Коэффициенты концентрации напряжений и деформаций в пластической области

КОЭФФИЦИЕНТЫ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В ПЛАСТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ [c.410]

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]

Второе направление при определении прочности вырезов сосудов опирается на оценку напряженного состояния в области выреза с помощью коэффициента концентрации напряжения и учитывает, что оцениваемые напряжения по характеру своего расположения являются местными. Например, согласно этому направлению допустимыми считаются малые пластические деформации, вызванные рассматриваемыми местными напряжениями. В этом случае запас прочности определяется на базе предела усталости при малоцикловой нагрузке. [c.11]

Исследование концентрации напряжений в области пластических деформаций, проведенное Г. Нейбером [20], позволило ему установить определенную зависимость между коэффициентом концентрации напряжений рассчитанным без учета пластических деформаций, коэффициентом концентрации напряжений Кпл определенным с учетом пластических деформаций и коэффициентом деформаций Ке [c.17]

Коэффициенты концентрации напряжений а и де.формаций а , в области упруго-пластических деформаций связаны с коэффициентом концентрации напряжений в идеально упругом материале следующим приближенным соотношением [c.556]

Испытания на растяжение образцов различных размеров с одним и тем же коэффициентом концентрации напряжения а - 10 позволяют оценить влияние масштабного фактора (см. рис. 198, а). В области А наблюдается вязкое разрушение образцов малых размеров при напряжении, превышающем предел прочности материала. С понижением температуры это превышение разрушающего напряжения над пределом прочности становится более заметным благодаря уменьшению бокового сужения образца. В области В прочность образцов понижена из-за влияния абсолютных размеров образца при наличии концентрации напряжения. Состояние неустойчивости пластической деформации у дна надреза достигается прежде, чем успевает развиться значительная пластическая деформация образца в целом, и прежде, чем произойдет слияние трещин малых размеров в объеме материала. Трещина рас-370 [c.370]

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]

Книга задумана как учебное пособие, и, разумеется, автор дает необходимые сведения из механики деформируемого твердого тела, с тем чтобы сделать изложение ясным и завершенным. Он приводит теорию поля деформаций и напряжений в точке, описывает элементы теории упругости и пластичности, разбирает многочисленные гипотезы прочности бездефектного материала, дает сведения о коэффициентах концентрации в упругой и пластической областях деформирования. [c.5]

Под действием переменных напряжений в деталях механизмов и металлоконструкций ПТМ происходит постепенное накопление повреждений. Этот процесс называется усталостью, а способность деталей сопротивляться усталости — циклической прочностью или выносливостью. В начальной стадии накопления циклических повреждений происходят пластические деформации отдельных кристаллов, из которых состоит металл. Эти пластические деформации вызывают перераспределение напряжений, и на поверхности ряда кристаллов возникают линии сдвига. Пластическое деформирование сопровождается упрочнением отдельных зон кристаллов и одновременно разрыхлением структуры в области внутрикристаллических дефектов. Под действием переменных напряжений, превышающих определенный уровень, начинают образовываться из линий сдвига микротрещины. Развиваясь, микротрещины переходят в макротрещины. Последние приводят к уменьшению прочностного сечения детали, и после того как размер трещины достигает предельного значения, наступает хрупкое разрушение детали. Таким образом, процесс усталостного разрушения можно разделить на две стадии [27]. Первая стадия — до начала образования макротрещины, вторая — от момента ее образования до разрушения детали. В настоящее время еще нет достаточно апробированных общих оценок закономерностей распространения трещин в деталях ПТМ сложной конфигурации. В связи с этим расчеты циклической прочности как до образования макротрещин, так и до полного разрушения носят идентичный характер [20]. Известно, что пределы выносливости, определенные по условию образования трещины и по условию оконча тельного разрушения, совпадают при коэффициентах концентрации аа < 2 -Ь 3. При высоких коэффициентах концентрации количество циклов, при которых происходит развитие макротрещины с момента ее образования до разрушения сечения, составляет 70—80 % от общего ресурса детали. Развитие усталостной трещины происходит в результате циклических деформаций в области вершины трещины. Установлено, что в общем случае распространение макротрещины от появления до полного разрушения детали можно разделить на три этапа [27], Первый этап характеризуется малой скоростью распространения трещины вдоль полос скольжения. На втором (основном) этапе трещина растет с примерно постоянной скоростью. На третьем этапе, когда трещина имеет уже большие размеры, скорость роста увеличивается и происходит мгновенное хрупкое разрушение (долом) детали. В то же время экспериментальные и теоретические исследования так же, как и эксплуатационные наблюдения, свидетельствуют о том, что не всегда появление трещины усталости приводит к разрушению детали (образца) [27]. В ряде случаев возникают нераспространяющиеся трещины или трещины с весьма малой скоростью роста. Очевидно, что разработка и использование возможностей уменьшения [c.121]

Рассмотренные в предшествующих главах задачи, относящиеся к растяжению — сжатию, изгибу и кручению стержней или напряженному состоянию в трубах, дисках и резервуарах, не давали примеров такого рода напряженных состояний, когда все три главные напряжения положительны, поэтому для материалов типа стали условие прочности сводилось к условию пластичности. Однако можно указать случаи, когда состояния типа всестороннего растяжения реализуются на самом деле. Сложное напряженное состояние, возникающее в местах концентрации напряжений в растянутом стержне, например, носит характер всестороннего растяжения, и элементарное рассмотрение 31 далеко не всегда оказывается достаточным для суждения о прочности. Если концентрация вызвана острой и глубокой выточкой так, что коэффициент концентрации ( 31) велик, то может оказаться, что материал вовсе не перейдет в пластическое состояние, а уже в упругой области образуется трещина разрушения. В других случаях могут возникнуть пластические зоны и даже все сеченне перейдет в пластическое состояние, но распределение напряжений и пластических деформаций останется резко неравномерным в тех местах, где комбинация напряжений окажется наиболее неблагоприятной, может появиться трещина. [c.401]

Основываясь на соотногиении Нейбера для коэффициентов концентрации напряжений и деформаций в пластической области, можно, зная напряжения, найти и деформации, поскольку их компонентное произведение можно считать постоянным. [c.127]

Хардрат и Омен (1006] показали, что величины коэффициента концентрации напряжений в пластической области, найденные этим способом, превосходно согласуются с экспериментами по статическому нагружению надрезанных образцов, когда пластическая деформация не превосходит 3%. Для усталостного случая Хардратом и другими авторами 1(94] показано, что величина коэффициента концентрации напряжений в пластической области примерно равна эффективному коэффициенту концентрации напряжений для среднего числа циклов (в области от 10 до 10 циклов). Однако один из трех испытанных материалов — закаленная нержавеющая сталь — обнаружил расхождения, которые, возможно, были связаны с механизмом упрочнения в процессе усталостных испытаний. [c.184]

Независимо, Форрест [136] установил величины коэффициента концентрации напряжений в пластической области непосредственно при снятии динамических диаграмм напряжение—деформация и распределения напряжений в упругой области [c.184]

Величина эффективного коэффициента концентрации напряжений для максимального напряжения может быть найдена с помощью диаграммы напряжение — деформация для гладкого образца, что предполагалось Хардратом и другими авторами (см. разд. 7.2) и детально исследовалось К. Ганном [299]. Предполагается, что эффективный коэффициент концентрации максимума напряжений Ksum равен коэффициенту концентрации напряжений в пластической области Крь Это приводит к равенству [c.205]

СгЫ1Мо 6. Видно, что с увеличением теоретического коэффициента концентраций предел выносливости резко снижается. Однако в области малых долговечностей при высоких амплитудах напряжения наблюдается обратная закономерность чем больше концентрация напряжения, тем больше долговечность. Этот эффект объясняется тем, что при высоких амплитудах напряжения в вершине концентратора напряжений с первых циклов нагружения возникает область локальной пластической деформации, которая упрочняет металл, и это приводит к более позднему зарождению усталостной трещины. [c.88]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...