Концентрация напряжений у нагруженных отверстий

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]

Два примера разрушения от коррозии трения показаны на рис. 10.3 и 10.4. В обоих случаях относительное движение вблизи края накладки вызвало разрушение внутреннего элемента вследствие коррозии трения. На рис. 10.4 представлено разрушение прокладки из алюминиевого сплава. Эти примеры демонстрируют важный факт, что эффект концентрации напряжений, вызванной коррозией трения, может быть заметно больше эффекта концентрации напряжений вблизи нагруженного отверстия, так как разрушение началось в области, где номинальное напряжение было меньше, чем в сечении по отверстию. Даже если разрушение начинается у отверстия, коррозия трения при движении болта может играть роль в уменьшении прочности. Таким образом, коррозия трения имеет большое значение и в основном определяет выносливость соединения. [c.267]

В связи с нестационарностью условий малоциклового нагружения (на базах 10 <7V<510 ) во многих случаях наблюдалось образование трещин в барабанах мощных паровых котлов диаметром до 3000 м, длиной до 15000 мм, толщиной стенок 80-120 мм - в зонах концентрации напряжений (у отверстий для труб и люков, присоединения дниш и в стыковых сварных соединениях). Количество и размеры обнаруженных трещин для однотипных барабанов котлов, как правило, увеличивались с увеличением срока эксплуатации т до 200 тыс.час и числа циклов N нагружения до 5103. Ориентация возникших трещин указывает на существенную роль максимальных нормальных напряжений. Интенсивность возникновения трещин в барабанах котлов увеличилась с переходом на более прочные котельные стали и с повышением номинальных напряжений в стенках. [c.74]

Участками концентрации напряжений у сосудов, в которых возможно циклическое упруго-пластическое деформирование, являются отверстия. Значения теоретического коэффициента концентрации а в отверстиях при разных типах штуцеров показаны на рис. 5. Считается, что величина обычно меняется в пределах 2,5—4,5. При принятых в нормах [8] коэффициентах запасов прочности нагружение сосуда приводит к появлению в этих участках местной пластической деформации. [c.199]

При невозможности осуществления перехода ступеней, обеспечивающего необходимую высоту заплечика, применяют промежуточные упорные кольца (рис. 111, з). Величина фаски в отверстии таких колец значительно меньше, чем у соответствующих подшипников, что и дает возможность уменьшения высоты заплечиков. При этом уменьшается радиус галтели у заплечика, что допустимо для относительно легко нагруженных валов и осей. Для валов и осей, подверженных действию тяжелых нагрузок, требуется, напротив, увеличение радиусов галтелей и применение галтелей специальной формы (см. рис. 102), что возможно при постановке промежуточных колец с фасками большими, чем у внутренних колец подшипников (см. рис. 111,и). В особо тяжелых случаях даже применение специальных галтелей иногда является недостаточным, тогда для устранения местной концентрации напряжений делают плавные переходы между ступенями, посредством пологих конических участков, а для упора вводят специальные промежуточные втулки. [c.148]

В целях определения временных эффектов малоциклового деформирования ([20] изучали кинетику напряженно-деформированного состояния при растяжении-сжатии типичных конструктивных элементов пластины с отверстием при растяжении-сжатии по контуру, цилиндрического стержня с кольцевой выточкой и сильфонно-го компенсатора при заданных осевых перемещениях. Первые два конструктивных элемента, нагруженные заданными максимальными усилиями, имитировали напряженно-деформированное состояние зон концентрации напряжений сосудов давления, работающих при повторных нагрул<ениях внутренним давлением. У сильфонных компенсаторов отсутствуют зоны концентрации напряжений места возникновения максимальных напряжений определяются изгибом гофр, причем повторное нагружение происходит в условиях заданных осевых перемещений. Принятые конструктивные элементы являются характерными и контрастными по условиям нагружения. [c.202]

Проведенные испытания показали, что при достаточно высоких рабочих напряжениях разрушение сварной конструкции или сварного соединения может происходить либо по сварке, либо по зоне концентрации напряжений, в основном материале. В конструкциях с заклепочными или болтовыми соединениями разрушение может происходить в зоне концентрации напряжений в основном материале у отверстий под заклепки или болты или в месте давления крепежных деталей на край отверстия даже в том случае, когда разрушение того же соединения при статическом нагружении происходит по болтам или заклепкам. [c.8]

Рис. 6.40. Кривые коэффициентов концентрации напряжения при упруго-пластическом осевом растяжении круговой цилиндрической оболочки, ослабленной круговым отверстием, в зависимости от параметра нагружения Л = 0/о о, 2 (ст — напряжение на бесконечности. Сто, 2 — условный предел текучести материала оболочки). Кривые 1 (V = = 0,142), 2 (у =2), 3 (у = 4) соответствуют дюралюминиевым оболочкам кривые 4 у = 4) и 5 (у =10) соответствуют стальным оболочкам (диаграмма растяжения стали не имеет площадки текучести). Масштаб X для кривых 1, 2, 3, 4, 5 представлен по оси абсцисс (соответственно Я], Яг, Яз, Л4-5).

Внутренние канавки (отверстия). Для практических целей концентрация напряжений у внутренней канавки редко может быть снижена изменением размера или формы. Обычно применяется круговое отверстие, и если принять метод увеличения радиуса в точке максимального напряжения, то можно просто получить круговое отверстие большего радиуса. На рис. 6.5 иллюстрируется метод изменения усталостной прочности в зависимости от размера отверстия, когда отверстие расположено на полосе конечной ширины. Эллиптические отверстия, вытянутые в направлении натяжения, уменьшают коэффициент концентрации напряжений, но их редко можно применить на практике, хотя окна в фюзеляже самолета являются. известным исключением для усло вий с двухосевым напряжением, Также смежные круговые отверстия, расположенные на линии нагружения, уменьшают напряжение, приблизительно на 15%. [c.431]

Для исследования анизотрбйий прочностй (кратковременной и длительной) следует использовать комбинированное нагружение, например, цилиндрических оболочек [19]. Варьируя соотношения между компонентами действующего тензора напряжений, т. е. комбинируя по-разному величины осевой сжимающей или растягивающей нагрузки, внутреннего давления и скручивающего момента, можно получать напряженное состояние одноосного растяжения по любому направлению, определяемому углом <р (напри-.мер, по отношению к оси трубчатого образца). Испытания по дан- ной методике некоторых пластиков с целью исследования анизотропии упругих и прочностных свойств (при кратковременных нагрузках), проведенные В. Д. Протасовым и В. П. Георгиевским, показали отсутствие экстремума на кривых Од (ф) при Ф = 45°, как это следует, например, из рис. 71. Вместе с тем существует мнение, что и анизотропия, исследованная на плоских образцах, имеет значение в ряде прикладных задач (например, в задаче о концентрации напряжений у отверстий в анизотропных пластинах и оболочках). [c.140]

ВОДИТ м. А. Лошкарев [5,72]. Напряжения определяются методом тензометрирования. Автор исследует концентрацию напряжений у сквозных и несквозных отверстий при нагружении [c.335]

Вторую пластинку вначале растягивали вдоль оси у (ру = 30 кгс/мм ), а затем — вдоль оси X (рх = 30 кгс/мм ). При первом нагружении в центральной части пластинки (вблизи отверстие справа и слева) образовались две зоны пластичности (одна из них на рисунке заштрихована), в которых а = 1,97 и а = 3. В результате второго нагружения глубина проникновения пластических деформаций несколько уменьшилась вследствие разгрузки, и коэффициент концентрации напряжений в точке А стал равным = 1,04. Наибольшее напряжения возникли в точке В на контуре отверстия, где я = 1,86 (эпюры напр.чжений на рис, 19 после второго нагружения показаны штриховыми линиями). [c.558]

Вторую пластинку вначале растягивали вдоль оси у (ру = 300 МПа), а затем — вдоль оси х (р 300 МПа). При первом нагружении в центральной части пластннки (вблизи отверстия справа и слева) образовались две зоны пластичности (одна из них на рисунке заштрихована), в которых а = 1,97 и aJ = 3. В результате второго нагружения глубина проникновения пластических деформаций несколько уменьшилась вследствие разгрузки и коэффициент концентрации напряжений в [c.520]

Рассмотрим пластинку, нагруженную по двум противоположным краям равномерно распределенной осевой нагрузкой р (рис. 5.4). Если в таком образце сделать небольшое отверстие, то распределение напряжений в поперечных сечениях вблизи отверстия становится неравномерным. В точках Л и В по концам диаметра окружности, перпендикулярного направлению действия нагрузки, напряжения оказываются наибольшими. Они в несколько раз превышают среднее значение. Таким эбразом, отверстие не только способствует уменьшению площади сечения, которое при малом диаметре отверстия невелико. Происходит перераспределение напряжений — они становятся распределенными неравномерно, с резкими пиками у отверстия. Появление таких пиков напряжений, значительно превышающих средний уровень, называется концентрацией напряжений, а причины, их вызывающие, — концентраторами. В рассмотренном примере концентрация напряжений происходит возле точек Л и В, а концентратором является отверстие. Многочисленные эксперименты показывают, что концентрация напряжений приводит к резкому снижению долговечности (в десятки раз). При наличии концентратора некоторый малый объем материала вблизи него (около точек Л и В на рис. 5.4) испытывает действие повышенных напряжений, значительно превышающих среднее значение. Они вызывают большую повреждаемость, что и влечет за собой уменьшение N. Усталостные трещины зарождаются в этой зоне, а затем распространяются дальше. Концентрация возникает в местах резкого изменения очертания детали. Концентраторами являются отверстия для заклепок, пропилы, риски, резкие переходы по толщине. При конструировании элементов, работающих на усталость, должны быть приняты все меры к тому, чтобы избежать концентрации напряжений (см. гл. 15). [c.73]

В статье [16] изложены результаты экспериментальных исследований распределений напряжений в различных сечениях пружины и оценены коэффициенты концентрации, вызванные отверстиями, которыми заканчивается разрезная часть пружины. В этой же работе экспериментально была подтверждена возможность использования метода Альмена и Ласло для расчета упругой характеристики, формируемой неразрезной частью пружины. Исследованиями [7] было также установлено, что силы трения в контакте между пружиной и опорами при неодинаковых коэффициентах трения несколько смещают положение центра О поворота сечения конической части пружины как жесткого целого, т. е. изменяют га. При этом данное смещение меняется в зависимости от направления нагружения. При одинаковых коэффициентах трения /т смещение точки О не происходит и га имеет то же значение, что и у Альмена и Ласло. Позже [30] было предложено учитывать жесткость закрепления опорных колец Со и их предварительное поджатие Wo, возникающее в результате сборки кожуха сцепления и разрезных тарельчатых пружин. В работе [15] показано, как можно менять упругую характеристику нажимного устройства, варьируя конфигурацию опорных поверхностей, обкатываемых неразрезной частью пружин. [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...