Местные напряжения в деталях машин

Местные напряжения в деталях машин [c.13]

Действительные местные напряжения в деталях машин благодаря локальным пластическим деформациям и неоднородности материала в малых его объемах меньше теоретических. [c.385]

П. Блинник С, И,, Местные напряжения в деталях машин, ВНИТОМАШ, Заочные курсы усовершенствования инженеров-конструкторов, Машгиз, 1953, [c.758]

Л и X а р е в К. К., Местные напряжения в деталях машин, Прочность в машиностроении , сборник статей, Машгиз, 1951. [c.759]

Однако заметим, что в случае, если расчет основан на теории начала текучести Мора (том /, глава VI), то при чисто упругой работе материала в точках А главные напряжения ох = о2) циб и од = О, поэтому ( экв)наиб = (°г) аиб- Необходимость подробного анализа напряженного состояния деталей машин очевидна однако результаты большой теоретической и экспериментальной работы по определению местных напряжений еще не доведены в полной мере до конструкторов машин. [c.632]

Из всего изложенного следует, что наличие концентрации напряжений снижает усталостную прочность детали. Поэтому при проектировании машин следует стремиться к тому, чтобы влияние местных напряжений было сведено к минимуму. Достигается это, прежде всего, конструктивными мерами. Для ответственных деталей, работающих в условиях циклических напряжений, внешние обводы стремятся сделать возможно более плавными, радиусы закругления ио внутренних углах увеличивают, необходимые отверстия располагают в зоне пониженных напряжений и т. д. [c.401]

В течение последних лет теория упругости нашла широкое применение при решении инженерных задач. Существует много случаев, когда элементарные методы сопротивления материалов оказываются непригодными для того, чтобы дать удовлетворительную информацию о распределении напряжений в инженерных конструкциях тогда приходится прибегать к более совершенным методам теории упругости. Элементарная теория недостаточна, чтобы составить представление о местных напряжениях вблизи зон приложения нагрузок и вблизи опор балок. Равным образом она не может дать удовлетворительное объяснение в тех случаях, когда исследуется распределение напряжений в телах, все размеры которых представляют собой величины одного и того же порядка. Напряжения в роликах и шариках подшипников можно найти, только используя методы теории упругости. Элементарная теория не дает также способа исследования напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения балок или валов. Известно, что во входящих углах наблюдается высокая концентрация напряжений. В результате этого именно там прежде всего начинают возникать трещины, особенно если конструкция подвергается действию знакопеременных напряжений. Большинство эксплуатационных поломок деталей машин можно отнести за счет этих трещин. [c.15]

Концентрация напряжений, как показали многочисленные теоретические и экспериментальные исследования, образуется в зонах резкого изменения формы тела (возле выточек, галтелей, около отверстий, в резьбе и т. д.). На рис. 15.5 в качестве примера показано распределение осевых напряжений при растяжении полосы, ослабленной круглым отверстием. Концентрация напряжений наблюдается около отверстия, а наибольшие растягивающие напряжения действуют в точках А на контуре отверстия. Глубина проникновения возмущения напряжения от контура отверстия в глубь пластины невелика, поэтому эти локализованные напряжения иногда называют местными. Концентрация напряжений конструктивного характера имеет место практически при работе всех деталей машин (рис. 15.6, а и б). [c.252]

Анализ показывает, что поломки машин обычно возникают вследствие конструктивной недоработки деталей. Чаще всего она выражается в том, что не учитываются местная повышенная деформация и местные напряжения. Наличие элемента с повышенной податливостью приведет к тому, что он будет пружинить и в работе детали участвовать не сможет. Остальная ее часть будет соответственно перегружена, а напряжения в ней распределятся не в соответствии с расчетными предположениями. [c.190]

Из анализа данных об условиях эксплуатационного нагружения и о номинальной и местной нагруженности следует возможность оценки предельных состояний несущих элементов конструкций и выбора критериев прочности. Назначение основных размеров сечений несущих элементов должно проводиться из условий статической прочности, т. е. размеры сечений должны быть не меньше, чем по критериям статической прочности для максимальных эксплуатационных нагрузок. В расчетах статической прочности деталей машин и элементов конструкций, выполняемых по номинальным напряжениям, как правило, не учитываются местные напряжения от концентрации и местные температурные напряжения. В расчетах статической прочности используются пределы текучести и прочности, определяемые при стандартных кратковременных статических испытаниях гладких цилиндрических или плоских образцов [1, 2]. [c.11]

Определение местных деформаций и напряжений в элементах конструкций и деталях машин с учетом истории нагружения может быть выполнено экспериментальными методами по данным измерений на моделях и натурных конструкциях (см. гл. 2—7, 9), аналитическими (см. гл. 2, 11) или численными методами с применением ЭВМ (см. гл. 8). В последних случаях определению напряженных и деформированных состояний должно предшествовать определение внешних усилий и температурных полей от тепловых эксплуатационных воздействий. [c.253]

Истинная диаграмма деформирования применяется для анализа напряженно-деформированного состояния инженерных объектов, работающих далеко за пределами упругости. Этот вопрос актуален при расчетах процессов прокатки, ковки, штамповки, глубокой вытяжки и т. п. В несущих элементах сооружений или деталей машин подобные проблемы могут возникать при необходимости учета процессов упругопластического деформирования материала в малых областях около так называемых концентраторов местных напряжений — всякого рода отверстий, надрезов и других отступлений от плавных очертаний объекта исследования. [c.54]

Относительная длительность развития магистральной трещины зависит от ряда обстоятельств. В гладких относительно небольших стандартных образцах стадия развития магистральной трещины обычно непродолжительна по сравнению с долговечностью образца. Однако в крупных деталях машин, когда трещина возникает в зоне конструктивного концентратора местных напряжений (см. далее), стадия развития магистральной трещины может иметь длительность, соизмеримую или даже превосходящую длительность стадии предварительных [c.334]

Иногда высказывается мнение о том, что неравномерность распределения напряжений в местах их концентрации при ползучести сглаживается и что при расчетах на ползучесть можно поэтому концентрацию напряжений не учитывать. Следует заметить, что детали машин, работающие при высоких температурах, как правило, изготовляются из специальных жаропрочных сталей, обладающих сравнительно малой ползучестью разрушение деталей из таких сталей наступает обычно Брн небольших деформациях и носит хрупкий характер. Поэтому в большинстве практически встречающихся случаев выравнивание местных напряжений не успевает произойти и, таким образом, при расчетах на ползучесть концентрацию напряжений необходимо принимать во внимание. [c.581]

Если напряжение в конструкции достигнет предела прочности, то произойдет ее разрушение. Например, если внутреннее давление вызовет в трубе напряжение, равное пределу прочности, то труба разорвется. Чтобы металл работал надежно в теплотехнических конструкциях и деталях, кроме определенной прочности, он должен иметь определенный запас пластичности. Детали машин и элементы стальных конструкций имеют сложную форму. Напряжения в них распределяются неравномерно. В местах резких переходов от толстых сечений к тонким, около выточек, галтелей, около буртиков (усилений) и подкладных колец сварных швов, получается концентрация напряжения. Местные напряжения могут быть в несколько раз выше средних. Для пластичного материала это не очень опасно. За счет весьма малых пластических деформаций произойдет перераспределение и выравнивание напряжений без искажения размеров всей детали или элемента конструкции. Если же металл хрупок, то в местах концентрации напряжений могут образоваться трещины. В конечном счете эти трещины могут привести к разрушению всей детали или конструкции. [c.66]

Оценка сопротивления разрушению элементов конструкций и деталей машин, как отмечалось выше, предполагает в первую очередь, анализ условий их нагружения и разрушения при эксплуатации - уровни общей и местной напряженности, температуры стенок, числа и форма циклов нагружения, наличие ударных перегрузок, характер распределения и величины остаточных напряжений, накопление коррозионных и др повреждений, источники и характер разрушения. Получаемые из этого анализа данные являются основой для выбора конструкционных материалов, методов определения их механических свойств, а также методов и критериев анализа прочности, ресурса и надежности. [c.70]

Вместе с тем успехи двух последних десятилетий в механике разрушения, как в научной основе живучести деталей машин и элементов конструкций, позволили перейти к анализу прочности, ресурса и надежности с учетом макродефектов типа трещин. Трещины в деталях создают предельно высокую концентрацию местных напряжений и деформаций, затрудняя анализ прочности, ресурса и надежности по критериям типа [c.83]

При оценке прочности конструкций различных деталей, машин и сооружений необходимо учитывать, что они часто работают в условиях сложного напряженного состояния. В зависимости от условий работы материал этих конструкций может находиться в различных механических состояниях. Как правило, если внешние нагрузки не превышают некоторой величины (зависящей от материала и вида напряженного состояния), то материал находится в упругом состоянии. При больших нагрузках могут обнаруживаться заметные остаточные деформации и даже местные треш ины. В первом случае материал переходит в пластическое состояние, во втором - в состояние разрушения. [c.98]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

Увеличение шероховатости уменьшает площадь фактического контакта, в результате чего растут местные давления, возрастают интенсивность изнашивания и опасность заедания. Увеличение шероховатости снижает контактную жесткость соединений, ведет к ослаблению соединений деталей машин с натягом и к снижению несущей способности болтовых соединений при действии переменной нагрузки. Таким образом, уменьшение шероховатости поверхности способствует увеличению износостойкости, коррозионной стойкости, объемной прочности и позволяет повысить нагрузочную способность напряженных соединений и их герметичность. Однако повышение износостойкости достигается при уменьшении шероховатости только до определенного предела. Например, для удержания масла в контакте и уменьшения изнашивания на сопряженных поверхностях создают упорядоченную (оптимальную) шероховатость. [c.278]

Объемная прочность. Формы деталей машин обычно бывают сложными. Наличие переходных сечений, канавок, отверстий (сверлении), напрессовок и других концентраторов напряжений (именуемых также надрезами) порождает концентрацию напряжений — явление, заключающееся в местном увеличении напряжений и изменении напряженного состояния в зоне резкого изменения формы детали. При этом а) наибольшее местное напряжение может значительно превышать номинальное напряжение б) местные напряжения быстро убывают по мере удаления от концентратора, их вызвавшего, иначе говоря, эти напряжения характеризуются большим градиентом. [c.21]

Одна из причин хрупкого разрушения — мартенситное превращение, сопровождающееся увеличением объема и снижением ударной вязкости. Изменение объема тела сложной формы при локальных выделениях мартенсита сопровождается возникновением дополнительных местных напряжений, часто приводящих к разрушению деталей. В связи с этим целесообразно на заводе-изготовителе подвергать воздействию низких температур все детали и узлы машин, предназначенные для работы в условиях низких температур. После такой обработки в материалах деталей закончатся все процессы структурообразования и можно будет забраковать детали, в которых возникнут при этом дополнительные напряжения. На заводе могут быть разработаны такие кон -структивные формы деталей, в которых внутренние напряжения минимальны. [c.4]

Во избежание концентрации напряжений, возникающих в местах резких изменений сечения или кривизны, а также появления местного наклепа и выбоин (возможные источники начала хрупкой трещины) необходимо правильно разработать технологию обработки ответственных деталей машин, предназначенных для работы на севере страны. [c.47]

В гл. 2 приведены данные о критериях разрушения, обобщенных диаграммах циклического деформирования и сформулированы деформационно кинетяческне способы оценки накопления повреждений в зонах и вне зон концентрации напряжений, описаны методы определения местных на пряженно-деформированных состояний в деталях машин и элементах конструкций в связи с циклическими свойствами [c.7]

В зубчатых и червячных передачах, в шариковых и роликовых подшипш1ках, в кулачковых и во многих других механизмах и узлах машин передача сил от одной детали к другой осуществляется путем непосредственного контакта этих деталей. Прн этом в контактирующих деталях возникают местные деформации и напряжения, называемые контактными. Несмотря на то что в большинстве случаев контактные напряжения, возникающие в деталях машин, весьма высоки (зачастую значительно выше предела текучести материала деталей), они не влияют на общую прочность деталей. Это объясняется тем, что контактные напряжения и деформации имеют резко выраженный местный характер, быстро уменьшаясь по мере удаления от зоны контакта. [c.308]

Концентрация напряжений. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в тех местах деталей машин, где резко нарушается их призматическая или цилиндрическая форма, например, сверления, канавки для шпонок, ступенчатое изменение размеров поперечного сечения и т. п., возникают высокие местные напряжения, значительно превышающие номинальные. Номинальными называют напряжения, определяемые по обычным формулам сопротивления материалов, т. е., в частности, при растяжении о = N IF, наибольшее напряжение при изгибе Отах = и т. Д. Явлбние возникновения высоких местных [c.317]

Предвар ительная оценка конструктивной целесообразности деталей машин с приемлемой для практики точностью часто может быть дана на основе анализа распределения нагрузки в упрощенных моделях деталей в виде стержней, дающих интегральные оценки местной напряженности. Такая схематизация реальных деталей оказывается возможной, если их деформации разделить на общие (растяжение, изгиб и т. п.) и местные и рассматривать их изолированно друг от друга она позволяет использовать простейшие уравления, связывающие перемещения точек модели с действующими на нее усилиями. [c.19]

Большую опасность представляет местная (избирательная) коррозия. Основными причинами появления местной коррозии, т. е. коррозии, охватывающей отдельные участки гозерхности деталей машин и аппаратов, являются как внутренние факторы (непостоянство структуры и свойств материала, состояние поверхности, неоднородное напряженное состояние в элементах конструкции и т. п.), так и внешние факторы, определяемые прежде всего условиями взаимодействия металла со средой (температура, давление, время, условия контактирования, состав коррозионной среды и т. п.). Для оборудования характерна местная коррозия, т. е. точечная, контактная, щелевая, пятнами и язвами. [c.10]

В заключение добавим, что понятие физического предела выносливости распространяется, по-видимому, лишь на стандартные образцы и на относительгю небольшие детали машин с тщательно отшлифованной поверхностью и при отсутствии концентраторов напряжений как конструктивных, так и технологических в виде раковин, шлаковых включений и т. п. Однако, когда речь идет о крупногабаритных деталях, в особенности таких, которые включают сварные швы, а также имеют грубо обработанную поверхность, указанный вывод может ока.заться неправильным. Дело в том, что эти и другие подобные причины технологического происхождения могут создавать неучтенную концентрацию напряжений в малых зонах, где местные напряжения оказываются достаточными для развития усталостных повреждений на протяжении 10. .. 10 циклов. Поэтому к вопросу о физическом пределе выносливости крупногабаритных конструкций и деталей машин следует всегда подходить с большой осторожностью. [c.341]

Большинство деталей машин (валы, шестерни, болты, рамы, упругие элементы и т. д.) в процессе работы подвергаются воздействию напряжений, переменных во времени. Если уровень переменных напряжений превосходит определенный предел, то в материале деталей происходит процесс постепенного накопления повреждений, который приводит к образованию субмикроскопиче-ских трещин. Длина этих трещин увеличивается, затем они объединяются, образуя первую макроскопическую трещину, под которой понимается трещина протяженностью 0,1—0,5 мм. У корня этой трещины возникает местное увеличение напряжений, называемое концентрацией напряжений, которое облегчает ее дальнейшее развитие. Трещина, постепенно развиваясь и ослабляя сечение, вызывает в некоторый момент времени внезапное разрушение детали, которое нередко бывает связано с авариями и весьма тяжелыми последствиями. Указанный процесс постепенного накопления повреждений в материале детали под действием переменных напряжений, приводящих к изменению свойств материала, образованию, развитию трещин и разрушению детали называют усталостью материала. [c.7]

На рис. III.33, а приведена конструкция пальцевой муфты с упругим диском, разработанная на кафедре деталей машин ЛПИ им. М. И. Калинина. В зоне максимальных напряжений, возникающих от передачи крутящего момента, предусмотрено местное усиление диска (бобышки). Предложен параметрический ряд пальцевых муфт с упругим диском (табл. II 1.19). Основные геометрические размеры дисков определялись при допускаемом напряжении растяжения, равном 12 кгс/см . В таблице приведены также основные параметры муфт с резино-металлическими дисками (металлические втулки привул-канизированы) — рио. III.33, б. Наибольшие напряжения в резино-металличе-ских дисках (рис. III.31), вызванные действием крутящего момента, [c.88]

Модели, полностью возпроизводящие сложную пространственную форму деталей и узлов машин, должны быть достаточно больших размеров, чтобы воспроизводить отдельные зоны сложной формы с полным соблюдением геометрического подобия с натурой. В объемных массивных деталях не представляется возможным или оказывается сложным для эксперимента раздельное воспроизведение общего напряженного состояния и местных напряжений. Например, при исследовании напряжений в толстостенных сосудах сложной конструкции должна воспроизводиться сборная модель, все части которой имеют близко расположенные жестко подсоединенные детали, псдкрепленные отверстия, переходные галтели и пр., при которых зоны местных напряжений взаимно накладываются. В этих случаях, когда нельзя уверенно выделить и воспроизвести отдельно зоны местных напряжений, необходимо исследовать напряжения на полной модели, воспроизводящей форму во всех рассматриваемых подробностях, влияющих на напряжения. Необходимые габаритные размеры таких моделей равны минимальному размеру на модели (радиус закругления, радиус отверстия, толщина тонкой стенки и т. п.), при котором могут проводиться измерения (1,5—2 мм), умноженному на отношение соответствующего габаритного размера натуры к этому минимальному размеру в натуре. [c.198]

С другой стороны известно, что хрупкое разрушение деталей машин определяется не только пониженным сопротивлением отрыву, но и пониженной способностью металла к местной пластической деформации и к перераспределению напряжений в местах их концентрации за счет местной пластической деформации. Эта последняя особенность, по С. Т. Кишкину, придается и устраняется методами обработки металла, отличными от методов повышения сопротивления отрыву, и должна учитываться в методике проверки качества металла. В исследованиях С. Т. Кишкина и др., например, сопротивление отрыву принято [110] определять по А. Ф. Иоффе (при низких температурах) или изгибом круглого диска, опертого по контуру, в то время как способность материала перераспределять напряжения оценивается путем испытания надрезанного образца на растяжение с перекосом или путем испытания надрезанного образца на изгиб. [c.100]

Наряду с конструктивными методами снижения нолп1нальных и местных напряжений существует обширный арсенал технологических способов упрочнения элементов машин (табл. 12). Наиболее распространенной является закалка деталей машин. Она обеспечивает общее упрочнение деталей, повышение их износостойкости, надежности прессовых соединений. В частности, ее разновидность — сорбитизацию — процесс с образованием структуры сорбита, эффективно используют для упрочнения крановых колес. В части увеличения усталостной прочности и износостойкости эффективны также поверхностная закалка, химико-термическая обработка, пластическое деформирование (наклеп) поверхностей и термомеханическая обработка (ТМО). Два первых процесса имеют ряд общих особенностей а) упрочнению подвергается неглубокий поверхностный слой 1материала деталей, а глубинные слон не претерпевают существенных превращений, благодаря чему металл сердцевины остается вязким, что обеспечивает высокую несущую способность детали при ударных нагрузках б) в упрочненном поверхностном слое возникают значительные сжимающие остаточные напряжения, что ослабляет влияние концентрации напряжений от внешней нагрузки и повышает сопротивление детали усталостному разрушению. [c.51]

Очевидно, что в условиях более высоких нагрузок на маятник или более остро11 опоры с меньшей площадью контакта, например шероховатого стеклянного шарика как в опытах Венстрем, основной причиной затухания окажется поверхностное деформирование или разрушение металла и определяющей величиной станет твердость Н тл. ее понижение под влиянием адсорбции или заряжения поверхности при образовании двойного слоя ионов. По аналогии с этим обстоятельством следует указать, что из адсорбционного эффекта понижения поверхностной прочности металлов сразу же следует повышение износа при трении под влиянием поверхностно-активной среды (смазки) в условиях высоких местных давлений, т. е. значительных касательных напряжений, возникающих в поверхностном слое [99]. Такое повышение износа является не вредным, а практически полезным эффектом и используется на практике для ускорения приработки (обкатки деталей машин и механизмов) и для быстрой ликвидации местных повреждений поверхностей трения, всегда вызывающих высокие местные давления (аварийная смазка). После сглаживания поверхностей в результате износа площадь истинного контакта резко возрастает, а вместе с тем убывают нормальные и касательные напряжения в поверхностных слоях. В этих условиях действие поверхностно-активной среды на внешних поверхностях проявляется как обычное смазочное действие, понижающее силу трения и износ сопряженных поверхностей. [c.200]

Инженерные расчеты деталей машин на прочность обычно бывают основаны на теории пругости, рассматривающей однородный абсолютно упругий материал, свойства которого характеризуются только модулем пругости и коэффициенто.м Пуассона. При таких расчетах не учитываются структура и текстура материала и наличие первоначальных дефектов в не.м. Не принимается во внимачие также сложная проблема остаточных напряжений. Между тем из фмзик.ч металлов хорошо известно, что свойства реальных конструкционных материалов в первую очередь определяются внутренними и поверхностными дефектами структуры металла и что эти дефекты, посторонние включения и местные нарушения сплошности оказывают решающее влияние на предельное напряженное состояние, которое, в свою очередь, определяет условия возникновения пластических деформаций или разрушения детали. [c.6]

При назначении величины допустимых напряжений не учитывают предысторию детали — влияние технологии ее изготовления и последующую историю — постепенное изменение механических свойств материала в процессе работы машины. Эти изменения могут действовать разупрочняюще и упрочняюще. Разупрочняющими факторами являются коррозия, износ и повреждение поверхности деталей, накопление микроповреждений в результате многократно-повторных нагружений, местный отпуск в результате нагрева действием циклических нагрузок. [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...