Напряжения остаточные — Влияние нагрузки

Закаленная сталь изнашивалась в условиях трения со смазкой при упругом контакте по схеме кольцевой цилиндр — плоскость. Зависимость макронапряжений от пути трения приведена на рис. 9. Величина макронапряжений колеблется вокруг определенного уровня, который определяется, как и твердость, внешними условиями, в частности нагрузкой. При меньших нагрузках остаточные напряжения и твердость меньше. Спад макронапряжений авторы объясняют разрушением материала. Зависимость объемного износа от пути трения (рис. 10) имеет две точки перегиба. Участок ОА — интенсивный износ в результате соударения высоких неровностей с контртелом и их отделения АВ — период приработки, во время которого происходит упрочнение и увеличение фактической плош ади контакта. Усталостный износ начинается в точке В. Влияние нагрузки на путь трения до начала усталостного износа представлено на рис. И. Если перейти от большей нагрузки к меньшей, то до наступления усталостного износа требуется инкубационный период. При переходе от меньшей нагрузки к большей этого периода нет. Поскольку такое поведение износа аналогично характеру распространения усталостной трещины при изменении напряжения, авторы считают, что износ происходит в результате усталостного разрушения поверхностного слоя. [c.29]

Основываясь на современных данных физики твердого тела — теоретических и экспериментальных исследованиях атомного механизма пластической деформации и разрушения металлов и сплавов,— можно считать установленным, что изменение характеристик усталости металла при поверхностном наклепе обусловливается влиянием наклепа и остаточными напряжениями. Относительное значение каждого из этих факторов определяется видом нагружения, соотношением напряженного состояния от внешней нагрузки и от остаточных напряжений, степени и градиента наклепа, температурой испытаний, конфигурацией детали и другими факторами. [c.172]

Эксперименты, проведенные на образцах малоуглеродистой стали разных марок при одноосном поле остаточных напряжений, показали, что остаточные напряжения не оказывают влияния на прочность сварных соединений не только при статических, но и при ударных нагрузках. [c.219]

При достаточно высокой температуре конструкция разрушается при весьма высоких разрушающих напряжениях и остаточные напряжения не оказывают влияния на величину последних. Когда температура работы конструкции ниже критической температуры торможения процесса распространения хрупкой трещины (для основного металла конструкции), хрупкое разрушение может возникнуть при довольно низких напряжениях, однако при этом трещина остановится после распространения на некоторую длину. Полное разрушение конструкций происходит при высоком разрушающем напряжении. В этом случае остаточные напряжения оказывают влияние на работоспособность конструкции. При температуре испытания ниже температуры торможения трещины хрупкое разрушение будет происходить так а) если напряжение от внешней нагрузки, при котором возникла трещина, ниже критического напряжения, обусловливающего хрупкое разрушение при данной температуре, распространение трещины приостановится, а полное разрушение произойдет при высоких разрушающих напряжениях. В этом случае остаточные напряжения не влияют на величину разрушающей нагрузки б) если напряжение возникновения трещины выше критического напряжения, трещина распространится на все сечение образца, конструкция будет полностью разрушена при небольших значениях разрушающего напряжения. В этом случае остаточные напряжения оказывают существенное влияние на несущую спо собность конструкции. [c.221]

При знакопеременной нагрузке треш.ины усталости, как правило, возникают на поверхности под влиянием растягивающих напряжений. При образовании на поверхности остаточных напряжений сжатия они уменьшают растягивающие напряжения, возникающие от внешней нагрузки, и поэтому повышается предел выносливости (см. рис. 143). [c.224]

Предполагается, что низкие отношения условного предела текучести к пределу прочности имеют практическое преимущество в том, что уменьшается влияние случайных остаточных напряжений и вызванных приложенной нагрузкой средних напряжений в зоне концентрации напряжений и тем самым повышается усталостная прочность деталей и машин. [c.78]

Влияние остаточных напряжений может проявляться уже при хранении изделия в изотермических условиях, без нагрузки. При эксплуатационном нагружении изделия размерные изменения протекают под действием суммарного поля напряжений — остаточных и возбуждаемых внешними силами, — включая изменение температурного режима. При этом важны соотношения между пиковыми величинами и знаками остаточных ( а также суммы остаточные + действующие) напряжений и прочностными свойствами материала, в том числе — сопротивлением малым пластическим деформациям. Повышение прочностных свойств может быть одним из путей обеспечения постоянства размеров прецизионных изделий. [c.238]

В связи с этим суммарные напряжения от циклической нагрузки и остаточные напряжения в этой области сварного соединения меньше, чем напряжения, действующие в материале при отсутствии сварочных напряжений для той же нагрузки. В результате этого средняя скорость развития усталостных трещин в образце с острым надрезом, изготовленным на расстоянии 80 мм от оси симметрии металла сварного шва, оказывается меньше, чем основном металле. Это обеспечивает также увеличение продолжительности распространения трещины в данном месте по сравнению с длительностью роста трещины в металле зоны термического влияния и в несварном образце. [c.206]

Остаточные одноосные напряжения о в конструкциях, изготовленных из пластических материалов, безопасны для прочности. Напряжения и алгебраически суммируются с напряжениями Чд, вызванными внешними нагрузками. При а - - 3 = О - наступает релаксация (исчезновение остаточных напряжений). Остаточные одноосные напряжения не оказывают заметного влияния на прочность сварной конструкции при статических и даже при ударных нагрузках. [c.913]

Остаточные сварочные напряжения, суммируясь с внешней нагрузкой, существенно ускоряют процесс коррозионного растрескивания. Поэтому, несмотря на их относительно невысокий уровень в титановых сплавах, в ряде случаев необходимо устранить остаточные сварочные напряжения для повышения стойкости сварных конструкций против коррозионного растрескивания. Одним из эффективных способов устранения остаточных сварочных напряжений и их влияния на коррозионное растрескивание является термическая обработка. Ее влияние на величину и распределение остаточных сварочных напряжений в дисковых образцах сплава ВТ1-1 и на стойкость против коррозионного растрескивания в среде БМ 2,5-15 показано на рис. 112. Пиковые значения остаточных напряжений находятся в прямой [c.222]

После сварки все образцы были подвергнуты отжигу для снятия в них сварочных напряжений. Таким образом, сварочных напряжений в образцах не было. Остаточные напряжения в них создавались специальной обработкой кромок центральной пластины (пластическим обжатием или нагревом), вызывавшей в них местные пластические деформации, что приводило к появлению в образцах остаточных напряжений. Эпюры остаточных напряжений, созданные в образцах, приведены на фиг. 69. При данной форме образцов, влияние местных пластических деформаций, сосредоточенных на кромках, не могло проявляться, так как напряжения на кромках от внешних нагрузок были незначительными. Прочность образцов определялась напряженным состоянием их центральных участков, в которых остаточные напряжения суммировались с напряжениями от внешней нагрузки. Таким образом, при испытании образцов были созданы условия, при которых действие местных пластических деформаций и остаточных напряжений было разделено, что позволило оценить влияние остаточных напряжений отдельно от влияния других факторов. [c.118]

Кроме наклепа, на свойства металла оказывают влияние остаточные напряжения, возникающие в нем в результате неравномерной деформации отдельных участков тела детали. Остаточные внутренние напряжения в теле детали могут возникнуть также в результате неоднородного строения металла, неравномерного нагрева или охлаждения различных его частей. В процессе работы детали остаточные внутренние напряжения могут суммироваться с напряжениями, вызываемыми действиями внешней нагрузки, или вычитаться из них и тем самым увеличивать или уменьшать прочность детали. [c.208]

Как правило, при знакопеременной нагрузке треш,ины усталости возникают на поверхности под влиянием растягивающих напри-образовании иа поверхности остаточных напряжений уменьшают растягивающие напряжения от внешней повышается предел выносливости, [c.224]

Основное уравнение (28.9) может быть использовано также для решения задачи о развитии рассматриваемых трещин вплоть до полного разрушения при любом пути нагружения и, в частности, прп циклической нагрузке, если пренебречь влиянием остаточных напряжений, как это принималось ранее [123, 247]. Рост трещины при этом происходит на каждом этапе нагружения, а при разгрузке длина трещины остается постоянной. На рис. 28.3 приведены результаты численных расчетов для одного случая циклического нагружения. Наличие достаточно густой [c.243]

Причины, определяющие циклическую прочность. Циклическая прочность материалов определяется рядом факторов, главнейшими из которых являются форма и размеры детали, состав и структура материала, влияние остаточных напряжений, способ приложения нагрузки (частота на ружения, перегрузки, паузы), влияние окружающей среды (температура, коррозионные свойства среды). [c.202]

Имеются опубликованные результаты исследований влияния облучения на натуральный каучук при статической или динамической нагрузке. Они показывают, что натуральный каучук хорошо сохраняет упругость, имеет хорошие гистерезисные свойства и стойкость по отношению к изменению остаточной деформации при изгибе в процессе облучения [9, 19]. Уменьшение предела прочности и относительного удлинения при облучении натурального каучука, находящегося в напряженном состоянии, происходит значительно быстрее, чем при облучении без нагрузки. Остаточное сжатие цилиндрических образцов из каучукового вулканизата, облученных в отсутствие нагрузки, уменьшилось на 55%, а остаточное сжатие сегментов колец, находившихся во время облучения в сжатом состоянии, увеличилось с 6 до 80% при максимальной дозе. При двух еще более высоких дозах остаточная деформация при изгибе на 180° составила 100%. [c.77]

Идея оценки влияния о по уравнению (5.92) заключается в том, что с увеличением термической нагрузки ог уменьшаются сдвиг петли с—е и степень асимметрии цикла. Это объясняется тем, что разгрузка в цикле происходит упруго и приводит к возникновению остаточных напряжений обратного знака, а при наличии От — к уменьшению ее величины. С увеличением амплитуды щ резко возрастает величина условных упругих напряжений От + Ог, на которую уменьшаются напряжения при разгрузке, и тем меньше становится От при дальнейшем циклировании. [c.158]

Таким образом, магнитная анизотропия в пластически деформированном образце под действием растягивающей внешней нагрузки изменяется так, как если бы в материале существовали первоначально сжимающие напряжения. Учитывая, что остаточные напряжения являются взаимно уравновешенными, следует допустить, что имеет место преобладающее влияние остаточных сжимающих напряжений на магнитные свойства. Начальная магнитная анизотропия, как показали исследования, с ростом пластической деформации вначале растет и достигает максимума при дефор мации 10—15%, а затем уменьшается практиче,ски до нуля. Это обстоятельство, по нашему мнению, следует учитывать при оценке остаточных напряжений по магнитной анизотропии, как предложено в работе [4]. [c.97]

Особенно эффективно ППД для деталей, имеющих различные концентраторы напряжений, в значительной степени снижающие их сопротивление усталости. Объяснение факта большего влияния поверхностного наклепа на сопротивление усталости деталей, содержащих концентраторы напряжений, состоит в том, что благоприятные остаточные напряжения сжатия, возникающие при этой обработке, обладают, как и напряжения от рабочей нагрузки, свойством концентрироваться у выточек, галтелей, пазов и других геометрических элементов детали. [c.138]

Авторы, объясняющие влияние механической обработки на усталость одними остаточными макронапряжениями, исключают деформационное упрочнение металла поверхностного слоя. Например, повышение усталостной прочности после упрочняющей обработки связывают с остаточными напряжениями сжатия, которые, накладываясь на растягивающие напряжения от внешней нагрузки, снижают результирующее напряжение в поверхностном слое. [c.164]

Влияние начальных напряжений II и III родов на суммарное поле напряжений (начальные напряжения II и III родов плюс напряжения от нагрузки) невелико, деформации изделия в связи с ними не происходит. Но эти напряжения весьма существенно влияют на ряд механических и физических свойств материала, в частности, именно эти напряжения, возникая при пластической деформации, вызывают упрочнение металла. С остаточными напряжениями связан и так называемый эффект Баушингера. [c.261]

На третьем участке диаграммы роста усталостных трещин некоторых сталей (см. рис. 92, а) имеются участки, на которых скорость роста усталостных трещин остается постоянной, несмотря на значительное увеличение значений / imax или AKi. Увеличение значений R не сказывается на размерах этих участков, но приводит к уменьшению скорости роста усталостной трещины, при которой появляются эти участки. Этот факт можно объяснить тем, что при высоких уровнях Klmax, вызывающих появление у вершины трещины достаточно больших зон пластических деформаш й, коэффициент интенсивности напряжений не определяет реальное напряженно-деформированное состояние материала, когда становится существенным влияние остаточных напряжений, возникающих при снятии нагрузки, на распределение напряжений и деформаций у вершины трещины при последующем нагружении. [c.158]

Как я отметил в разделе 2.18, это изобретение дало Баушингеру возможность выполнить также первые исчерпываюш,ие исследования по сжатию. Предыдуш,ие изучения влияния реверсивных нагрузок по необходимости выполнялись при испытаниях на кручение или изгиб, поскольку при сжатии длинных образцов, которые тогда использовались для получения необходимой разрешаюш,ей способности по деформациям, происходило выпучивание. Баушингер тш,ательно различал пределы упругости и текучести в отношении как терминологических определений, так и суш,ности наблюдаемых эффектов. Хотя он отождествлял предел упругости с пределом пропорциональности, это не было чисто произвольным выбором определения. Он отмечал, что при высокой разрешаюш,ей способности измерительного прибора можно замерить остаточную деформацию при нагрузках, вызываюш,их напряжение ниже предела пропорциональности. Однако эта малая пластическая деформация воспроизводилась при повторном нагружении того же образца. Превышение предела пропорциональности не только вело к возрастанию величины остаточной деформации, хотя она еш,е оставалась чрезвычайно малой, но и к ее изменению от опыта к опыту. Таким образом, по определению Баушингера предел упругости — это точка, ниже которой микропластичность была устойчивой. Он, далее, отметил, что выше этого предела упругости наблюдался эффект упругого последействия в течение некоторого промежутка времени, хотя ниже предела упругости образец мог оставаться под фиксированными нагрузками долгое время без какого бы то ни было поддаюш,егося измерению увеличения деформации. Он использовал термин предел текучести для определения напряжения, со-ответствуюш,его точке на диаграмме деформаций, начиная от которой происходят сравнительно большие пластические деформации. В современной терминологии понятие предел упругости обычно соответствует баушингеровскому пределу текучести. Это обстоятельство надо иметь в виду, сравнивая ссылки XIX и XX веков на эффект Баушингера . [c.48]

Остаточные сварочные напряжения оказывают различное влияние на прочность сварных конструкций в зависимости от вида действующей на них нагрузки, а также от величины и характера распределения этих напряжений. При статической нагрузке остаточные напряжения не оказывают влияния на прочность конструкций только в тех случаях, когда металл сохраняет спо10об ость пластически деформироваться. Особенно сильно проявляется действие остаточных. напряж1ений в условиях, способствующих возникновению хрупкого разрушения сварного соединения. Хрупкое разрушение происходит в результате неблагоприятного сочетания трех факторов копцентрации напряжений, остаточных напряжений и температуры. [c.120]

Наряду с конструктивными методами снижения нолп1нальных и местных напряжений существует обширный арсенал технологических способов упрочнения элементов машин (табл. 12). Наиболее распространенной является закалка деталей машин. Она обеспечивает общее упрочнение деталей, повышение их износостойкости, надежности прессовых соединений. В частности, ее разновидность — сорбитизацию — процесс с образованием структуры сорбита, эффективно используют для упрочнения крановых колес. В части увеличения усталостной прочности и износостойкости эффективны также поверхностная закалка, химико-термическая обработка, пластическое деформирование (наклеп) поверхностей и термомеханическая обработка (ТМО). Два первых процесса имеют ряд общих особенностей а) упрочнению подвергается неглубокий поверхностный слой 1материала деталей, а глубинные слон не претерпевают существенных превращений, благодаря чему металл сердцевины остается вязким, что обеспечивает высокую несущую способность детали при ударных нагрузках б) в упрочненном поверхностном слое возникают значительные сжимающие остаточные напряжения, что ослабляет влияние концентрации напряжений от внешней нагрузки и повышает сопротивление детали усталостному разрушению. [c.51]

На фиг. 119 показано влияние надрезов длиной 50 мм в соединениях сваренных в стык образцов толщиной 5 = 18 мм относительно небольших размеров при испытаниях их на растяжение статическими нагрузками. Крестиками обозначены величины разрушающих напряжений в образцах, в которых остаточные напряжения были сняты отпуском, кружками—образцы с остаточными напряжениями. Видно, что при хрупком состоянии, вызванном надрезом и низкой температурой, остаточные напряжения оказывают значительное влияние на прочность. На фиг. 120 и в табл. 21 приведены результаты испытаний сфер диаметром 1500 мм [120], в которые вваривались о.бразцы сферической формы и в форме кругов. Испытание производилось при наличии в швах несквозных надре- зов внутренним давлением при наличии остаточных напряжений. [c.219]

Большое число исследований по изучению влияния остаточных напряжений на усталостную про1чность было проведено ЦНИИС и НИИМОСТ и других организациях. Установлено, что остаточные напряжения снижают долговечность (количество загружений до образования разрушения) сварных конструкций только в том случае, если конструкция имеет зоны со значительными концентраторами напряжений и работает под нагрузкой при относительно малом значении номинального напряжения (например +800 кГ/см или 0+1200 кГ/см ). В этом случае высокий отпуск, несколько повышая усталостную прочность, увеличивает долговечность конструкции, в особенности при загружении симметричным циклом г = —1. [c.318]

Вследствие пластичности сорбита отпуска свойства улучшаемых сталей незначительно зависят от качества поверхности наличие на поверхности деталей резьбы, отверстий, галтелей, шпоночных канавок незначительно отражается на вьшосливости деталей. Влияние концентраторов на поверхности деталей может бьггь нейтрализовано дополнительным упрочнением поверхностных слоев деталей пластическим деформированием, индукционной закалкой, азотированием. После такой обработки затруднено возникновение микроплас-тических деформаций поверхностных слоев, приводящих к зарождению усталостных трещин. Кроме того, обработка создает в поверхностных слоях остаточные сжимающие напряжения, которые вместе с растягивающими напряжениями под действием внешней нагрузки нейтрализуют или уменьшают действие растягивающих напряжений. Комбинирование термического улучшения с обработкой поверхности деталей обеспечивает им повьшхенную эксплуатационную надежность. [c.64]

Непосредственное применение уравнений (4.3)-(4.4) для расчётов по-верхностно-упрочнённых деталей не представляется возможным. Во-пер-вых, как уже отмечалось ранее, разрушение таких деталей может начинаться как с поверхности (см. рис. 2.12), так и под упрочнённым слоем (см. рис. 2.10-2.11), между тем как указанные уравнения отражают подобие напряженного состояния непосредственно у поверхности и предполагают, что очаг разрушения зарождается только на поверхности. Во-вто-рых, относительный градиент результирующих напряжений О = + Оо )/(СТвд+ ст ) от действия напряжений ст , вызванных внешними нагрузками, и остаточных напряжений ст зависит от влияния этих факторов, в то время как для неупрочнённых деталей относительный градиент зависит только от размеров и конфигурации деталей. Это затрудняет его использование как составного элемента критерия подобия. В-третьих, чувствительность упрочнённых деталей к концентрации напряжений и влиянию абсо- [c.71]

Установлено, что, независимо от характера влияния термических остаточных напряжений, возникающих а поверхности раздела при охлаждении, они неизменно снижают прочность волокнистых композитов при растяжении [27]. Причина заключается в том, что обусловленное ими напряженное состояние в целом отвечает растяжению (рис. 16) даже в тех случаях, когда радиальные напряжения являются сжимающими. Например, в случае осевого растягивающего нагружения пластическое течение начнется при меньшем, ло сравнению с 0жидаемы1м, значении приложенной нагрузки (естественно, если оно еще не началось при охлаждении). [c.68]

В данной главе раосматривается механизм передачи нагрузк>1 от матрицы к волокну через поверхность раздела и тем самым влияние поверхности раздела на структурную целостность композита. В Частности, анализируется влияние адгезии на прочность композитов и морфологию поверхности разрушения рассматриваются адгезионная прочность, методы измерения и расчета напряжений на поверхности раздела, остаточные напряжения и зависимость адгезии на поверхности раздела от режима нагружения композита, а также от наличия в нем пор и размеров волокон. Обсуждается возможность получения композитов с заданными адгезионными свойствами. Чтобы отразить общие тенденции и подчеркнуть наиболее важные моменты, многие из этих зависимостей иллюстрируются графически. Теоретическое рассмотрение указанных вопросов сопровождается соответствующими экспериментальными данными. [c.44]

В процессе изготовления волокнистых композитов в компонентах и на границе раздела неизбежно возникают остаточные микронапряжения. Возникновение остаточных микронапряжений обусловлено двумя основными причинами (1) различием в коэффициентах термического расширения компонентов и (2) повьппен-ной температурой, необходимой для отверждения композита. Для исследования остаточных микронапряжений развиты и экспериментальные, и теоретические методы [10]. В настоящем разделе мы будем интересоваться величиной этих напряжений в связи с их возможным влиянием как на свойства матрицы в композите, так и на истинное напряженное состояние, вызванное приложенной механической нагрузкой. [c.156]

Предыстория изготовления труб или технологическая наследственность , в первую очередь механическая и термическая обработка, во многом обусловливают коррозию под напряжением. Так, формование уиоминаемых выше разрушившихся спиральношовных труб без должной настройки формующих машин привело к созданию в металле остаточных напряжений до 125 МПа (табл. 4). Кроме того, формующие ролики оставили спиральные вмятины на поверхности с соответствующим наклепом и понижением коррозионной стойкости (наблюдались полосы избирательной механохимической коррозии). Остатки прокатной окалины также создают на поверхности коррозионные гальванопары, которые могут привести электрохимический потенциал локальных участков к значениям, при которых возникают трещины. Механическая обработка поверхности (например, при зачистке поверхности трубы скребками) создает неоднородность физико-механического состояния поверхностного слоя и вызывает сильную электрохимическую гетерогенность поверхности, способствующую развитию значительной локальной коррозии. Большое влияние формы и количества неметаллических включений, т. е. степени загрязнения стали, на коррозионную усталость (снижение выносливости) также обусловлено электрохимической гетерогенностью в области включения, усиливающейся при приложении нагрузки вследствие концентрации напряжений. В этом отношении является неудовлетворительным качество стали 17Г2СФ непрерывной разливки в связи с большой загрязненностью неметаллическими включениями (в частности пластичными силикатами), что привело к почти полной потере пластичности листа в направлении поперек прокатки. [c.229]

Полезные данные о распределении напряжений в массивных шинах могут быть получены также при испытании плоских моделей шин, имеюших форму их поперечного сечения. Рассмотрим в качестве примера результаты испытания плоской модели шины из полиуретана СКУ-ПФЛ, имеющей следующие размеры наружный диаметр 0=80, внутренний — с =54 и толщину /=10 мм. Отношение наружного диаметра к внутреннему 0 й= 1,47 было взято таким же, как у натурной массивной шины с наружным диаметром 100 мм. Полиуретановое кольцо было отлито в соответствующей форме, а затем надето с небольшим натягом на ступицу из дюралюминия, чтобы исключить влияние остаточных напрялгений. Порядок полос начальной картины был менее 0,5. Модель нагружали радиальным усилием с помощью приспособления, аналогичного приспособлению, по казанному на рис. 2.14. Были сфотографированы картины полос интерференции при равных нагрузках Р=200 300 400 500 600 700 и 800 Н, показанные на рис. 2.17. Напряжения локализуются в небольшой зоне К01нтакта шины с опорой раз- [c.41]

Для деталей, воспринимающих переменные нагрузки, состояние поверхностных слоев оценивается не только с точки зрения трения и износа, но и по способности противостоять возникновению и развитию очагов усталостного разрушения. На технологию в этом случае возлагается дополнительная задача — формирование в поверхностных слоях остаточных внутренних напряжений сжатия. Применение способов упрочняюще-чистовой обработки оказывается в данном случае обязательным. Выбор самого способа и режимов обработки требует обычно проведения экспериментальных исследований, стендовых и натурных испытаний, в ходе которых должно быть оценено влияние обработки не только на напряжёния, но и на шероховатость поверхности, так как она имеет непосредственное отношение к усталостной прочности. При этом определяется также действие наклепа на структуру поверхностных слоев отрицательное влияние перенаклепа может, оказаться более значительным, чем не-донаклепа. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...