Расчеты в области концентрации напряжений

Расчеты в области концентрации напряжений [c.158]

На рис. 5.3 показана типовая структурная схема расчета диска с помощью МКЭ. Выбор размеров сетки элементов влияет на точность решения. Уменьшая размер сетки в осесимметричной задаче, мы приближаемся к точному решению. Однако увеличение числа узлов резко увеличивает потребную память и время счета. Поэтому к выбору густоты сетки следует подходить рационально. В местах резких градиентов (изменений нагрузки, температурного поля, геометрических параметров) сетка должна быть более густой. Обычно используют следующий прием. Проводят расчет всего диска с достаточно крупной сеткой, а затем выделяют области, требующие уточненного расчета. На внутренней границе задают граничные условия (силы или перемещения), найденные из предыдущего общего решения. Такой прием используют для расчета в местах концентрации напряжений. Этот подход позволяет, в частности, сочетать МКЭ с другими более простыми ме- [c.164]

Наиболее полно теоретические и прикладные проблемы, касающиеся усталости материалов рассмотрены в работах В. С. Ивановой, С. В. Серенсена, И. В. Кудрявцева, В. Т. Трощенко, Л. М. Школьника и др. Выполненные разработки привели к значительным достижениям в области прогнозирования надежности и долговечности изделий, эксплуатируемых при циклическом нагружении. Однако многие вопросы остаются нерешенными. Во-первых, не выявлена до конца физическая природа усталости материалов, во-вторых, не известно точное распределение нагрузки в узлах конструкций, в-третьих, отсутствуют достаточно точные способы расчета действительных коэффициентов концентрации напряжений, в-четвертых, не ясно влияние масштабного и других факторов, снижающих циклическую прочность материала [45]. [c.29]

Целью испытания на усталость образцов с надрезами, выточками, галтелями и отверстиями является определение сопротивления материала разрушению в условиях неравномерного распределения напряжений у поверхности, В расчете на прочность, а также при тензометрировании деталей, имеющих концентраторы напряжений, определяются номинальные напряжения. Максимальные напряжения, действующие в зоне концентрации напряжений в трех главных направлениях Oi, 02, 0з, могут быть во многих случаях определены расчетом в упругой области. [c.72]

Расчеты на ЭВМ, проведенные в сварочной лаборатории МВТУ им. Н. Э. Баумана, показали, что при возрастании нагрузок происходит выравнивание деформаций и снижение концентрации напряжения. На рис. 2.52 приведены распределения напряжений в лобовых швах при средних напряжениях в минимальных сечениях, равных пределу текучести (рис. 2.52, а, б), и в момент начала разрушения швов (рис. 2.52, в, г). Из рис. 2.52, а, б видно, что области концентрации напряжений располагаются у корня шва (точка А) и по линиям перехода от шва к соединяемым деталям (точка В на рис. 2.52, а и точка С на рис. 2.52, б). [c.73]

При проведении расчетов моменты времени, для которых определяются упругие напряжения, задавались неравномерно, поскольку недостаточность моментов времени в области максимума напряжений может приводить к получению завышенных запасов прочности. Следует отметить, что для разных моментов времени упругий коэ ициент концентрации а заметно отличается, так как при различных температурных полях и одинаковых оборотах напряженное состояние в зоне концентрации различно. [c.508]

В этом отношении значительно большими возможностями обладает метод конечного элемента [88]. В основу этого метода положено расчленение рассматриваемой области на отдельные элементы простой геометрической конфигурации, причем достаточно широкие возможности открываются уже при введении в расчет элементов прямоугольной и треугольной формы. Сочленение элементов осуществляется в узлах, в которых полностью удовлетворяются условия равновесия и неразрывности перемещений. Разрезание рассматриваемой области приводит к кажущемуся нарушению условий неразрывности перемещений на участках между узлами, в значительной степени компенсируемому предположением о линейном законе изменения напряжений в любом сечении элементарного элемента. Это обусловливает наложение на деформации элемента сильно ограничивающих их связей, которые, с одной стороны, имеют тенденцию улучшить условия соблюдения неразрывности деформации, а с другой,— не вызывает концентрации напряжений в узловых точках. [c.115]

В методиках расчета, разработанных Институтом машиноведения АН СССР, сделан ряд допущений и упрощений, позволяющих выполнить расчет прочности и долговечности в рамках инженерных возможностей — с использованием аналитических зависимостей для кривых малоциклового разрушения, базовых статических и циклических свойств материала и схематизированных режимов эксплуатационного нагружения. Расчет местных напряжений и упруго-пластических деформаций проводится на базе коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в упругой области. Эти коэффициенты устанавливаются по теоретическим коэффициентам для заданных уровней номинальных нагружений с учетом сопротивления материалов неупругим деформациям при статическом и циклическом нагружении. Нестационарность режимов нагружения в инженерных расчетах учитывается по правилу линейного суммирования повреждений. Расчеты выполняются для стадии образования трещины в наиболее нагруженных зонах рассматриваемых элементов конструкций. [c.371]

Гипотезы, объясняющие ослабление эффективности концентрации напряжений по сравнению с тем, которое должно вытекать из распределения напряжений в упругой области, и зависимость коэффициентов k , kj от ряда факторов (размеров, свойств материала и т. д.), высказанные различными авторами, не позволяют пока вычислять значения этих коэффициентов для различных случаев расчетной практики исходя из первичных свойств металла. Поэтому для расчета деталей машин следует использовать экспериментальные данные, применяя в случае необходимости интерполяцию. [c.670]

Использование представленного соотношения правомерно, начиная с расстояния не менее 1 мм от поверхности, когда влияние концентрации напряжений у поверхности отверстия пренебрежимо мало на начальном этапе роста трещины. Вместе с тем в этом случае в расчете эквивалентного напряжения интегрально учитывается влияние всех процессов упрочнения и разупрочнения материала в связи с развитой пластической деформацией в области малоцикловой усталости уже в первом цикле приложения нагрузки. Следует подчеркнуть, что выявленные в эксплуатации трещины по своему размеру (в пределах 1 мм) и по характеру возрастания шага усталостных бороздок (линейная зависимость от длины) относят к малым трещинам. Для них точнее и корректнее использовать понятие не напряжения, а размаха деформации или /-интеграла в связи с развитой пластической деформацией (см. главу 5). Вместе с тем для оценки относительных характеристик реализуемого процесса в эксплуатации и при проведении стендовых испытаний представление об эквивалентном напряжении остается по-прежнему корректным. Это связано с тем, что независимо от того, каким образом реализовано нагружение материала, рассматриваемой величине шага усталостных бороздок ставится в соответствие единственное значение именно эквивалентного коэффициента интенсивности напряжения. Его величина полностью определяется эквивалентным напряжением. [c.550]

Чтобы получить амплитуду напряжения в зоне S у вершины трещины, необходимо определить напряжения и на растянутой, и на сжатой стороне зоны б. При определении напряжений на сжатой стороне предполагаем, что после снятия растягивающей нагрузки трещина не закрывается полностью. Такое предположение реально и основано на результатах испытаний на усталость при симметричном растяжении-сжатии плоских образцов с концентратором напряжений из крупнозернистого чистого железа. Испытания показали, что поверхности макроскопической усталостной трещины, возникшей и развившейся на некоторое расстояние от вершины надреза, не контактируют друг с другом, если не приложена внешняя нагрузка, т. е. усталостная трещина имеет ограниченную ширину. Аналогичное явление можно наблюдать и при испытании образцов на усталость при изгибе с вращением. Таким образом, в начальный момент приложения сжимающей нагрузки возникает концентрация напряжений сжатия у вершины трещины. При увеличении сжимающей нагрузки трещина закрывается и концентрация напряжений от нее исчезает. Однако существует еще концентрация и от наружного исходного надреза. Результирующее напряжение в области вершины трещины (см. рис. 27, б) распределяется более плавно. Для удобства расчетов можно предположить, что в случае, когда небольшая уста- [c.60]

Исследование циклического разрушения в упруго-пластической области, имеющего актуальное значение для энергетического, транспортного, строительного оборудования и ряда других отраслей, основывались прежде всего па изучении кинетики напряженного состояния по мере накопления числа циклов на основе свойств диаграмм циклического деформирования. Были установлены в силовом и деформационном выражении условия возникновения либо усталостного, либо квазистатического разрушения, предложены соответствующие схемы расчета для эластичного и жесткого нагружения. Показаны особенности влияния циклических пластических свойств на эффект концентрации напряжений для этого случая сопротивления усталостному разрушению. Применительно к циклическому деформированию от повторного нагрева и охлаждения малоцикловое термоусталостное разрушение бы.ло описано соответствующими кривыми усталости в деформационном выражении, полученными для данного температурного перепада, показана применимость критерия октаэдрических напряжений для плоского напряженного состояния в этом случае. [c.42]

В соответствии с нормами оценка прочности корпусных конструкций проводится, в частности, по такому предельному состоянию, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению. При проведении поверочного расчета (см. гл. 2), позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции, напряжения рассчитываются, кж правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала. Местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. [c.129]

За пределами упругости, при отсутствии упрочнения, интенсивность напряжений во всех точках пластической области равна пределу текучести материала. Поэтому, если определить теоретический коэффициент концентрации напряжений как отношение эквивалентных напряжений, то величина его для принятого отношения = 0,8 равна обратному значению этого отношения, т. е. 1,25. Если же теоретический коэффициент концентрации напряжений определять как отношение наибольших главных напряжений, то его величина будет в соответствии с расчетом равна 1,43. Таким образом, независимо от способа определения эффективного коэффициента концентрации величина его уменьшается с развитием пластических деформаций [1]. [c.214]

Если расчет выполняется по приведенным номинальным напряжениям, то вычисление значений характеристик местных напряжений и деформаций осуществляется на основе уточненного определения величин коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в упругопластической области по зависимостям, приведенным в гл. 7 [12]. [c.262]

Для более сложных нестационарных режимов механического и теплового нагружения в неупругой области, характерных для большого числа рассмотренных выше конструкций, имеющих различные зоны концентрации напряжений, проведение уточненных расчетов с полным отражением кинетики напряженно-деформированных состояний и критериальных характеристик по рис. 12.2 остается пока трудноразрешимой задачей даже при использовании ЭВМ современных параметров. В связи с этим определение малоцикловой прочности и ресурса рассмотренных в гл. 2—10 элементов конструкций должно осуществляться на основе комплексных расчетно-экспериментальных методов, указанных в гл. 1 и в 1 гл. 12. В инженерных расчетах на стадии проектирования обоснование прочности и ресурса можно осуществлять с применением методик, изложенных в гл. 11. [c.269]

При высокой температуре материалы почти всегда достаточно вязкие и не подвержены хрупкому разрушению. В этих случаях при конструировании должен учитываться рост трещин, возникших в результате ползучести, поэтому необходимо знать действующий механизм ползучести. При ползучести в пластической области, когда величина п численно больше 3, дефекты быстро округляются, поэтому влиянием концентрации напряжений можно пренебречь и время службы изделия может быть предсказано расчетом напряжений в оставшемся сечении. Когда ползучесть реализуется за счет диффузии вещества по границам зерен, и величина п численно равна 1, дефект растет в зависимости от интенсивности напряжения согласно закону [И] [c.45]

В теориях упругости, пластичности и ползучести используются по возможности точные или достаточно строгие методы аналитического решения задач, что требует привлечения специальных разделов математики. Получаемые здесь результаты позволяют дать методы расчета более сложных конструктивных элементов, например, пластин и оболочек, разработать методы решения специальных задач, таких, например, как задача о концентрации напряжений вблизи отверстий, а также установить области использования решений сопротивления материалов. [c.7]

Более простым и в то же время достаточно точным для инженерных расчетов оказывается использование интерполяционных зависимостей, связывающих коэффициенты концентрации напряжений и деформаций в упругой и неупругой областях деформирования. Это имеет практическое значение в связи с тем, что именно максимальные местные деформации в зонах концентрации определяют сопротивление длительному малоцикловому и неизотермическому нагружению, а знание полей деформаций всей детали не является обязательным. [c.186]

При решении нелинейной краевой задачи для зоны концентрации используют аналитические, численные и экспериментальные методы. Эти методы яв-ляются весьма трудоемкими и поэтому в инженерных расчетах наиболее эффективны приближенные аналитические решения, связывающие теоретические коэффициенты концентрации аа и коэффициенты концентрации напряжений Ка И деформаций Ке в неупругой области [c.166]

Корпуса современных энергетических установок [1—3] представляют собой ответственные и сложные конструкции, к надежной работе которых предъявляются специальные требования. В соответствии с нормами [4] оценка их прочности проводится по таким предельным состояниям, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению, появление макротрещин при циклическом нагружении, разрушение (вязкое и хрупкое) и др. При проведении поверочного расчета, позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции и определить допускаемое число циклов нагружения и ресурс эксплуатации. Напряжения рассчитываются, как правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. При этом для удобства выполнения расчетов, принятых в инженерной практике, вместо упруго-пластических деформаций рассматриваются условные упругие напряжения, равные произведению этих деформаций на модуль упругости [4]. [c.75]

В некоторых случаях коэффициент концентрации напряжений определяют с учетом пластических деформаций в зоне краевого эффекта. Такое решение дает более полное представление о распределении напряжений в реальном днище по сравнению с решением в упругой области, но оно все же не устраняет основного недостатка самого подхода к расчету днищ по допускаемым напряжениям невозможность правильно оценить работоспособность днища из пластичного материала. [c.376]

Перспективным является использование численных методов расчета напряженного состояния в зонах концентрации, например, метода конечных элементов (см. гл. 5), если эти методы применяют в сочетании с соответствующими методами пластичности и ползучести, учитывающими историю нагружения. Для оценки концентрации при статическом нагружении этот метод себя оправдывает, давая достаточно хорошее совпадение с теоретическими коэффициентами концентрации [77, 113]. Однако в случае циклического нагружения, в том числе и термического, возникают трудности, связанные с выделением критической области, нелинейностью условий на границах этой области, обеспечением достаточной точности решения, выбором соответствующих критериев разрушения. [c.141]

К числу классических исследований в области концентрации напряжений следует отнести работу Г. Нейбера (114]. Используя функцию напряжения, выраженную через три бигармопнческие функции, г. Нейбер построил решение для расчета концентрации напряжений в условиях плоской н пространственной задач. (Необходимо отметить, что общее решение задачи теории упругости в упомянутой выше форме рапее Нейбера получено П. Ф. Папко-вичем (120 .) [c.9]

В основных нормативных документах, используемых в настоя-гцее время на стадии проектирования (см. гл. 1), предусматривается расчет тонкостенных металлических оболочек на действие статических нагрузок. Однако в действительности в процессе эксплуатации такие конструкции подвергаются многократным повторно-статическим и нерегулярным циклическим воздействиям, вызванным периодическим накоплением и опорожнением резервуаров и сосудов, профилактическими осмотрами и ремонтами конструкций, периодическим изменением давления в газгольдерах, магистральных трубопроводах, химических аппаратах. Поскольку в области краевого эффекта, в зонах концентрации напряжений (вблизи патрубков, штуцеров, фланцевых и других видов соединений) пластические деформации развиваются при относительно низких номинальных напряжениях, то циклическое пластическое деформирование приводит к возникновению в этих зонах усталостных трегцин при весьма малом числе циклов нагружения, составляющем 10 —10 . [c.135]

Для пластических материалов вопрос о прочности в условиях концентрации напряжений также далеко не прост. Если разрушению предшествует значительная пластическая деформация в тех местах, где напряжения по расчету особенно велики, то материал перейдет в пластическое состояние, образуются пластические зоны. Напряженное состояние будет пространственным, сложным для его изучения нужно решать пространственную задачу теории пластичности, что удается лишь в немногих случаях. Экспериментальные методы определения напряжений в пластической области весьма сложны, и соответствующие измерения крайне немногочисленны. Таким образом, первая трудность состоит в нахождении величин напряжений при переходе за предел упругости. Вторая трудность заключается в установлении критерия прочности при сложном пластическом напряженном состоянии. Мы вернемся к этим вопросам в главе XVII, предварительно рассмотрев общую теорию напряженного состояния и общие законы пластичности, а пока ограничимся грубой трактовкой вопроса на базе элементарных представлений. [c.69]

Согласно этому методу,, частично упорядоченную реальную струк-туру армированного материала заменяют некоторой моделью, состоящей из периодически чередующихся в пространстве компонентов материала. Расчет упругих констант такой модели состоит в решении граничной задачи для многосвязной области. К настоящему времени результаты получены в основном для моделей однонаправленных волокнистых структур, в работе [10] решение представляется в виде ряда по эллиптическим функциям комплексного переменного. Численная реализация с применением ЭВМ позволила уточнить расчетные значения упругих констант композиционных материалов при различной геометрии укладки волокон в поперечном сечении однонаправленного материала. Одновременно выявлено влияние укладки на коэффициент концентрации напряжений в сплошных и полых волокнах. [c.55]

Для определения коэффициентов концентрации напряжений в упруго-пластической области необходимо знать кривую деформирования материала. Методика расчета значения коэффициентов концентрации для указанного случая предложена Л. Б. Гецовым >[28]. [c.131]

Результаты испытаний на усталость позволили построить зависимости пределов выносливости по трещинообразованию и разрушению от остроты надреза для средне- и низкоуглеродистой сталей при изгибе с вращением и кручении (рис. 19). Эти зависимости подтвердили теоретический вывод о том, что напряжения, необходимые для развития усталостной трещины в зоне существования нераспространяющихся трещин, не зависят от остроты надреза. Из полученных зависимостей были определены пределы выносливости гладких образцов Or и тд, максимальные напряжения Стдкр и тнкр, при которых еще возможно существование нераспространяющихся усталостных трещин, и максимальный эффективный коэффициент концентрации напряжений Кат- Далее по формулам (4) и (5) были подсчитаны значения т и Какр- Анализируя результаты этих расчетов (табл. 4), можно сделать вывод, что совпадение параметров, определяющих область существования нераспространяющихся усталостных трещин, полученных теоретически и экспериментально, оказалось достаточно хорошим. [c.45]

В настоящее время существует ряд таких предложений по оценке напряжений и деформаций в упругопластической области. Наибольшее распространение получают соотношения, разработанные в [26, 27], а также уточнение этих зависимостей, предложенное в [28]. На рис. 18 приведены вычисленные на основе интерполяционного соотношения Нейбера Ks К = аа значения коэффициентов концентрации напряжений Ks и деформаций Kg, для полосы с отверстием (обд = 3) в зависимости от числа циклов для стали Х18Н9 при 650° С. Эти коэффициенты получены расчетом по изохронным кривым с учетом измерения асимметрии от полу-цикла к полуциклу [29]. Как отмечалось выше, для рассматриваемой стали стабилизация диаграммы деформирования наступает [c.57]

Более простым и достаточно точным для инженерных расчетов является метод, основанный на использовании интерполяционных зависимостей, связьшающих коэффициенты концентрации напряжений и деформаций в упругой и неупругой областях деформирования. Этот метод имеет практическое значение, поскольку именно максимальные местные деформации в зонах концентрации определяют сопротив-леьше длительному малоцикловому и неизотермическому нагружению. [c.22]

Более простое и в то же время достаточно точное для инженерных расчетов решгние дает использование интерполяционных зависимостей между коэффициентами концентрации напряжений и деформаций в уп-pjo-ой и неупругой областях деформирования. Эти зависимости имеют большое практическое значение, поскольку именно максимальные местные деформации в зонах концентрации определяют сопротивление мало цикловой усталости при длительном и неизотермическом нагружении (не всегда необходимо знать поля деформаций для всей детали). [c.88]

Результаты упругого расчета свидетельствуют о том, что теория оболочек в общем правильно описьтает поле термоупругих напряжений для областей, непосредственно примыкающих к зонам концентрации напряжений и учитывает влияние краевого эффекта. Сопоставление кривых распределения напряжений, построенных по результатам расчета с помощью теории оболочек (штриховые линии на рис. 4.26) [c.191]

Значительные возможности в использовании методов строительной механики в расчетах напряженных состояний осесимметричных несущих элементов ВВЭР открьшаются в связи с расширением применения вычислительной техники в практике проектирования. Матричная запись и решение соответствующих дифференциальных уравнений на ЭВМ позволили в компактной и единообразной форме при сравнительно небольших затратах машинного времени (измеряемого десятками секунд) получать распределение напряжений в таких сложных зонах корпусов реакторов, как фланцевое соединение главного разъема [9, 10, 12]. В таком расчете представляется возможным учесть ступенчатое изменение толщин, несовпадение средних радиусов оболочек, условия взаимодействия между элементами. Увеличение числа сопрягаемых элементов и уменьшение их высоты (до долей толщин) позволяет заменить сложный профиль в зоне сопряжения ступенчатым и получить напряжения, характеризующие концентрацию напряжений. Вводя в такие расчеты интегральные функции пластичности или переменные параметры упругости, можно получить данные о перераспределении напряжений в упругопластической области [12, 15]. [c.35]

Другим важным вопросом обеспечения прочности и ресурса атомных реакторов, не получавшим отражения в традиционных расчетах энергетических установок по уравнениям (2.1) —(2.3), являлся анализ сопротивления деформациям и разрушению при циклическом нагружении [2,5-7,16]. Как следует из данных гл. 1, в процессе эксплуатации атомных реакторов число циклов нагружения на основных режимах изменяется в достаточно широких пределах - от (2- 5) 10 при гидроиспытаниях до (1 2) Ю при программных изменениях мощности и до 10 —10 с учетом вибро-нагруженности. Систематические исследования прочности в этом диапазоне числа циклов были начаты применительно к энергетическим установкам в середине 50-х годов, а в середине 60-х годов были сформулированы основные (преимущественно деформационные) критерии разрушения и свойства диаграмм циклического деформирования [17,18 и др.]. По опытным данным, полученным на лабораторных образцах, было показано, что при числе циклов до 10 циклические пластические деформации оказываются сопоставимыми (в диапазоне числа циклов 10 —10 ) или существенно большими (в диапазоне числа циклов 10 -5 10 ), чем циклические упругие деформации. При этом в зависимости от типа металлов и условий нагружения (с заданными амплитудами деформаций или напряжений) пластические деформации по мере увеличения числа циклов могут возрастать (циклически разупрочняющиеся металлы), уменьшаться (циклически упрочняющиеся металлы) или оставаться постоянными (циклически стабильные металлы). Указанные особенности поведения металлов при циклическом упругопластическом деформировании обусловливают нестационар-ность местных напряжений и деформащ1Й в зонах концентрации при стационарных режимах внешних нагрузок. Для малоцикловой области уравнения кривых усталости и сами кривые усталости при числах циклов 10 —Ю представлялись не в амплитудах напряжений (как для обычной многоцикловой усталости при числах циклов 10 —10 ), а в амплитудах упругопластических деформаций. [c.40]

Большой порядок систем уравнений, вызванный подробной дискретизацией области, и большая ширина полосы ненулевых коэффициентов, вызванная разветвленным характером геометрии расчетной области, могут при ограниченной разрядности ЭВМ привести к накоплению недопустимой погрешности. Примером такой разветвленной конструкции является патрубок в сосуде, содержаший отвод внутрь сосуда (рте. 3.6, а). Для расчета вариационно-разностным методом, рассмотренным вьппе для задач концентрации напряжений, была построена сеточная область, показанная на рис. 3.6, б. Соответствующее число уравнений равно 2413, ширина полосы — 55. Расчет выполнялся на ЭВМ соответственно с 12- и 7-разрядными числами. Погрешюсть расчета контролировалась по величине возникающей в месте закрепления опорной реакции, а также путем проверки по результатам расчета условий равновесия в сечениях тонкостенных участков патрубка. Если в первом случае оцененная таким образом погрешность в величине напряжений не превьпыала 1-2%, то во втором случае все результаты расчета оказались далекими от правильных. [c.56]

В последние годы для анализа напрнжений и деформаций в атомных реакторах интенсивно развиваются вычислительные методы с использованием ЭВМ [4, 7, 11 и др.]. Это в первую очередь относится к матричному методу теории пластин и оболочек, методу конечных элементов (МКЭ), методу конечных разностей (МКР). Первый из указанных методов позволяет достаточно точно и быстро рассматривать корпусные осесимметричные конструкции (зоны фланцев, днищ, крышек, нажимных колец) с широкой вариацией условий механического и теплового нагружения и выходом в неупругую область деформаций. Метод конечных разностей использовался для решения контактных задач в области главного разъема корпусов ВВЭР. Наибольшее распространение в инженерной практике в СССР и за рубежом получает метод конечных элементов. Этот метод является достаточно универсальным как для зон с относительно невысокой неоднородностью термомеханических напряжений, так и для зон с высокой концентрацией напряжений (в том числе щелевые сварные швы и дефекты типа трещин). В методе конечных элементов получает отражение одновременное решение тепловой задачи и задачи о напряженно-деформированном состоянии. Наиболее эффективно применение МКЭ для плоского и осесимметричного случая, когда в расчет может быть введена неоднородность механических свойств и стадия неупругого деформирования. Решение трехмерных задач методом конечных элементов сводится в основном к анализу пространственных относительно тонкостенных конструкций, а также к рассмотрению объемных напряженных состояний в ограниченных по размерам зонах (например, зона присоединения толстостенного патрубка к толстостенному корпусу). [c.42]

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]

Обзорная работа Ч. Роэдера и Лж. Стентона [247] содержит большую библиографию и наиболее полно описывает состояние дел в области проектирования и расчета многослойных эластомерных подшипников. Она касается как поведения эластомерного материала при нагружении, так и экспериментальных и теоретических исследований шарниров, проводимых в США и других странах (ссылкина отечественные работы отсутствуют). Описываются и сравниваются различные виды разрушения. Отмечается, что усталостные трещины при сжатии подшипников возникают из-за концентрации растягивающих напряжений у концов соединения резины и армирующего слоя. Технологически трудно осуществимые приемы снижения концентрации — сглаживание формы, добавление закругленных утолщений, защитные покрытия — не универсальны, и имеющихся знаний здесь явно недостаточно. [c.17]

При расчете на выносливость наибольшее значение имеют изгибающие моменты М , поэтому опасные сечения ленщт в области действия этих моментов в сочетании с источниками концентрации напряжений. На рис. 15 приведены эпюры изгибающих моментов [c.120]

Современные конструкции аппаратов, применяемых в химическом, нефтяном, эне )гетическом машиностроении часто работают в таких условиях, когда В отдельных областях, главным образом в зонах концентрации, возникают циклические пластические деформации, приводящие к разрушению после малого числа циклов. К таким конструкциям относятся различные кор- пуса с сопряженными патрубками и штуцерами, перфорированные днища и пластинки, различные виды гибких компенсирующих элементов и т. п. Рассмдтрим лишь некоторые характерные конструкции. Статический расчет таких конструкций [10] определяет основные размеры конструкций и номинальные напряжения в них. [c.391]

Для достаточно широкого круга задач такие результаты были действительно иолу чены. Однако практика расчетов показала, что при решении сколько-нибудь сложных задач в случае каких-либо особенностей, например, зон пограничных слоев с большими градиентами параметров потока в задачах динамики вязкой среды, зон концентрации напряжений в прочностных задачах, зон кумуляции энергии в ряде задач физики взрьь ва, сложных локальных особенностей границ областей, лобовой способ решения дает малонадежные численные результаты, теряется точность вычислений. Кроме того, трехмерные расчеты, особенно в механике жидкости и газа при учете реальной геомет- зии аппаратов, с большим трудом осуществляются на современных ЭВМ, даже если в течениях не возникает каких-либо особенностей. Если же соответствующие потоки газа или жидкости турбулируются, то даже в рамках имеющихся математических моделей, в частности уравнений Навье-Стокса со специальной вязкостью, описывающих движения такого типа, расчет, например, трехмерного обтекания самолета турбулентным потоком газа с помощью имеющихся разностных методов, по оценкам известного аме- [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...