактором надежности изделий в условиях длительной службы. [c.129]

Необходимость расчета на сопротивление хрупкому разрушению связана с тем, что в условиях работы элементы конструкций могут находиться в хрупких или квазихрупких состояниях (17, 28, 29). Основным фактором возникновения таких состояний для сплавов на основе железа в связи с присущими им свойствами хладноломкости является температура. На схеме (рис. 6) показаны области основных типов сопротивления разрушению в зависимости от температуры. В области температур, превышающих первую критическую Ткр1 для сплавов, обладающих хладноломкостью, а также для материалов, не обладающих хладноломкостью в диапазоне температур работы конструкций (сплавы на основе магния, алюминия, титана), имеют место вязкие состояния. В этом случае предельные состояния наступают после возникновения значительных пластических деформаций и существенного перераспределения полей деформаций и напряжений в элементах конструкций. Скорость распространения возникающих трещин в этих состояниях оказывается низкой. Вопросы несущей способности и расчета на прочность при таких состояниях рассмотрены в гл. 2. [c.246]

Для курса сопротивления материалов, отражающего развитие механики деформируемого твердого тела и усовершенствование расчета на прочность современных конструкций, все более актуальным становится освещение вопросов механики разрушения как основы оценки несущей способности по сопротивлению хрупкому и усталостному разрушению. Эти критерии несущей способности в свете закономерностей распространения макроразру-щения входят в тесную связь между собой, существенно углубляя представления о кинетике образования предельных состояний и запаса прочности в процессе исчерпания ресурса при работе изделий. [c.3]

Необходимость расчета на сопротивление хрупкому разрушению определяется существованием хрупких или квазихрупких состояний у элементов конструкций. Основным фактором, определяющим возникновение таких состояний для сплавов на основе железа в связи с присущим им свойством хладноломкости, является температура. На рис. 3.1 показаны области основных типов сопротивления разрушению в зависимости от температуры. При температуре, превышающей первую критическую Гкрь для сплавов, обладающих хладноломкостью, а также для материалов (сплавы на основе магния, алюминия, титана), не обладающих хладноломкостью, в диапазоне рабочей температуры имеют место вязкие состояния. В этом случае предельные состояния наступают лишь после значительной пластической деформации и существенного перераспределения полей деформаций и напряжений в элементах конструкций. Скорость распространения возникающих вязких трещин в этих состояниях оказывается низкой. Вопросы несущей способности и расчета на прочность в этих условиях рассматривают на основе представлений о предельных упругопластических состояниях, анализируемых на основе методов сопротивления материалов и теории пластичности. Позднее возникновение и медленное прорастание трещин при оценке несущей способности, как правило, не учитываются. [c.60]

Величина /С, при достижении которой происходит хрупкое разрушение тел с трещинами, в условиях плоскодеформированно-го состояния является характеристикой хрупкой прочности материала и обозначается K.i - С помощью этой характеристики, установленной при испытаниях образцов, можно определять предельную несущую способность тел с трещинами любой формы при их упругом деформировании в условиях плоской деформации в процессе разрушения. [c.8]

При таком образовании шейки ответственной за несущую способность образца (в том числе и при малоцикловом нагружении) является истинная деформация, определенная на стадии начала динамического дорыва образца (точка 1 ). Для других материалов (или для того же материала, но в ином структурном состоянии) точка б может не соответствовать 8ист./2 (кривая 2) и тогда С в уравнении (6) оказывается отличной от 8ист./2. Для упрочняющихся материалов обычно разрушение при однократном разрыве носит хрупкий характер (по типу рис. 3, б) без образования развитой шейки (рис. 3, а), и тогда расчет по уравнению Коффина дает более правильный результат, если С принять равной Еист-1Н аличие сосредоточенной шейки (рис. 3, а) слабо сказывается на величине удлинения, и поэтому в тех случаях, когда испытание па малоцикловую усталость осуществляется с измерением продольной деформации, зависимости (6) и (7) хорошо выполняются, если в них в качестве е принять удлинение при статическом разрыве, определяемое на базе измерения циклических деформаций. [c.136]

Интерес к проблеме усталостного разрушения металлических материалов, на наш взгляд, связан со следующими причинами. Во-первых, с важностью проблемы усталостного разрушения ответственных металлических конструкций. Например, ресурс планера и двигателей современных самолетов связан с усталостной долговечностью и т.д. Второй причиной является то, что хрупкому разрушению металлических конструкций на практике часто предшествует подрастание усталостной трещины, что существенно снижает несущую способность. В-третьих, использование подходов механики разрушения позволило в последнее время достигнуть значительных успехов в оценке и прогнозировании трещиностойкости и долговечности металлических материалов и конструкций. В том случае, когда в конструкции или в детали наличие трещин недопустимо, определение порогового коэффициента интенсивности напряжений позволяет оценить размер допустимого металлургического или технологического дефекта для случая циклического деформирования. В-четверть1х, методы испытаний на усталость и циклическую трещиностойкость, так же как и методы определения ударной вязкости, оказались чувствительными к структурному состоянию материала- Кроме того, при проведении усталостных испытаний методически легче проследить кинетику накопления повреждений. [c.3]

Хорошо оксидируется, обрабатывается и обладает вы-сокойпрочностью. При нагреве свыше 100° становится хрупким. Часто дает трещины после длительного напряженного состояния в местах запрессовки ВТ5Л0К, стержней. Применяется для несущих деталей (корпуса, кронштейны и т. п.) [c.753]

Так как Л зависит от температуры, то а ртакже должно зависеть от температуры. При низких температурах акр понижается и создаются условия, способствующие развитию трещин хрупкого разрушения, начинающихся от точек концентрации напряжений. В данном случае необходимо рассматривать прочность ферритных и перлитных зерен в стали в зоне у края надреза или микротрещины. Стедует отметить, что объемное напряженное состояние в поперечном сечении, ослабленном надрезом или микротрещинами, вызывает повышенное сопротивление скольжению (и повышает местный предел текучести материала). Благодаря ограниченной возможности пластической деформации и сужению поперечного сечения условный предел прочности в номинальных напряжениях надрезанных образцов повышается. Если глубина надреза и радиус закругления у его дна выбраны таким образом, что при данных условиях испытания хрупкое разрушение не может иметь места при напряжении меньше статической прочности данной стали, то надрезанный образец будет обладать более высокой несущей способностью по сравнению с гладким образцом 510 [c.510]

Под предельными состояниями додразумева ют такие состояния, при достижении которых конструкция или соединения не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним в процессе эксплуатации или возведения. Предельные состояния разделяются на две группы по потере несущей способности или непригодности к эксплуатации (ввиду потери устойчивости, прочности вязкого, хрупкого, усталостного или иного характера разрушений резонансных явлений возникновения текучести материала, ползучести илн чрезмерного раскрытия трещин) [c.38]

Природа усталостного разрушения. В действительности усталостное разрушение наблюдается почти всегда при неоднород- ом напряженном состоянии, при изгибе или при растяжении изделия, имеющего концентратор напряжения. В том месте, где напряжение является наибольшим, обычно на поверхности, возникает трещина, которая постепенно распространяется вглубь. Несмотря на наличие трещины, изделие еще не теряет несущей способности и может выдержать несколько тысяч и даже миллионов циклов. Когда трещины достигают достаточной глубины и напряжения в неразрушенной части сечения, которая воспринимает всю нагрузку, оказывается астолько большим, что материал не может-их выдержать, происходит внезапный излом. Сечение образца, поломанного в результате испытания на усталость при изгибе, схематически показано на рис. 275. В кольцевой области А поверхность излома представляется мелкозернистой, блестящей, со сглаженными неровностями. Усталостная трещина раскрывается в растянутой зоне и смыкается в сжатой, результатом этого является обмятие поверхности трещины, иногда эта поверхность кажется как бы заполированной. В области В наблюдается типичная картина хрупкого разрушения, здесь видны относительно крупные зерна, сохранившие острые ребра, поверхность излома матовая. Распространение усталостной трещины обычно начинается от некоторого очага начального разрушения где вследствие тех или иных причин создана большая местная концентрация напряжений или имеется какой-либо дефект материала. При испытании иа знакопеременный изгиб первые трещины образуются почти одновременно в нескольких точках иа поверхности образца, [c.416]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...