Исследование номинальных напряжений и деформаций

Уточняющие расчеты и исследования напряженно-деформированного состояния и характеристик материалов конструкции проводят с целью получения дополнительной (в том числе отсутствующей в технической документации) информации об уровне фактических номинальных и местных напряжений и деформаций, которая необходима для установления механизмов возникновения повреждений и (или) непосредственно для расчета остаточного ресурса. [c.167]

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]

Детальное исследование влияния неупругих деформаций на величину номинальных напряжений, соответствующих пределу выносливости, в связи с формой поперечного сечения и концентраций напряжений было выполнено в работе [213]. В ней было принято, что зависимость между напряжениями и деформациями может быть записана в виде [c.247]

Целью уточненных расчетов и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния и характеристик материалов является получение дополнительной (а также отсутствующих в технической документации) информации об уровне номинальных и местных напряжений и деформаций с [c.352]

Следует также учесть, что нанесение надреза на образец эквивалентно повышению фактического (действующего в вершине надреза и разрушающего) напряжения по сравнению с номинальным, вследствие чего область исследований таким путем переносится практически на вторую ниспадающую ветвь немонотонной кривой т — е, минуя области малых напряжений и деформаций. Кроме того, при малых длинах надреза со имеет место резкая зависимость раздирающей нагрузки от длины надреза (см., например, рис. 4.1.10), и незначительные колебания в Со вызывают существенный разброс результатов. [c.245]

Термические напряжения и деформации от стационарного распределения температуры. Исследования [43] с использованием электрических моделей упругого поля показали, что под воздействием распределения температуры, имеющейся на номинальном режиме (см. рис. 49), головка поршня дизеля Д50 получает, радиальные смещения по краю до 1,5 мм (рис. 84, а), а вблизи оси пальца около 0,6 мм. В осевом направлении центр днища смещается до 1,2 мм, а край — до 1,5 мм. [c.160]

Армко-железо и алюминиевый сплав Д16 испытывались на растяжение со скоростями деформирования 2—2,5 мм/с, 5,8 и 75 м/с в диапазоне температур от —193 до 500°С [54, 55]. В процессе испытания во всем диапазоне скоростей деформирования выдерживалась примерно постоянная скорость деформации е путем поддержания постоянной скорости движения активного захвата образца. Для проведения испытаний использовали образцы с укороченной рабочей частью диаметром 4 мм, длиной 10 мм с резьбовыми головками. Время увеличения скорости движения подвижной головки образца до номинальной (контролировалось по крутизне фронта упругого импульса в динамометре) примерно соответствовало времени пробега упругой волны по удвоенной длине рабочей части образца, что обеспечивало однородность напряженного и деформированного состояний материала в рабочей части образца в соответствии с условием (2.8). Химический состав и режим термообработки материалов приведены в предыдущем параграфе (см. табл. 3). Испытанные материалы имеют различную чувствительность к скорости деформации и температуре, что объясняет их выбор для исследований. [c.127]

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]

В разделе 5.3 показано, что для многих пластичных материалов такие параметры механики разрушения, как коэффициент интенсивности напряжений К и номинальное напряжение в сечении нетто не являются параметрами, описывающими скорость распространения трещины ползучести. Напротив, скорректированный У-интеграл (У-интеграл ползучести /) является таким параметром. Кроме того, установлено, что и при ползучести в случае изменения напряжения переходная скорость распространения трещины также соответствует величине J (см. рис. 5.54). В связи с этим ниже рассматривается возможность применения параметра j и для анализа распространения трещины при зависящей от времени усталости. Для исследования использовали образцы типа N -M (см. рис. 5.49, а) из нержавеющей стали 316 цикл напряжения и частота нагружения указаны на рис. 6,28, v = = 0,1 цикл/мин. Способ определения У-интеграла ползучести в этом случае (рис, 6.31) заключается в том, что деформацию в пр.о цессе полуцикла растяжения считают равной направленной деформации ползучести измеряя раскрытие центра трещины V, происходящее в период выдержки напряжения, определяют скорость раскрытия V по наклону линий на диаграмме V — t. Величину/ оценивают с помощью уравнения, аналогичного уравнению [c.216]

На основе динамической кривой растяжения было установлено и доказано, что при истинно изгибных напряжениях у мягкой стали имеет место такая же усталостная прочность, как и при испытаниях на осевое нагружение. Это исследование наводит на мысль о том, что никакого влияния размеров при изгибе не было бы обнаружено, если бы рассматривались действительные напряжения в поверхностном слое, а не номинальные напряжения. Необходимо при этом предположить, что данный материал обладает способностью выдерживать неограниченное циклическое пластическое течение без разрушения, и подтвердить это допущение тем фактом, что образцы при работе на пределе выносливости могут оставаться нагретыми лишь вследствие пластических деформаций. [c.60]

Цель этих исследований состояла в том, чтобы выяснить, возможно ли рассчитать несущую способность (определить предельные номинальные напряжения для заданного уровня деформаций) образцов с концентраторами напряжения при изгибе при многоцикловом нагружении, зная диаграммы циклического деформирования и кривые усталости в условиях линейного однородного напряженного состояния (растяжения — сжатия) и приняв в качестве критерия разрушения при одном и том же числе циклов нагружения равенство максимальных циклических деформаций при растяжении — сжатии и изгибе образцов с концентраторами. [c.263]

Эффективность оценки усилий в стержневых элементах несущих систем по данным тензометрических исследований решением системы линейных уравнений (38) в большой мере определяется точностью получаемых значений. На точность определения усилий согласно выражению (40) влияют погрешности замера напряжений и определения матрицы коэффициентов при неизвестных усилиях, а также сами значения этих коэффициентов и определяемых усилий. В свою очередь, погрешности замера напряжений связаны с систематическими и случайными погрешностями самого процесса измерения деформаций, а также несоответствием полученных напряжений их номинальным значениям. Кроме того систематические погрешности измерений можно подразделить на обусловленные классом точности измерительной аппаратуры и качеством тензометрических датчиков. [c.205]

Для исследования напряженно-деформированного состояния трубы тензодатчики в виде цепочек, состоящих из непрерывных двухкомпонентных розеток, наклеивались на наружной и внутренней поверхностях трубы и в околошовной зоне. С целью получения достаточно подробной картины распределения и перераспределения деформаций на каждом объекте испытания наклеивалось в среднем на внутренних и наружных поверхностях до 50 датчиков. При этом наибольшее количество датчиков (до 35— 40 шт) располагалось в зонах концентрации у сварных швов, а остальные использовались для определения номинальных деформаций. Измерялись как продольные, так и кольцевые составляющие деформаций. [c.152]

Основными причинами повреждения барабанов котлов являются высокие номинальные и местные (а = 2-3,5) циклические напряжения от запусков и остановов котлов накопление циклических повреждений от термических напряжений, связанных с пульсациями тепловых потоков и регулированием мощности повышенные остаточные напряжения в зонах приварки труб наличие исходных дефектов как в основном металле, так и в сварных соединениях накопление повреждений от коррозии и деформационного старения. Хрупкое разрушение барабанов паровых котлов может происходить в процессе гидро-испытаний при напряжениях Ниже предела текучести после заварки обнаруженных трещин. Для анализа прочности барабанов котлов в эксплуатации были осуществлены обширные исследования напряжений, деформаций и температур в программных и аварийных режимах, которые выявили условия образования местных упругопластических деформаций, превышающих предельные упругие в 1,5-2 раза. При испытаниях лабораторных образцов, вырезанных из серединных слоев поврежденных барабанов котлов было обнаружено незначительное (до 10%) уменьшение характеристик механических свойств предела текучести, предела прочности и относительного сужения. Было установлено, что наличие окисных пленок существенно (до 40%) снижает сопротивление циклическому разрушению. [c.74]

При таких исследованиях в системах нагружения должна быть обеспечена возможность проведения статического и циклического деформирования с варьируемыми скоростями и коэффициентами асимметрии цикла, с обеспечением выдержек при заданных деформациях или напряжениях, с автоматическими измерениями и регистрацией усилий и номинальных деформаций (см. гл. 2). Принципиальные схемы и основные характеристики испытательных установок указанного назначения (с программируемым и непрограммируемым электрогидравлическим приводом) содержатся также в работе [35]. [c.219]

В развитии механики разрушения и, в частности, в исследовании динамического распространения трещины концепция упругого коэффициента интенсивности напряжений сыграла фундаментальную и консолидирующую роль. В этом параграфе приводится формальное определение динамического коэффициента интенсивности напряжений через характеристики поля в окрестности вершины трещины, преобладающего в номинально упругом теле в процессе роста трещины. Вблизи любой точки края трещины, за исключением точек пересечения трещины с поверхностью твердого тела и угловых точек края, локальное распределение деформаций является в основном двумерным, и поля в окрестности вершины представляют собой комбинацию трещин типа 1 (плоское раскрытие трещины), типа 2 (плоский сдвиг) и типа 3 (антиплоский сдвиг). С целью ограничить исследование рассмотрением полей с конечной энергией (в конечных областях) вводится требование интегрируемости энергии деформации в любой подобласти. Кроме того, для решения поставленных задач предполагается, что ни скорость, ни направление трещины резко не меняются. [c.84]

Крышка гидротурбины Волжской ГЭС им. В. И. Ленина. Объемная модель металлоконструкции этой турбины из органического стекла, на которой проводились тензометрические исследования напряжений (см. раздел 27), была использована для проверки запаса устойчивости внутренних сжатых стоек крышки. Опасной для устойчивости нагрузкой может явиться осевая нагрузка, передаваемая от ротора при наличии момента в горизонтальной плоскости, создаваемого ротором при его торможении. Нагрузка модели производилась постоянным моментом М = аР , соответствующим наибольшему возможному в натуре, и увеличиваемой осевой нагрузкой Р , которая во избежание дополнительных горизонтальных сопротивлений прилагается через шарик с помощью рычага (фиг. I. 50). Линейность деформаций, полученных по датчикам на стойках с увеличением нагрузки Р1, показывает, что потери устойчивости в стойках не наблюдается до нагрузки, соответствующей натурной, превосходящей в два раза номинальную. Деформации в модели и натуре до этих нагрузок находятся в пределе пропорциональности. [c.92]

Для сварных соединений при наличии смещения кромок анали-тич кое определение уровня местной напряженности затруднительно и может быть использован поляризационно-оптический метод исследования напряжений на нрозрачных моделях сварных соединений. В работе [125] исследована зависимость напряженности от смещения кромок сварного шва (рис. 3.3.9, б). Здесь и в дальнейшем для характеристики местного возмущения напряженного (деформированного) состояния в зоне сварного соединения трубы со смещением кромок использовалось отношение напряжений в максимально напряженной зоне сварного шва к соответствующим величинам в безмоментной зоне (номинальные напряжения и деформации), обозначаемое условно как теоретический коэффициент концентрации. Как видно из рисунка, о- может достигать величины порядка осо = 4. [c.172]

Вместе с тем обоснование прочности и надежности деталей машин и элементов конструкций при кратковременном, длительном и циклическом эксплуатационном нагружении остается трудно решаемой в теоретическом и экспериментальном плане задачей. Это в значительной степени связано со сложностью детерминированного и стохастического анализа напряженного состояния в элементах конструкций при возникновении упругих и упругопластических деформаций и ограниченностью критериев разрушения в указанных условиях при использовании конструкционных материалов с различными механическими свойствами. Трудности, возникающие при исследовании напряжений и деформаций в наиболее нагруженных зонах в упругой и неупругой области объясняются отсутствием аналитического решения соответствующих задач в теориях упругости, пластичности, ползучести и, тем более, в теории длительной циютической пластичности. К числу решенных таким способо.м задач мог т бьггь отнесены те, в которых определяются номинальные напряжения и деформации при растяжении-сжатии, изгибе и кручении стержней симметричного профиля, нагружении осевыми уси- [c.68]

Для перехода от значений внешних нагрузок (номинальных напряжений) к локальным напряжениям и деформациям необходимо располагать в соответствии с нормами расчета энергетических конструкций на малоцикловую усталость [2] значениями кэффициен-тов концентрации напряжений (при упругих деформациях) и коэффициента концентрации деформаций К , если местные напряжения превышают предел текучести материала. Если для геометрических концентраторов напряжений типа отверстий, галтелей, выточек и т. п. такие данные в области упругих деформа ий широко представлены в работах [3, 4], то применительно к сварным соединениям строительных конструкций такая систематизация до настоящего времени отсутствует. В связи с этим были проведены исследования зон концентрации напряжений и деформаций в стыковых и угловых швах при простейших способах нагружения (растяжение, изгиб) с применением [5] методов фотоупругости и фотоупругих покрытий. При исследованиях варьировались следующие величины, характеризующие геометрию сварного шва и определяющие уровень концентрации напряжений для стыковых швов — относительная высота наплавленного металла к его ширине q e, относительная ширина шва е/5, радиус перехода р и толщина свариваемых пластин з для угловых швов — соотношение катетов, радиус перехода р и толщина з. Диапазон изменения этих параметров был выбран на основе стандартных допусков на геометрию швов, выполненных ручной дуговой сваркой плавящимся электродом, автоматической и полуавтоматической под слоем флюса и дуговой сваркой в защитных газах. Было принято, что в стыковых сварных соединениях относительная высота валика шва не превышает 0,7, а относительная ширина шва находится в пределах 0,03 е/з 3,4. С увеличением толщины свариваемых пластин относительная высота и относительная ширина шва. [c.173]

Для уточненной] оценки прочности и долговечности элементов резьбовых соединений необходимо располагать расчетными или экспериментальными данными по изменению усилий, номинальных напряжений, деформаций и температуры в шпильках и по кривым малоциклового разрушения натурных соединений или их моделей. Кроме того, проводят исследование основных механических и циклических свойств применяемых материалов с установлением соответствующих параметров деформирования и разрушения [8, 14]. Ниже приведены результаты экспериментальных исследований сопротивления деформированию и разрушению сталей 25Х1МФ и ХН35ВТ, используемых для изготовления натурных шпилек основного разъема энергетических аппаратов [8]. Испытания проводились при мягком и жестком нагружениях на гладких цилиндрических образцах 011 мм в условиях комнатной температуры на программной испытательной установке фирмы [c.201]

Для большинства машин и конструкций в связи с повторяемостью нагружения с относительно большими неупругими деформациями (около 0,5... 1%) при ограниченном числе циклов (до 10 ) развиваются длительное статическое и усталостное повреждения. Поэтому задача прогнозирования прочности и ресурса элементов таких машин и конструкций предопределяет необходимость исследования процессов малоциклового деформирования с анализом накопления как длительных статических, так и малоцикловых усталостных повреждений в их взаимодействии. Традиционные методы расчета статической и длительной статической прочности, основанные на оценке номинальных напряжений, оказываются недостаточ- [c.6]

Б соответствии с существующими зависимостями (см. табл. 1.2) по описанию скоростей распространения трещин при экспериментальных исследованиях их кинетики при циклическом нагружении по мере увеличения числа циклов N должны измеряться длина трещины I, размах номинального напряжения А(Т (для определения AKi), размах номинальной упругопластической деформации Де , размах перемещений берегов трещины Д0 (раскрытие трещины), размер пластической зоны г,. Для измерений используются различные динамометрические устройства (механические, гидравлические, упругие с датчиками сопротивления). Для измерения Де применяются механические, электромеханические, оптические, фотоэлектронные, индуктивные и другие типы де-формометров, рассмотренных в работах [34, 35, 111]. Перемещения, как указано в [34], также измеряются механическими, оптическими, электромеханическими, индуктивными, емкостными устройствами, как правило, с малыми базами (от 0,5 до 2—3 мм). Размер пластической зоны г, может быть определен с помощью интерферометров, фотоустройств с наклонным освещением, металлографических микроскопов. Для измерения длин трещин I наибольшее применение получили [35, 111] следующие методы оптические, электросопротивления, электропотенциалов, ультразвуковые, токовихревые, датчиков последовательного разрыва,. 4ц1носъемки и др. [c.219]

Если сравнить данные, приведенные на рис. 179—183, с пределами выносливости, найденными экспериментально при растяжении— сжатии и изгибе и приведенными в табл. 30, то можно сделать вывод, что для большинства исследованных материалов разница пределов выносливости на базе 10 циклов, обусловленная разницей действительных и номинальных напряжений при изгибе при наличии циклических неупругих деформаций, существенно ниже, чем это следует из результатов экспериментов. Исключением из этой закономерности являются лишь некоторые весьма пластичные аустенитные и малолегированные стали. [c.262]

B.В. Панасюком с сотр. [50] йбсуждается задача о тонкой бесконечной пластине, ослабленной равноплечей крестообразной трещиной, растягиваемой приложенными на бесконечности усилиями, перпендикулярными к линии трещины. О.Ю. Краморенко и О.В. Куликовской [51] показано распределение пластических деформаций у вершины трещины при разных номинальных напряжениях дискретным методом делительных сеток, который удобен для исследования локализованных пластических деформаций, в частности в тонколистовых конструкциях. В работе [52] рассматривается растяжение пластины [c.57]

Устойчивость соотношения (211) авторы данной книги проверяли на прямоугольных образцах сечением 10X30 мм из сплавов Д1Т и АК6 в интервале напряжений 100— 150 МПа. Обнаружилось, что указанное выше соотношение удовлетворяет пороговой величине коэффициента интенсивности напряжений К для сплава Д1Т и АК6 соответственно 8,7 и 9,0 МПа л/м7 что близко к значению /Сю для сплавов алюминия. Полученные значения характеризуют условие перехода к стадии формирования усталостных бороздок в средней части образца, где стеснение пластической деформации является наибольшим и характеризует рост трещины в исследуемых сплавах независимо от геометрии образца и уровня номинальных напряжений. В переходной зоне развития усталостной трещины в различных сплавах выявляются различные значения минимального шага усталостных бороздок (табл. 30). Это обусловлено теми обстоятельствами, что исследования проводятся на различном оборудовании, а исследователи преследуют при этом различные цели. Определение значений минимального шага усталостных бороздок представляет огромный практический интерес, так как расширяет диапазон возможных длин трещин, которые могут [c.189]

На величину запасов прочности коленчатого вала оказывают влияние упругие деформации опор в блоке, точность (ступенчатость) расточки опор, постоянное изменение относительного расположения опор из-за неравномерного износа подшипников и шеек вала. Исследованиями ВНИИЖТ было установлено, что для дизелей типа ДЮО при образовании суммарной ступенчатости по смежным опорам вала, равной 0,14 мм, запас прочности снижается на 25%, а при ступенчатости, равной 0,53 мм, — примерно в 2 раза [35]. По исследованиям, проведенным на Коломенском заводе им. Куйбышева В. В., для промежуточных колен вала при занижении опор на 0,1 мм в галтелях щек, прилегающих к заниженной опоре, переменные напряжения увеличиваются на 30,0—50,0 МПа. Проведенные измерения максимальных напряжений в галтелях ряда валов литых чугунных и стальных показали, что коэффициенты концентрации достигают Ка = 4- -5 относительно номинальных напряжений на шейке и = 2,5- -3,5 относительно напряжений в щеке. На рис. 81 показано распределение максимальных переменных изгибных напряжений в наиболее [c.156]

На Черепетской ГРЭС (номинальные рабочие параметры пара перед турбиной — давление 170 ат, температура 550° С) с котлами ТП-240 барабанного типа коррозионные повреждения под напряжением также наблюдались в конвективной части пароперегревателей котлов № 1 и № 2 в первый период эксплуатации. Конвективные пароперегреватели были изготовлены из стали 1 Х14Н14В2М(ЭИ257) в виде труб размером 32 X 5,5 мм. Изгибы труб радиусом 55 мм и 105 мм после холодной деформации термообработке не подвергались. На котле № 1 за период 1863 час эксплуатации было зарегистрировано четыре случая разрушений, на котле № 2 за 767 час — 59 случаев. Разрушения происходили исключительно в нижних изгибах малого радиуса (г = 55 мм). Трещины появлялись главным образом на внутренней поверхности труб. Металлографическое исследование показало, что трещины сначала имели межкристаллитный характер, а затем они развивались как по границам, так и по телу зерен. В этот период изгибы труб, как указано выше, не были аусте-низированы кроме того, при термической обработке они не могли свободно перемещаться. Было произведено 50 пусков котла № 1 за период 1863 час испытаний и 22 пуска котла №2 за период 757 час, что способствовало появлению повышенных механических напряжений в металле и упариванию воды в изгибах (недренируемого перегревателя). Перед первым пуском котлы № 1 м № 2 длительно промывали щелочью, а пар из барабана со значительной концентрацией щелочей конденсировался в вертикальных петлях перегревателя. После проведения аустенизации изгибов труб радиусом 55 Л1м с нагревом по методу электросопротивления разрущений такого характера уже не наблюдалось. В процессе эксплуатации не было также случаев повреждения сварных соединений труб пароперегревателей, изготовленных контактным способом. При исследовании двух контрольных стыков паропровода, не прошедших стабилизации, в одном из них, проработавшем 3500 час, была обнаружена трещина глубиной 5,1 мм у корня шва — на расстоянии примерно 5 мм от наплавленного металла. Авторы работы считают, что причина возникновения этой трещины — повышение концентрации солей и их агрессивность при упаривании конденсата между трубой и подкладным кольцом в периоды останова и пуска котла. Разрушения межкристаллит-ного характера отмечены в нескольких случаях, в том числе и в дренажных трубках и в сварных соединениях труб (размеры 219 X X 27 мм) в месте контакта поверхности трубы с подкладным кольцом. В трубе размером 133 X 18 мм, находившейся в течение года в кон- [c.342]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...