Концентрация напряжений и ее влияние на прочность при статическом нагружении

Влияние концентрации напряжений на прочность деталей зависит не только от геометрической формы концентратора, но и от характера нагружения материала. Прочность деталей из пластичных материалов при статическом нагружении практически не зависит от концентрации напряжений и при расчетах не учитывался. Это объясняется тем, что при увеличе- [c.20]

Остановимся на вопросе о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей при их статическом нагружении. [c.413]

Концентрация напряжений по-разному влияет на прочность пластичных и хрупких материалов. Существенное значение при этом имеет и характер нагрузки. Если взять пластичный материал, нагруженный статически, то при увеличении нагрузки рост наибольших местных напряжений при достижении предела текучести приостанавливается вследствие местной текучести материала, а в остальной части поперечного сечения напряжения будут возрастать. Следовательно, пластичность материала способствует выравниванию напряжений. Когда напряжения достигнут предела текучести по всему сечению, их распределение можно считать равномерным. Отсюда можно сделать вывод о том, что при статической нагрузке пластичные материалы мало чувствительны к концентрации напряжений. Влияние концентрации напряжений не учитывается в случае статического нагружения при расчетах на прочность заклепочных и резьбовых соединений, а также других деталей подобного рода, изготовляемых из пластичных материалов. [c.312]

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

Во второй части книги были приведены сведения о расчетах на прочность при статическом действии нагрузки и краткие данные об определении напряжений при ударе. Для большинства деталей машин характерно, что возникающие в них напряжения периодически изменяются во времени в связи с этим возникает вопрос о расчете на прочность и установлении величин допускаемых напряжений при указанном характере нагружения. При действии переменных напряжений значительно существеннее, чем при постоянных напряжениях, сказывается влияние формы детали, ее абсолютных размеров, состояния и качества поверхности. Особое значение имеет форма детали и связанное с ней явление концентрации напряжений. Кратко ознакомимся с этим явлением, а затем рассмотрим вопрос о выборе допускаемых напряжений раздельно для статического и переменного во времени нагружения. [c.328]

Прочность деталей из хрупких однородных материалов (например, закаленных высокоуглеродистых сталей) за счет концентраторов напряжений снижается в /г, раз, где — эффективный коэффициент концентрации напряжений при статическом нагружении. Величины kg (они приведены в справочниках) близки к а<, (или т)-На прочности деталей из хрупких неоднородных материалов (например, серого чугуна) влияние концентрации напряжений почти не сказывается, а следовательно, и не учитывается при расчетах на прочность. [c.318]

Концентрация напряжений и ее влияние на прочность при статическом нагружении [c.51]

Расчет сварных швов при статическом нагружении. Материал сварного шва работает на растяжение (сжатие) в стыковых швах, либо на срез в угловых, тавровых и швах внахлестку. На прочность сварных швов оказывает влияние концентрация напряжений в местах усиления швов, нарушающая плавность силового потока, что учитывается при выборе допускаемых напряжений. Расчет на прочность стыкового шва (см. рис. 4.2, а) производится по формуле [c.403]

Расчет допускаемых напряжений связан с учетом ряда факторов, влияющих на прочность деталей, которыми являются форма детали (фактор или PJ, качество обработки и состояние поверхности k . Состояние поверхности при статическом нагружении не оказывает существенного влияния на изменение прочности. Любое повреждение поверхности вызывает появление концентрации напряжений и при циклически изменяющемся напряжении существенно снижает предел выносливости. Повышение коэффициента k (kn 5> 1) достигается применением различного вида упрочнений. [c.250]

Рассмотренный расчет на прочность по методу предельного состояния [88, 89] не учитывает возможной неравномерности в распределении напряжений и концентрации напряжений в сварной трубе вследствие отклонения сечения от правильной геометрической формы [60] из-за наличия усиления сварного шва, смещения кромок в нем, овальности и т. п. Предполагается, что если указанные зоны концентрации напряжений возникают в стенках трубы, то они сглаживаются за счет местной пластической деформации, и это не отражается на общей несущей способности трубы, которая определяется ее прочностью на разрыв от воздействия внутреннего статического давления. Указанное положение об отсутствии влияния концентрации напряжений на несущую способность труб при статическом нагружении было проверено рядо.м экспериментальных исследований. [c.140]

Изменение предела выносливости стали различной прочности при статическом нагружении образцов и разных видах обработки показано на рис. 29. В клепаных соединениях создаются концентрации напряжений, обусловленные отверстиями для заклепок. Влияние на концентрацию напряжений не уменьшается даже тогда, когда в отверстии находится заклепка. [c.126]

Для повышения прочности деталей желательно максимальное смягчение формы надреза, однако это не всегда возможно без нарушения условий нормальной работы конструкции (резьба, масляные отверстия, шпоночные канавки и т. п.). В таких случаях имеется другой способ ослабления вредного влияния надреза нанесение вблизи основного конструктивного надреза дополнительных разгружающих надрезов [15, с. 50]. Дополнительные надрезы в зависимости от формы тела, расположения надрезов и способа нагружения могут увеличивать или уменьшать концентрацию напряжений, т. е. являться перегружающими или разгружающими или не влиять на нее. Так, например, при тесном сближении двух отверстий в растянутом листе коэффициент концентрации может увеличиваться в 2—3 и более раз (рис. 18.3) Добавление к двум отверстиям, центры которых лежат на линии, перпендикулярной растягивающей силе двух других, центры которых лежат на продольной оси симметрии, может резко увеличивать начальную концентрацию напряжений. Как и другие способы, основанные на использовании внешних факторов, разгружающие надрезы понижают и начальную, и конечную концентрацию, причем повышается и статическая и усталостная прочность. Начальная концентрация понижается от введения [c.113]

Поэтому для пластичных материалов концентрация напряжений менее опасна, чем для хрупких, а при статическом нагружении элемента конструкции она совсем не влияет на его прочность. Вот почему при расчете на осевое растяжение и сжатие стержней из пластичных материалов при статической нагрузке не учитывают влияние концентрации напр яжений в ослабленных отверстиями сечениях, а лишь определяют величину средних напряжений по площади (см. пример 6). Если же на элемент конструкции с ослабленным сечением действует динамическая или повторно-переменная нагрузка, вызывающая в сечениях напряжения разных знаков, то в этих случаях, несмотря на пластичность материала, концентрация напряжений оказывает существенное влияние на его прочность. [c.56]

При оценке прочности деталей, работающих в условиях статического нагружения, свойства материала детали отождествлялись со свойствами материала образца, при этом не учитывалась разница ни в форме, ни в размерах детали и образца, на котором были получены предельные напряжения, т. е. предполагалось, что при равных номинальных напряжениях опасность разрушения образца и детали, выполненной из такого же материала, как и образец, одинакова. Многочисленные эксперименты показали, что при переменных напряжениях в расчетах на сопротивление усталости необходимо учитывать ряд факторов, которые существенным образом влияют на сопротивление усталости детали в то время, как на статическую прочность они оказывают незначительное влияние. К наиболее существенным факторам относятся концентрация напряжений, абсолютные размеры поперечных сечений детали, состояние поверхности — ее шероховатость, наличие коррозии, окалины и др. Рассмотрим более подробно влияние этих факторов на сопротивление усталости. [c.293]

Определение прочности сварных образцов при статической нагрузке в условиях, когда возможно их хрупкое разрушение (при высокой концентрации напряжений и низкой температуре), было проведено Институтом электросварки им. Е. О. Патона [27]. Испытанию подвергались образцы, показанные на фиг. 30. Часть образцов до испытания подвергались предварительному растяжению. Испытание при температуре Т = —60° С показало, что предел прочности при наличии резкой концентрации напряжений снижается. При этом образцы, подвергнутые начальному растяжению, производимому при нормальной температуре, имели более высокую прочность, чем образцы, разрушение которых при низкой температуре производилось без предварительного нагружения. Исследования, проведенные Институтом электросварки, прежде всего указывают не на влияние остаточных напряжений, а на большое значение концентраторов напряжений в условиях хрупкого разрушения. В этих условиях предварительное нагружение конструкций, производимое при нормальной температуре, способствует повышению их работоспособности. Объяснить это можно тем, что местные пластические деформации, появляющиеся при предварительном растяжении в наиболее опасном для прочности участке с высокой концентрацией напряжений, сглаживают резкость изменения формы, что приводит [c.97]

Установлено, что при значениях Д, близких к 1, концентрация напряжений не оказывает существенного влияния на величину предела выносливости металла. При статическом нагружении (Я = 1) предел прочности, при наличии концентраторов, нередко даже повышается, по сравнению с гладкими образцами. [c.42]

Влияние дефектов на усталостную прочность сварных соединений. При значительных переменных напряжениях прочность сварных соединений определяется их сопротивлением усталостным разрушениям. Последние обычно характеризуются пределом выносливости, который зависит от концентрации напряжений, создаваемой формой соединения или дефектом сварки, от величины и знака остаточных напряжений, а также от свойств применяемых материалов. Технологические дефекты — подрезы, непровары, несплавления и трещины создают значительную концентрацию напряжений и снижают долговечность соединений. При определенных условиях дефекты типа пор и шлаковых включений, не опасных при статическом нагружении, могут вызвать преждевременные усталостные разрушения. Ниже приведены данные [c.282]

При статическом и скоростном нагружении для стеклоткани проявляется закономерное влияние концентрации напряжений с увеличением уровня местного повышения напряжений снижается прочность стеклоткани (табл. 17). [c.78]

Установлено, что при значениях г, близких к единице, концентрация напряжений не оказывает существенного влияния на величину предела выносливости. При статическом нагружении предел прочности при наличии концентраторов нередко даже повышается, по сравнению с гладкими образцами. С уменьшением г влияние концентраторов на понижение предела выносливости растет и достигает наибольшего значения при г=—1. [c.220]

Концентрация напряжений даже в тех случаях, когда она неопасна при статическом нагружении, оказывает пагубное влияние на усталостную прочность, значительно снижая предел усталости. [c.207]

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

Концентрация напряжений. Вопрос о местных напряжениях не рассматривался в предыдущих разделах курса, хотя не исключено, что некоторые преподаватели вскользь упоминали о концентрации напряжени1п Например, при расчете бруса ступенчато переменного сечения могло быть сказано Концентрацию напряжений не учитывать , а далее вынужденно пришлось несколько слов сказать об этом явлении. Во всяком случае здесь следует считать, что вопрос рассматривается впервые, а это требует познакомить с понятиями местных напряжений, теоретического коэффициента концентрации напряжений, рассказать о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей при статическом нагружении. Рекомендуем изготовить красочный плакат (это можно поручить учащимся), на котором показать несколько случаев возникновения местных напряжений. Конечно, при наличии поляризационно-оптической установки необходимо показать распределение напряжений (картину полос) в зоне концентрации. Некоторые преподаватели считают, что возникновение местных напряжений целесообразно объяснять, используя гидродинамическую аналогию, но думаем, что в этом нет необходимости. [c.178]

Влияние концентрации напряжений на прочность зависит от характера нагружения (статическое — кратковременное или длительное, циклическое). Оно может быть весьма существенно или, в других случаях, незначительно. Следует иметь в виду, что разру-,шению предшествует неупругая деформация, которая приводит к некоторому смягчению концентрации (выравниванию распределения напряжений). Значение имеют также структура материала и локальность зоны повышенных напряжений, определяемая их градиентом. Снижение прочности (по критерию образования трещины) в связи с концентрацией напряжений принято оценивать эффективным коэффициентом концентрации [c.31]

В местах резкого изменения призматической фермы бруса (в гал талях прп переходе от одного размера поперечного сечения к дру тому, вблизи надрезов, отверстий и т, п.) возникают напряжения, которые значительно превышают номинальные напряжения а г, определяемые по формуле (46), Эта концентрация напряжений развивается в очень небольших объемах, причем в последних не голыми увеличи вается интенсивность напряжения, но меняется и характер напряженного состояния При статическом нагружении местные напряжения не оказывают существенного влияния на прочность детали как из пластичного материала (конструкпионная сталь), гак и из хрупкого неоднородного материала (чугун). В случае хрупкого однородь-ого материала (инструментальные стали) концентрация напряжений понижает прочность и при статическом нагружении. [c.64]

Необходимо иметь в виду, что не всегда наиболее нагруженные сечеппя по статическим напряжениям совпадают с сечениями, в которых появляются максимальные усталостные напряжения. Здесь зр ачптельное влияние оказывает концентрация напряжений в местах изменения форм тел, поэтому наибольшие усталостные напряжения могут возникнуть в сечениях, где приведенный момент меррьше максимального. В этой связи для повышения усталостной прочности валов и осей необходимо принимать минимальную разность диаметров смежных участков, увеличивать радиусы галтелей, избегать применения резьбы для крепления деталей на участках опасных сечений п стремиться к наименьшей шероховатости обработки даже свободных поверхностей на валах и осях. [c.424]

ПИИ нагрузки рост наибольших местных напряжений при достижении предела текучести приостанавливается вследствие местной текучести материала, а в остальной части поперечного сечения напряжения будут возрастать. Следовательно, пластичность материала способствует выравниванию напряжений. Когда напряжения достигнут по всему сечению, их распределение можно считать равномерным. Для хрупких мaтepиaJюв при статическом нагружении концентрация напряжений приводит к снижению прочности, так как отсутствует фактор, смягчающий влияние концентрации напряжений, а именно текучесть материала. [c.21]

Можно проследить некоторые особенности изменения прочности стеклопластиков при динамических испытаниях. Во всем диапазоне скоростей диаграммы деформирования при сжатии и растяжеиии принципиально не изменяются. Несмотря на кажущееся увеличение хрупкости связующего (уменьшение предельных деформаций), деформация стеклопластиков с увеличени-ем скорости деформирования не уменьшается. Увеличение скорости движения бойка при ударе с 500—600 до 1000—1100 м/сек не приводит к существенному увеличению прочности, полученной при меньших скоростях испытания. Концентрация напряжений (надрезы, отверстия) не оказывает существенного влияния на динамическую прочность стеклопластиков, причем влияние концентрации напряжений при действии низких температур в условиях ударного нагружения не увеличивает опасность хрупкого разрушения по сравнению со статическим нагружением. [c.48]

Естественно поставить вопрос имеет ли место концентрация напряженвй при статическом нагружении Да, имеет. Но на прочность деталей, вьшо ненных из пластичных материалов, площадка текучести которых имеет достаточную протяженность, она влияния не окажет, а потому в расчетах учитываться не будет. Это объясняется тем, что максимальные напряжения в местах концентрации, достигая предела текуте-сти, перестают увеличиваться и текучесть материала распро- [c.294]

Влияние предела прочности, температуры испытания, концентрации напряжений и упрочнения новерхности на малоцикловую усталость сплавов ВТ8 и ВТ9 было исследовано в работе [257]. Испытание на повторно-статическое растяжение при 20, 200, 350, 450 и 500° С проводили на установках с пульсирующим знакопостоянным циклом нагружения с частотой 14 циклов в минуту. Определение прочности при малоцикловой усталости проводили на гладких и надрезанных образцах (кольцевой надрез глубины 1 мм, d =5 мм). Предел малоцикловой усталости определяли на базе 10 циклов. Влияние предела прочности на малоцикловую усталость изучали на гладких и надрезанных образцах (радиус надреза 0,1 мм, теоретический коэффициент концентрации напряжений 4—6) после стандартной термической обработки иВТМО, которая включала деформацию при 950—970° С с охлаждением в воде и последующее старение. [c.240]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...