Концентрация напряжений при действии растягивающих сил

Концентрация напряжений при действии растягивающих сил [c.129]

В табл. 21 приведены результаты расчета коэффициента концентрации напряжений Ка при действии растягивающих сил в стадии установившейся ползучести. Расчет произведен по формулам (10.116), (10.446), (10.60) и (10.63) для значений т, а и Р , указанных в табл. 21. [c.158]

Прочность болтов. Расчет болтов на прочность при действии растягивающих сил производится как для гладкого стержня при одноосном растяжении. Работа болта в нарезанной части характеризуется объемным напряженным состоянием, неравномерностью распределения напряжений в сечении, наличием местных концентраций напряжений. Однако при расчете прочности от статических нагрузок не следует брать за основу величину наибольших напряжений. Опыты показали, что местные пики напряжений не оказывают существенного влияния на прочность стержня. [c.348]

Для клеевых соединений внахлестку при действии растягивающих сил коэффициент концентрации напряжений п, равный отношению максимального напряжения при сдвиге (т ах) среднему напряжению при сдвиге (т р), зависит от длины [c.205]

О и О — цилиндрические жесткости оболочки и полиуретанового кольца соответственно). Модель нагружали массовыми силами на центрифуге, и картины полос регистрировали непосредственно в процессе ее вращения. Размеры модели были несколько иные, чем в наших экспериментах (а1/7 = 0,4 a /Q=5fi). Имеющийся результат для модели без оболочки при у = 0 был совмещен с нашим, и таким образом было определено положение графика для модели с оболочкой по отношению к графику для модели без оболочки (кривая Г). Из сопоставления графиков видно подкрепляющее действие оболочки. В нижнем и верхнем положениях (а = 0 и 180°), где гибкая оболочка работает на изгиб, она лишь незначительно влияет на растягивающие напряжения в вершинах вырезов. В боковых положениях (а = 90°) оболочка работает на сжатие и существенно снижает сжимающие напряжения в вершинах вырезов. Когда расчетными являются растягивающие напряжения, модели без оболочки могут быть использованы и для оценки концентрации напряжений в моделях с оболочкой, так как дают приемлемую оценку напряжений в растягиваемых зонах. [c.77]

Бесконечная пластина постоянной толщины с отверстием под действием осесимметричного растяжения. В этом случае также имеется [ 1 ] аналитическое решение для упругопластического деформирования пластины, полученное с помощью формул для осесимметричного диска. Случай нагружения растягивающими силами на бесконечности представляет интерес с точки зрения исследования концентрации напряжений за пределами упругости. Так как радиальные напряжения на контуре отверстия равны нулю, текучесть в пластине начинается при достижении кольцевыми напряжениями предела текучести на этом контуре. С учетом коэффициента концентрации в упругой области, равного 2, получаем, что текучесть начинается при внешней нагрузке = 0,5 а , а при увеличении р вдвое, т. е. =а , несущая способность пластины исчерпывается и вся пластина переходит в пластическое состояние. Для случая материала пластины без упрочнения радиус границы Гт, отделяющей упругую область от пластической, определяется соотношением [c.213]

Для оценки запаса прочности в этом случае надо применить изложенные ранее положения теории концентрации напряжений к результатам исследования разрушения при циклически изменяющемся многоосном напряженном состоянии, описанного в разд. 7.11—7.13. Анализируя состояния стержня с выточкой, изображенного на рис. 12.18, нетрудно видеть, что опасные точки как при действии циклически изменяющейся растягивающей силы, так и при действии циклически изменяющегося крутящего момента располагаются по всей окружности у основания выточки. Взяв какую-нибудь типичную опасную точку у вершины выточки, заметим, что на элементарный объем в этой точке будет действовать растягивающее напряжение о и напряжение от кручения показанные на рис. 12.18, причем каждое из этих напряжений должно определяться с учетом соответствующего коэффициента концентрации напряжений. [c.423]

В общем же случае при наличии растягивающего напряжения и концентрации вакансий, отличной от с , суммарная сила, действующая на дислокацию, равна [c.227]

В машиностроении упрочнение наклепом получило широкое распространение благодаря работам И. В. Кудрявцева [49] и других исследователей. Повышение усталостной прочности деталей, восстанавливаемых наплавкой и другими способами и упрочненных наклепом, объясняется рядом причин повышением прочности поверхностных слоев металла и снижением их чувствительности к концентрации напряжений, уменьшением величины внутренних растягивающих напряжений вследствие суммирования с ними возникающих при наклепе напряжений сжатия, уменьшения поверхностных дефектов и др. Пластическое поверхностное деформирование улучшает такие характеристики деталей, как шероховатость поверхности, износостойкость, сопротивляемость коррозии. При пластическом деформировании благодаря взаимодействию сил, действующих в поверхностных и внутренних слоях детали, возникают напряжения различного знака в поверхностных слоях отрицательного знака — напряжения сжатия, во внутренних слоях положительного — растягивающие напряжения. Известно, что растягивающие напряжения снижают усталостную прочность деталей, тогда как сжимающие повышают ее. При одних и тех же режимах упрочнения глубина наклепа высокоуглеродистых и легированных сталей получается меньшей, чем у малоуглеродистых сталей, хотя величина остаточных напряжений у них более высокая. [c.315]

Роликовые сварные соединения в конструкциях герметичных отсеков, емкостей и т. п. могут испытывать действие не только статических, но и динамических нагрузок. Выше отмечалось, что из-за эксцентрицитета растягивающей силы статическая прочность роликовых соединений при испытаниях плоских образцов снижается с ростом толщины материала. При испытаниях на усталость это явление проявляется еще в большей степени. На фиг. 146 приведены кривые усталости роликовых соединений разной толщины. Увеличение концентрации напряжений вследствие изгиба снижает усталостную прочность образцов толщи- [c.209]

При расчете напряжений в выступах диска часто ограничиваются определением средних растягивающих напряжений от центробежных сил (в том числе и от лопаточной нагрузки), а в ряде случаев дополняют их оценкой напряжений от смятия на контактных поверхностях и условных изгибных напряжений в зубчиках, задаваясь равномерным распределением напряжений по зубцам. Однако в действительности картина напряженного состояния в выступах диска значительно сложнее. Существенные усложнения напряженного состояния происходят вследствие концентрации напряжений в пазах, неравномерного засорения монтажных зазоров, различия в коэффициентах линейного расширения металла лопаток и дисков, изгиба в осевом направлении под действием осевого градиента температур и, наконец, вибрационных напряжений, возбуждаемых от колеблющихся лопаток. Дополнительные напряжения в диске могут возникать в случае анизотропии механических и физических свойств материала. В зависимости от конструкции диска и условий работы ГТУ соотношения между действующими в разных местах диска напряжениями существенно меняются в некоторых местах дисков максимальными являются радиальные напряжения, в других -тангенциальные. Резкие пуски и остановы машины вызывают иногда столь значительные термические напряжения, что они преобладают над напряжениями от центробежных сил. При работе на пылевидном топливе засоряются монтажные зазоры в пазах дисков, в результате чего меняются условия теплопередачи от лопаток к дискам, а также жесткость закрепления лопаток. Все это влияет на напряженное состояние диска. [c.24]

При внешнем давлении, что соответствует действию кольцевой напряженной арматуры на оболочку (рис. 1.29), концентрация сжимающих сил по вертикальному сечению у шлюза снижается за счет утолщения примерно вдвое. Как и следовало ожидать, у края шлюза действуют значительные растягивающие усилия. [c.49]

Для клеевых соединений внахлестку при действии растягивающих сил коэффициент концентрации напряжений п, равный отношению максимального напряжения при сдвиге (Тщах) к среднему напряжению при сдвиге (т р), зависит от длины нахлестки /, модуля сдвига клеевой пленки О, модуля упругости склеиваемого материала Е, толщины пластины 5 и толщины клеевого шва б. Коэффициент концентрации напряжения п увеличивается с увеличением длины нахлестки и не зависит от ее ширины, медленно возрастает с повышением модуля сдвига клеевого шва, медленно уменьшается с повышением модуля упругости материала и толщины клеевого слоя. [c.205]

На практике диск турбины может работать с обратным градиентом, т. е. на режимах, при которых температура обода ниже температуры центральной части. Это вызывает растягивающие тангенциальные ов напряжения в зонах концентрации пазов, которые, складываясь с растягивающими напряжениями от центробежных сил, заметно повышают напряженное состояние обода и создают особые термомеханические условия работы материала. Цикличность этого вида нагружения, наличие концентрации напряжений определяют малоцикловый характер разрушения (/V/=1G00) турбинных дисков [22]. Циклическое нагружение в зонах концентрации замкового соединения протекает на фоне длительного статическот-о нагружения от действия центробежных сил при значительных температурных градиентах (рис. 1.8). Длительное действие градиентов температур на номинальном режиме определяет [37, 63] кинети- [c.17]

Для того чтобы понять особенности механического поведения аморфных сплавов в этой области, рассмотрим поликластерную модель полосы скольжения, предложенную Бакаем [419]. Она основана на представлении аморфных твердых тел в виде ансамбля поликластеров. Предполагается, что границы кластеров обладают тем же атомным строением, что и слои скольжения. Однако в силу случайной ориентировки кластеров и их произвольной формы сквозная трансляционно-инвариантная межкластерная граница отсутствует. С другой стороны, сдвиг по поверхности, отвечающей однородным сдвиговым напряжениям, невозможен без разрывов связей по кластерным границам. Поэтому скольжение происходит вдоль тех участков кластерных границ, где касательные напряжения достигают критического уровня (при этом разрывы происходят в местах концентрации нормальных к границе растягивающих напряжений). Поэтому негомогенная пластическая деформация путем сдвига в случае аморфных сплавов (мезоуровень) в соответствии с моделью сопровождается микроразрушениями под действием нормальных напряжений (микроуровень). [c.299]

С целью иллюстрации использования коэффициентов концентрации усталостных напряжений (коэффициентов снижения прочности) при исследовании одноосного напряженного состояния рассмотрим стальной стержень диаметром 0,5 дюйма, нагруженный циклически действующей растягивающей продольной силой, величина которой меняется от О до 10 ООО фунтов. Как показано на рис. 12.17, стержень имеет кольцевую выточку полукруглого очертания радиуса 0,05 дюйма. Материал стержня — сталь AISI 4340 с пределом прочности 150 000 фyнт/дюйм пределом текучести 120 000 фунт/дюйм и удлинением 15% на базе 2 дюйма. Требуется определить срок службы этого стержня. [c.419]

Энергетические затраты на продвижение трещины в хрупких материалах практически полностью сводятся к работе преодоления сил сцепления атомов (молекул), т. е. сил, определяющих локальную прочность материала. При постоянной, или монотонно возрастающей нагрузке в материале создается такое распределение нормальных растягивающих усилий, что вдоль кромки трещины напряжения оказываются повышенными. Концентрация напряжений особенно велика, у вершины трещины (радиус ее закругления очень мал — порядка радиуса атома). Когда локальные напряжения превышают локальную прочность материала у вершины трещины, может начаться катастрофически быстрой рост трещины вплоть до полного разрушения материала детали. Обычно резкое ускорение распространения трещины возникает после того, как длина трещины достигает критического значения /кр- Эта длина связана с нормальным напряжением сгкр, действующим перпендикулярно плоскости трещины формулой [c.87]

Микромеханизмы разрушения и сопутствующие им эффекты при испытании композиционного материала на длительную прочность. Развитие разрушения исследуемых композитов на микроструктурном уровне, как правило, начинается с разрывов отдельных волокон. Следует заметить, что разрушению волокон предшествует накопление повреждений на субмикроструктурном уровне как внутри волокон, так и на границах [160, 161]. В данном случае эти эффекты непосредственно не рассматриваются и не моделируются на ЭВМ, как в работах [136, 138], но предполагается, что их действие может приводить к разупрочнению волокон и снижению прочности их связи с матрицей с течением времени. В силу разброса прочностных свойств волокон разрушение отдельных волокон в композите может происходить уже в процессе приложения нагрузки. Разрывы отдельных волокон вызывают концентрацию напряжений в локальных областях композита, и дальнейшее развитие разрушения в материале, находящемся под действием постоянной растягивающей нагрузки, в большей степени связано с процессами, развивающимися в этих дефектных областях, в частности с уменьшением несущей способности концевых участков разрушившихся волокон по мере релаксации касательных напряжений в матрице или с развитием процессов отслоения разрушившихся волокон от матрицы. Процессы релаксации напряжений в дефектных местах и процессы отслоения разрушившихся волокон от матрицы могут быть алгоритмизированы на основании проведенных исследований процессов перераспределения напряжений (см. гл. 2, разд, 7) и сопутствующих им динамических эффектов (см. гл. 3, разд. 5). [c.224]

Концентрация напряжений. Влияние вы точек и пороков. Хорошо известно, что острые входящие углы и выточки в телах, находящихся нод нагрузкой, вызывают разрушение вследствие возникновения вблизи них концентрации напряжений. Концентрация напряжений особенно опасна в хрупких упруго напряженных аморфных материалах, но она вызывает преждевременное разрушение также и в пластичных поликристаллических металлах при быстро возрастающих нагрузках или при низких температурах, если напряжения являются растягивающими. Может быть, менее известно то, что наличие некоторых особых точек в поле напряжений способно повести к разрушению путем сдвига материала, находящегося под действием сжимающих напряжений. Возникновение таких особых точек в поле напряжений допустимо ожидать в углах призматических образцов илп у контура торцов цилиндров, если они сжаты в осевом направлении между жесткими нажимными плитами так, что обусловленные давлением плит силы трения предотвращают поперечное расшпрение сжатого материала. Особые точки в поле напряжений возникают потому, что касательные напряжения на свободных гранях [c.219]

Верхний знак перед 2 в формуле (2.43) соответствует растягивающему напряжению в точке А, расположенной на внутренней стороне неразрезной части пружины, нижний — сжимающему напряжению в точке А на внешней стороне. Подставляя при заданном ij) в левую часть формулу (2.43) экспериментальные значения напряжений, расположенных на г = 76 мм, с внутренней стороны пружины (ст(р) и с наружной (ate), получили систему двух линейных неоднородных уравнений. В результате совместного решения этих уравнений вычислены коэффициенты концентраций напряжений fei и йг, которые при данном виде нагружения пружины не зависят от угла поворота сечения пружины. Так, при действии силы Рвык 1 = 1>21, 2=1,7 при нагружении силой Рнж fei = 1,21, 2= 1,41. Из сопоставления этих коэффициентов следует, что более опасно нагружение Рвык, соответствующее выключенному сцеплению. Необходимо учитывать, что коэффициенты концентрации были определены по напряжениям в точках, расположенных на некотором расстоянии от концентратора напряжений. Напряжения в месте концентратора, у кромки выреза (см. рис. 2.13), будут значительно больше. Введение фасок у кромки вырезов (радиусы закругления) позволяет вырезать те точки, в которых могли бы возникнуть весьма большие напряжения. Многочисленные поломки разрезных тарельчатых пружин сцеплений показали, что их разрушение происходит именно по сечению /—/ (см. рис. 2.13), т. е. в месте концентрации напряже- [c.120]

Разрывность величины q на краях участка, загруженного касательными усилиями, приводит к совершенно другим эффек-jaM. Наличие логарифмического члена в выражении (2.31а) приводит к бесконечным значениям напряжения сжимающего в точке Ol и растягивающего в О2 (рис. 2.9). Нормальные перемещения поверхности в соответствии с соотношениями (2.32) и (2.30а, с) непрерывны, однако есть разрывы наклона поверхности в точках Oi и Ог- Концентрация напряжений, связанная с особенностями в точках О, и О2, несомненно, играет роль в формировании усталостных повреждений поверхностей, подверженных действию осциллирующих сил трения. Это явление называется усталостью при фреттинге (fretting fatigue). [c.37]

Методом конечного элемента можно непосредственно рассчитывать участки оболочки со шлюзом. В качестве примера на рис. 1.28 и 1.29 показано распределение усилий по вертикальному и горизонтальному сечениям в оболочке, проходящим через ось шлюза, от продольных сил преднапряжения сооружения 10 000 кН/м (интенсивность обжатия бетона — 8,33 МПа) и его кольцевого обжатия внешним давлением 5,2 МПа. В расчете рассматривалась цилиндрическая оболочка с радиусом срединной поверхности, равным 23,1 м, толщиной стенки 1,2 м, увеличенной в зоне шлюза диаметром 3 до 2 м. При определении в вертикальном сечении усилий Оу, направленных перпендикулярно к направлению нагрузки, рассматривались три варианта решения оболочки без утолщения у шлюза с утолщением, расположенным симметрично срединной поверхности с утолщением с внешней стороны. При отсутствии утолщения максимальные растягивающие напряжения, действующие перпендикулярно к нагрузке, равны интенсивности обжатия, рис. 1.29, а при увеличении толщины оболочки симметрично с двух сторон максимальные напряжения растяжения (Ту соответственно снизились при размещении утолщения с наружной стороны максимальные растягивающие напряжения сгу, действовавшие по центру утолщения, составляли 6,8 МПа, т. е. уменьшились по сравнению с напряжениями для оболочки без утолщения незначительно. Усилия в направлении нагрузки по этому сечению при симметричном и несимметричном размещениях утолщения были близки между собой. Характер распределения в вертикальном сечении моментов, действующих в вертикальном направлении, соответствует моментам при внецентренном сопряжении двух цилиндрических оболочек. Из рисунка видно также, что концентрация максимальных сжимающих напряжений, действующих по горизонтальному сечению в направлении нагрузки, вследствие утолщений снизилась в два раза. [c.49]

Теория декогезии металла иод действием раствореииого водорода или теория максимальных трехосных напряжений относится к хрупкости высокопрочных сталей при малой абсорбции водорода. Согласно этой теории, водород диффундирует в места концентрации упругих растягивающих папряжепий и снижает силы взаимного иритяжения ионов металла в кристаллической решетке. Наконление дислокаций и зарождение трещины обычно происходит на границе упругой и пластической деформации. [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...