Методы экспериментального исследования деформированного и напряженного состояний

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАННОГО И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЙ [c.505]

Развитие методов определения прочности и ресурса конструкций должно основываться на надлежащем сочетании экспериментальных исследований механического поведения (уравнения состояния и критерии разрушения) применяемых материалов при различных температурно-механических условиях нагружения, расчетного и экспериментального изучения напряженно-деформированного состояния [c.27]

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]

Это, в свою очередь, требует проведения большого объема научно-исследовательских работ, направленных на более глубокое изучение свойств муфт, разработку способов управления их качественными характеристиками, создание рекомендаций по выбору оптимальных параметров муфт, развитие методов прогнозирования их ресурса. Особое место здесь отводится теоретическим методам исследования, позволяющим еще на стадии проектирования заложить в конструкцию определенный уровень надежности, проанализировать влияние конструктивных параметров на напряженно-деформированное и температурное состояния, определить их оптимальные значения. Чисто экспериментальный путь решения указанных задач, как известно, оказывается чрезвычайно длительным и дорогостоящим. Обычно к моменту экспериментальной отработки конструкции и накопления достаточной информации по статистике отказов либо морально устаревает сама конструкция, либо появляются новые, более совершенные конструкционные материалы, в результате чего требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований. Форсирование режимов испытаний не решает проблемы в целом, поскольку в этих условиях, как правило, из-за температурного фактора существенно искажается картина тех процессов, которые протекают при нормальных режимах. Надежных методов эквивалентного перехода от форсированных режимов испытаний к реальным для резинотехнических изделий в настоящее время не существует. [c.3]

Исследование конструктивной прочности рулонированных тонкостенных и толстостенных оболочек типа газопроводных труб и корпусов атомных реакторов Здесь имеются в виду как разработка теории расчета таких систем, так и экспериментальное исследование их напряженно-деформированного состояния (в том числе в упруго-пластической области) и разрушения под действием силовых нагрузок и теплосмен при неравномерном нагреве, а также малоцикловой усталости. Цель — установить их предельное состояние и разработать метод расчета таких объектов на прочность применительно к тем или иным условиям их эксплуатации. [c.664]

Активные исследования вопросов прочности при малоцикловом нагружении проводятся последние 15—20 лет. Изучены основные особенности сопротивления малоцикловому деформированию и разрушению материалов и элементов конструкций, разработаны экспериментальные и расчетные методы исследования напряженного и деформированного состояния изделий, в ряде случаев приме- [c.3]

Одним из основных вопросов, решаемых при проведении малоцикловых натурных испытаний, является получение данных о напряженно-деформированном состоянии конструкции в зависимости от величины нагрузки и кинетики процесса с числом нагружений. Из известных экспериментальных методов исследования деформированного состояния для применения в натурных малоцикловых испытаниях практически единственно возможным оказывается малобазное тензометрирование. Использование специальных фольговых тензодатчиков с базой 1 мм позволяет измерять (в зонах концентрации) циклические упругопластические де- [c.264]

В книге изложены основы механохимии твердого тела применительно к проблеме защиты деформированных металлов от коррозии. На основе термодинамического и кинетического анализа механохимических явлений на границе фаз твердое тело — жидкость и экспериментальных исследований рассмотрена модель механохимического эффекта (ускорения растворения металла при деформации) и описано явление, названное хемомеханическим эффектом. Установлены закономерности влияния напряженного состояния и тонкой структуры металла на коррозионную стойкость и образование коррозионных элементов на поверхности неоднородно деформированных участков металла и сварных соединений. Рассмотрены некоторые методы защиты металлов, вопросы коррозионно-механической прочности труб, способы механохимической обработки поверхности металла. [c.2]

Существенное расширение использования результатов измерений и новые возможности достигаются при решении сложных задач напряженно-деформированного состояния совместным применением экспериментального исследования и численных методов расчета. Одним из этих направлений является определение напряженно-деформированного состояния и нагруженности деталей и конструкций по ограниченной эксперименталь- [c.120]

Вместе с тем установлено, что в реальных конструкциях в зоне примыкания патрубка пластические деформации возникают при весьма низких номинальных напряжениях, составляющих примерно 0,2от- Поэтому для определения фактических внутренних усилий в этой зоне необходимо проведение испытаний крупномасштабных моделей, выполненных из натурного материала и нагруженных в упругопластической области. Кроме того, как отмечалось выше (см. гл. 1, 2, 3), для уточненных расчетов малоцикловой прочности необходимо учитывать кинетику деформированного состояния расчетных сечений при повторном нагружении. Для неосесимметричных задач теории оболочек перераспределение упругопластических деформаций на каждом цикле нагружения может быть изучено в настоящее время преимущественно экспериментальным путем. Проведение таких экспериментальных исследований сопряжено с измерением полей упругопластических деформаций, характеризующихся значительным градиентом при этом возникает необходимость измерения и регистрации больших пластических деформаций в процессе циклов нагружения и малых упругих деформаций при разгрузке. Из известных методов измерения полей упругопластических деформаций на плоскости обычно используются методы оптически активных покрытий, муаровых полос и малобазные тензорезисторы. [c.139]

Необходимость надлежащего описания поведения материала в соответствии с историей нагружения конструкции на основе. лабораторных испытаний, а также экспериментального подтверждения результатов расчета напряжений неизбежно сводит процесс исследования напряженно-деформированных состояний, прочности и ресурса конструкций к расчетно-экспериментальному. При этом появляется возможность сочетания указанных выше методов расчетов на более высоком уровне, взаимно увеличивающем их разрешающую способность. Это, например, относится к оптимальному выбору числа тензодатчиков и их размещению в [c.253]

Изучение закономерностей формирования теплового и напряженно-деформированного состояния элементов и узлов конструкций паровых турбин на различных режимах, а также разработка методов контроля" и управления ими проводятся на основе общенаучных и инженерных методов исследований - теоретических, экспериментальных и Йх. различных сочетаний. [c.117]

Анализ разрушения металлических конструкций и многочисленные экспериментальные данные показывают, что в реальных условиях эксплуатации в нагруженном материале возле трещин могут возникать значительные пластические деформации, охватывающие области, сравнимые с характерными размерами концентратора напряжений (трещины, выреза, включения) или рассматриваемого тела. Описание процесса разрушения при значительных пластических деформациях требует решения соответствующей упругопластической задачи для тела с трещинами. Обстоятельный обзор таких исследований выполнен в работе [12]. Применение классических методов теории пластичности во многих случаях является малоэффективным и не всегда учитывает некоторые характерные особенности протекания процесса пластического деформирования, в частности локализацию деформаций в тонких слоях и полосах. В случае тонких пластин (плоское напряженное состояние) такие деформации локализуются в тонких слоях (полосах пластичности) на продолжении трещин и достаточно хорошо описываются с помощью б -модели, когда полосы пластичности моделируются скачками нормальных смещений [65. При плоской деформации зоны пластичности возле трещин во многих случаях также локализуются в тонких слоях (полосах скольжения), выходящих из вершины трещины под некоторыми углами к ней [45, 120, 159, 180]. Полосы скольжения при этом моделируются скачками касательных смещений. В результате решение упругопластической задачи для тела с трещинами сводится к решению упругой задачи для тела с кусочно-гладкими (ломаными) или ветвящимися разрезами (см. третью главу), на берегах которых заданы разрывные нагрузки. При этом длина зон пластичности и их ориентация заранее неизвестны и должны быть определены в процессе решения задачи. Для таких исследований может быть успешно применен метод сингулярных интегральных уравнений, развитый в предыдущих главах, что и проиллюстрировано на конкретных примерах. [c.219]

В книге кратко рассматриваются методы определения напряженно-деформированного состояния оптических деталей, приводятся результаты экспериментальных исследований с соответствующими выводами и рекомендациями, описываются приближенные методы теоретического расчета напряжений и деформаций, а также условия применения теории упругости для оценки изменения формы оптических деталей. Даны некоторые примеры решения динамических задач. [c.2]

В работе [72] аналитическим путем определены напряжения во вращающемся стержне, имеющем форму равностороннего треугольника, причем предложенный метод применим для расчета любых стержней с постоянным поперечным сечением. Сообщение [80] посвящено экспериментальным исследованиям по измерению дисторсии вращающегося зеркала произвольной формы. Эти исследования касаются только использования корректирующих линз, но не затрагивают определения напряженно-деформированного состояния, хотя они и привели к приближенному уравнению для предельной угловой скорости вращающегося прямоугольного стального зеркала. [c.210]

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]

Кривые изменения напряжений вдоль оси Ог и линии уровня максимальных касательных напряжений приведены на рис. 2.13, б и в. В рассматриваемой плоской задаче теории упругости все компоненты напряжения, за исключением а у = ц(ст с + ), не зависят от упругих постоянных материалов. Поэтому часто для исследования напряженного состояния металлов в случае плоского характера деформирования используют прозрачные материалы и методы фотоупругости. На рис. 2.14, а представлены картины интерференционных полос (линии уровней максимальных касательных напряжений), полученных экспериментально при нафужении двух цилиндров силой, направленной по нормали к площадке контакта. [c.37]

Экспериментальное исследование напряженного и деформированного состояния в рассматриваемом случае было проведено на образцах из конструкционного алюминиевого сплава методом сеток. [c.269]

Экспериментальное исследование напряженного и деформированного состояний в рассматриваемом случае было проведено на образцах из конструкционного алюминиевого сплава методом сеток Н. А. Бородиным и С. В. Серенсеном [16]. На рис. 17 изображены эпюры окружных напряжений для различных значений времени. Как следует из этих эпюр, в зоне концентрации наблюдается большая релаксация напряжений. Несмотря на это, концентрация напряжений в значительной степени сохраняется до разрушения. Наиболее высока скорость релаксации напряжений в первые часы испытаний, в дальнейшем она сильно уменьшается. Длительная прочность образцов с отверстием и без отверстия оказалась почти одинаковой. Однако возникновение местной деформации в образцах с отверстием начинается значительно раньше полного разрушения. Выводы этой работы в основном подтверждены в другой работе тех же авторов [148]. [c.247]

Тензометрирование является одним из основных экспериментальных методов исследования напряженного и деформированного состояния конструкций при изучении поведения натурных -объектов в период пусконаладочных и эксплуатационных работ, а также исследования в лабораторных условиях напряженного состояния конструкций на моделях на стадии проектирования. [c.313]

Остановимся на некоторых характерных чертах теории пластичности. Во-первых, в теории пластичности большое,место (в отличие от теории упругости) занимают вопросы установления законов пластического деформирования при сложном напряженном состоянии. Вопросы эти трудны, и следует заметить, что законы, удовлетворительно согласующиеся (при известных ограничениях) с экспериментальными данными, установлены главным образом для металлов, хотя, вероятно, они сохраняют значение и для многих других материалов. Другой особенностью теории пластичности является нелинейность основных законов, а следовательно, и основных уравнений теории пластичности. Решение этих уравнений представляет большие математические трудности классические методы математической физики здесь непригодны. В теории пластичности важное значение приобретает развитие таких путей исследования, которые, используя специфичность задач теории пластичности, позволяют в той или иной мере преодолеть эти трудности. В этих условиях весьма перспективным также является использование новой вычислительной техники. [c.10]

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]

Расчетный метод оценки прочности по локальным значениям напряжений или деформаций применительно к условиям повторных воздействий температурного поля и механической нагрузки должен предусматривать детальное и последовательное во времени исследование кинетики напряженно-деформированного состояния. При этом должны учитываться пути нагружения (которые, как правило, являются сложными), изменение диаграммы деформирования в связи с температурой и повторными нагружениями, ползучесть и ее взаимодействие с кратковременной пластической деформацией. В результате должны быть определены величины, которые могут быть приняты в качестве критерия прочности яри сравнении с экспериментальными данными, полученными в соответствующих условиях. [c.7]

Проблема расчета долговечности конструкций при малоцикловом высокотемпературном нагружении связана с разработкой и обоснованием методов исследования напряженно-деформированного состояния их основных элементов, а также формированием и экспериментальным подтверждением критериальных соотношений, характеризующих предельное (по условиям прочности) состояние. [c.3]

Как утке отмечалось в разделах 3.2 и 4 I, в качестве метода экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния рассматриваемых образцов моделей, ослабленных мягкими прослойками, использовали метод NtyapoBbix полос. При этом в соответствии с методикой, изложенной в работах /135, 141/, на плоские торцевые поверхности кольцевых образцов наносили рабочие растры с линиями, параллельными осям симметрии образца л и>< (см. рис 4 3). Испытания кольцевых образцов в контейнере проводились с фиксацией картин мларо-вых полос и V . перемещений в направлении осей х и v. Определение компонент тензора напряжений и десрормаций Од., и Ej , Уду проводили путем обработки полуденных картин муаровых полос по рекомендациям, приведенным в работах /136, 137/. [c.210]

Интересный метод экспериментального исследования закономерностей пластического деформирования на сплошных круглых образцах предложен В. И. Максаком [274]. Испытание двух образцов с различными диаметрами на одновременное растяжение и кручение трактуется как испытание соответствующего трубчатого образца. Результаты испытаний представляются в виде зависимостей удлинения от осевой силы и угла закручивания от крутящего момента. Путем наложения кривых, полученных на больших и малых образцах, находят значения соответствующих параметров, характеризующих напряженное и деформированное состояние трубчатого образца, наружный диаметр которого равен диаметру большего образца, а внутренний — диаметру меньшего образца. По сведениям автора опыты показали, что предложенный метод является вполне приемлемым. К его достоинствам, наряду с технологичностью образцов, можно отнести возможность исследования больших пластических деформаций, когда применение трубчатых образцов невозможно по причине потери устойчивости тонкой стенки при кручении. [c.243]

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]

Проблема малоцикловой прочности конструктивных элементов при неизотермическом нагружении связана с изучением сопротивления циклическому упругопластическому деформированию и разрушению материалов при однородном напряженном состоянии, с экспериментальным и расчетным исследованием полей напряжений и деформаций в зонах возмоншого разрушения, с разработкой критериев разрушения при однородном и неоднородном напряженном состояниях в условиях различных сочетаний циклов теплового и механического нагружений, а также с разработкой инженерных и нормативных методов расчета элементов конструкций на малоцикловую прочность [1—5]. [c.36]

Развитие и усовершенствование ВВЭР сопровождаются расширением диапазона и увеличением максимальных температур теплоносителя, увеличением мощности одного блока и связанным с ним увеличением абсолютных размеров, усложнением конструктивных форм, расширением круга применяемых материалов. Это требует значительных усилий соответствующих институтов, конструкторских и технологических бюро в области разработки методов расчетного и экспериментального исследования напряженно-деформированных состояний, прочности и долговечности несушлх элементов реакторов. [c.11]

В последние годы использование ЭВМ дало эффективные средства [4, 5] для анализа напряженно-деформированных состояний роторов методами конечных элементов (МКЭ) или вариационно-разностными методами (ВРМ). Следует, однако, заметить, что использование для расчетов ВРМ и МКЭ позволяет определять напряженно-деформированное состояние в основном для осесимметричных конструкций непрерывной формы. Поэтому для зон разгрузочных окон, мест под соплодержатели, а также мест соединения деталей ротора необходимо использовать дополнительные экспериментальные и расчетные исследования локальных напряженных состояний. [c.123]

Рост рабочих параметров машин и конструкций и связанное с ним повышение требований к их надежности при одновременном снижении материалоемкости вызвали развитие методов изучения напряженного и деформированного состояния элементов конструкций (машин) от силовых и тецловых нагрузок. В исследовании напряженного и, в частности, термо-напряженного состояния элементов конструкций параллельно развиваются два направления экспериментальное и расчетное. Среди экснеримеН тальных исследований весьма результативными являются исследования напряжений и деформаций на моделях и натурных конструкциях [1—4]. Привлечение для модельных исследований методов трехмерной фотоупругости дало возможность находить температурные напряжения как на поверхности модели, так и по ее сечениям [1, 5, 6]. Что касается расчетных исследований, то численные методы с применением ЭВМ вошли в практику решения задач теории упругости как наиболее универсальные, позволяю-ш ие решать многие задачи теории упругости и термоупругости в принципе с любой желаемой степенью детализации. Наибольшее распространение в настоящее время получили два метода метод конечных элементов (МКЭ) и вариационно-разностный метод (ВРМ). [c.102]

В настоящее время ведется непрерывный поиск как более широко применимых критериев разрушения, основанных на экспериментальных исследованиях, таких, как, например, исследования Бьюкса (1956 г.), который считает, что предельное напряженно-деформированное состояние может быть описано с помош ью диаграммы истинных напряжений в материале. Установление такого типа критериев законов о развитии треш ины, например таких, как предложил Бьюкс, а также точных методов подробного анализа упругопластических деформаций является главней необходимостью современного проектирования артиллерийского оружия и темой современных исследований. [c.334]

Проверка точности этого метода осуществлялась следующим образом. На основе анализа экспериментальных данных, характеризующих зависимость между амплитудами напряжения и деформации в условиях однородного напряженного состояния растяя е-ние—сжатие и кручение тонкостенных образцов, для материалов, результаты исследования которых подвергались в дальнейшем обработке по этой методике, строились действительные диаграммы деформирования (рис. 83 и 84) для диапазона напряжений, соответствующего кривым усталости на базе 10 циклов [115]. Эти диаграммы описывались уравнениями в случае изгиба [c.108]

Оценку фактической нагруженности оборудования и ТП осуществляют рассчетными методами согласно действующей НТД, 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 и изменения физико-механических свойств металла. Кроме трещин механического или коррозионного происхождения, развитие остальных повреждений ТП прогнозируют по результатам внутритрубной или наружной дефектоскопии и контроля коррозии. [c.176]

Не совсем обычный спектр научно-технических экспериментальных исследований, представленных в этой книге, отражает тенденции развития современной практической геофизики на границе XX и XXI веков. Особенность современного этапа состоит в переходе от традиционных задач сейсмического картирования отражающих горизонтов и выделения продуктивных интервалов в разрезах скважин по данным акустики к задачам, связанным с изучением и диагностированием различных геодинамических объектов трещинных и газонасыщенных зон, волноводов и реологически ослабленных зон, трехмерных горных объектов сложного напряженно-деформированного состояния, а также переход к широкому использованию волновых методов для решения прикладных задач в бурении скважин и разработке месторождений. [c.356]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...