Примеры хрупкого разрушения элементов конструкций

Примеры хрупкого разрушения элементов конструкций [c.66]

Хрупкие разрушения элементов конструкций машин типа автомобилей и тракторов менее впечатляющи, но экономический уш,ерб от таких разрушений во много раз превышает потери от разрушения единичных крупных сооружений. Поэтому разработкам методов оценки и повышения живучести конструкций с трещинами уделяется в машиностроении все большее внимание. В качестве примеров таких разрушений на рис. 8.1—8.4 приведены картины роста трещин в конструкциях тракторов и, некоторые наблюдаемые в эксперименте закономерности развития этих трещин со временем. На рис. 8.1 схематически показаны тележка трактора Т-4 и места наиболее частого возникновения в ней трещин. На рис. 8.2 представлена наиболее типичная трещина, а на рис. 8.3 — закономерность роста этой трещины по мере увеличения числа циклов нагружения при различных уровнях воздействий. На рис. 8.4 изображены трещины в передней панели кабины трактора и закономерности их развития со временем. Подобные примеры можно было бы продолжить. Однако ограничимся только приведенными и будем ссылаться на них во всех тех случаях, когда необходимо будет проиллюстрировать возможности расчетных методов анализа живучести сложных конструкций. [c.68]

Анализ случаев хрупкого разрушения элементов конструкций, особенно изготовленных из достаточно пластичных в обычных условиях и неохрупчивающихся с понижением температуры материалов, показывает, что зоны разрушения, как правило, локализуются в местах, где напряженное состояние характеризуется высокими значениями положительного шарового тензора. Показателен в этом отношении пример, приведенный в одной нз работ Н. Н. Давиденкова. Известно, что медь не охрупчивается даже при очень низкой температуре. Тем не менее, если медную пластинку, защемленную по контуру, подвергнуть одностороннему равномерному давлению, то металл, работая в условиях двухосного растяжения, проявит все признаки хрупкого разрушения. [c.382]

Известны многочисленные примеры хрупкого разрушения во время службы различных конструкций и деталей машин. Описаны аварии судов, мостов, турбогенераторов, сосудов высокого давления и газопроводов [1—8], ущерб от которых весьма велик. В этой книге рассмотрены только основные особенности, объединяющие эти разрушения. В первую очередь это присутствие значительных концентраторов напряжений в крупных деталях и система нагружения, не позволяющая релаксировать приложенным напряжениям в момент начала роста образовавшейся трещины. Хрупкие разрушения стальных конструкций происходят главным образом при низких температурах, особенно, если элементы конструкции имеют толстые сечения, но разрушаться хрупко (в инженерном смысле этого слова) могут даже конструкции из элементов очень тонких сечений, выполненных из стали и алюминиевых сплавов, например, разрушение обшивки фюзеляжа самолета Комета (обнаружены большие усталостные трещины). Во всех случаях охрупчивающие дефекты, возникающие при производстве материала, ухудшают ситуацию. Разрушение какого-либо образца может произойти хрупко (т. е. до наступления общего течения), если он содержит концентратор напряжений, локализующий область образования трещины. Поэтому нас будут интересовать главным образом механизм зарождения разрушения перед фронтом существующей трещины или другого концентратора напряжений и связь этого механизма с системой приложенных напряжений. Перед детальным изучением этих вопросов в последующих главах и до перехода к механике разрушения полезно уделить внимание традиционным старым методам определения сопротивления быстрому разрушению, чтобы выяснить их ограниченность. [c.15]

В восемнадцати предшествующих главах были изложены различные разделы механики деформируемого твердого тела, при этом практическая направленность каждого из них не очень акцентировалась. Но основная область приложения механики твердого тела — это оценка прочности реальных элементов конструкций в реальных условиях эксплуатации. С этой точки зре-нпя различные главы приближают нас к решению этого основного вопроса в разной степени. Классическая линейная теория упругости формулирует свою задачу следуюш им образом дано пекоторое тело, на это тело действуют заданные нагрузки, точки границы тела претерпевают заданные перемещения. Требуется определить поле вектора перемещений и тензора напряжений во всех точках тела. После того как эта задача решена, возникает естественный и основной вопрос — что это, хорошо или плохо Разрушится сооружение или не разрушится Теория упругости сама по себе ответа на этот вопрос не дает. Правда, зная величину напряжений, мы можем потребовать, чтобы в каждой точке тела выполнялось условие прочности, т. е. некоторая функция от компонент о.-,- не превосходила допускаемого значения. В частности, можно потребовать, чтобы нигде не достигалось условие пластичности, более того, чтобы по отношению к этому локальному условию сохранялся некоторый запас прочности, понятие о котором было сообщено в гл. 2 и 3. Мы знаем, что для пластичных материалов выполнение условия пластичности в одной точке еще не означает потери несущей способности, что было детально разъяснено на простом примере в 3.5. Поэтому расчет по допустимым напряжениям для пластичного материала безусловно гарантирует прочность изделия. Для хрупких материалов условие локального разрушения отлично от условия наступления текучести и локальное разрушение может послужить началом разрушения тела в целом. Поэтому расчет по допускаемым напряжениям для хрупких материалов более оправдан. Аналогичная ситуация возникает при переменных нагрузках и при действии высоких температур. В этих условиях даже пластические материалы разрушаются без заметной пластической деформации и микротрещина, возникшая в точке, где 42 [c.651]

Большинство лекторов, по моим наблюдениям, начиная рассказ о хрупких разрушениях в условиях неравномерного нагрева, приводят пример стакана, лопнувшего после того, как в него был налит горячий чай. Тела при нагревании, как всем известно, расширяются, п в стакане внутренние нагретые слои давят на еш,е холодные внешние, появляются растягивающие напряжения, которые могут стать критическими для небольшой царапины на внешней иоверхности стакана. Подобные разрушения могут встретиться и в серьезной инженерной практике, как, наирпмер, в уже описанной нами аварии остывшего на сильном морозе резервуара, в который но небрежности обслуживающего персонала была налита горячая фосфорная кислота (рпс. 6). Хрупкие разрушения от внутренних температурных напряжений могут происходить не только при быстром нагревании, но и при быстром охлаждении. Скажем, в лесу в сильный мо-роз довольно часто разрушаются стволы деревьев (особенно дубов), образование трещин — морозобоин сопровождается резким, похожим на выстрел звуком. Внезапное охлаждение возникает также н при аварии ядерного реактора, когда жидкость системы охлаждения попадает на нагретые элементы конструкции. Расчеты оптимальных характеристик, гарантирующих отсутствие разрушения в такой ситуации, являются обязательными при проектировании ядерных силовых установок. [c.174]

В другом примере (рис.3.3.4, б) пусть механическая характеристика Ор — сопротивляемость хрупкому разрушению сварного соединения при низкой температуре имеет закон /(Ор). Пиковые лшксимальные нагрузки, например, при работе бульдозера дают распределение максимальных напряжений в виде За счет выбора различных сечений элементов конструкций расчетчик может изменить положение кривой F(o ) без изменения ее формы. Если минимальное значение задать как отстоящее от с на 2 s , а максимально возможную расчетную нагрузку также задать в виде числа, которое при каком-то значении сечения дает max max будет восприниматься как коэффициент запаса, [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...