Упругопластическое состояние дисков

Упругопластическое состояние дисков [c.206]

Изложены теория и методы расчета типовых расчетных схем механики стержней и стержневых систем, пластин и оболочек, толстостенных цилиндров и дисков в упругом и упругопластическом состояниях, в линейной и нелинейной постановках сообщаются методы экспериментального исследования динамики и прочности конструкций. [c.4]

На рис. 16 дано общее решение для упругопластического (штриховые линии) состояния диска, посаженного на вал. Пик упругих напряжений в центральном отверстии диска срезан за счет пластической деформации, в других точках диска такие пики отсутствуют. Максимум радиальных напряжений смеш ен от отверстия внутрь диска. Этот график построен на основе упругопластических решений для враш аюш ихся дисков и подтвержден результатами изучения развития разрушения на лабораторных образцах. Во всех случаях максимальное эквивалентное напряжение остается в зоне отверстия. [c.93]

Рассмотрим кольцевой неподвижный диск, находящийся в упругопластическом состоянии (рис. 78) [102, 2041. Принимаем, что материал, из которого изготовлен диск, не обладает упрочнением, а также, что напряжения равномерно распределены по нор- [c.206]

Упругопластическое состояние круглого вращающегося диска определяется согласно [75] [c.201]

На рис. 103 приведены модель диска, температурное и напряженное состояние (в пятом цикле нагружения) и режим испытания модели. На рис. 104 приведены результаты упругопластического расчета напряженного и деформированного состояний при циклическом нагружении материала в наиболее опасной зоне — в центре диска. Как видно, процесс упругопластического деформирования быстро стабилизируется, и для расчетов можно принять Ae = 0,6 Vi. [c.181]

При анализе критериев и границ существования приспособляемости наряду с использованием простейшей диаграммы деформирования идеально пластичного тела привлекаются механические дискретные и статистические структурные модели тел В дискретных моделях [37] рассматривается система одновременно деформирующихся на одинаковую величину подэлементов, наделенных различными упругопластическими и реологическими свойствами. Это позволяет описать влияние скорости деформирования на диаграмму растяжения металла, эффект Баушингера и циклическое упрочнение при малоцикловом нагружении, ползучесть и релаксацию при выдержках, а также воспроизвести деформационные процессы при сложном, в том числе неизотермическом нагружении. Тем самым использование моделей способствует введению надлежащих уравнений состояния в вычислительные решения задач о полях упругопластических деформаций при термоциклическом нагружении. На этой основе рассматривались вопросы неизотермического деформирования лопаток и дисков газовых турбин, образцов при термоусталостных испытаниях и, ряд других приложений. [c.30]

Чтобы выяснить изменение напряженного состояния в материале при отражении от свободной поверхности плоской упругопластической волны нагрузки, амплитуда которой сравнима с пределом упругости по Гюгонио, проанализируем волновую картину в материале при соударении двух дисков [269]. Для упрощения анализа ограничимся рассмотрением соударения пластины определенной толщины, движущейся со скоростью va, с неподвижным образцом удвоенной толщины из того же материала. Не ограничивая общности рассмотрения, принимаем а) скорость распространения напряжений при упругом поведении материала (скорость распространения упругих возмущений) равна скорости распространения продольной упругой волны ао независимо от интенсивности волны как при нагрузке, так и при разгрузке б) пластическая деформация одного знака не меняет предел текучести материала при перемене знака деформации, т. е. эффектом Баушингера можно пренебречь в) скорость распространения возмущений, связанных с пластической деформацией, изменяется в соответствии с изменением величины деформации по одному и тому же закону при нагрузке и разгрузке, т. е. эффектами, обусловленными вязкой составляющей сопротивления при распространении упруго-пластических волн, пренебрегаем. Последнее допущение требует пояснения. Как показано выше, при распространении упруго-пластической волны вблизи поверхности нагружения конфигурация фронта волны меняется в связи с проявлением зависимости сопротивления сдвигу от скорости пластического сдвига. При удалении от контактной поверхности конфигурация волны за упругим предвестником приобретает стабильность и может быть определена на основе деформационной теории распространения волн. Анало- [c.216]

Бесконечная пластина постоянной толщины с отверстием под действием осесимметричного растяжения. В этом случае также имеется [ 1 ] аналитическое решение для упругопластического деформирования пластины, полученное с помощью формул для осесимметричного диска. Случай нагружения растягивающими силами на бесконечности представляет интерес с точки зрения исследования концентрации напряжений за пределами упругости. Так как радиальные напряжения на контуре отверстия равны нулю, текучесть в пластине начинается при достижении кольцевыми напряжениями предела текучести на этом контуре. С учетом коэффициента концентрации в упругой области, равного 2, получаем, что текучесть начинается при внешней нагрузке = 0,5 а , а при увеличении р вдвое, т. е. =а , несущая способность пластины исчерпывается и вся пластина переходит в пластическое состояние. Для случая материала пластины без упрочнения радиус границы Гт, отделяющей упругую область от пластической, определяется соотношением [c.213]

Для соединения лопаток турбин с диском служат различные конструкции, из которых наибольшее распространение в настоящее время имеет так называемый елочный замок. Этот замок представляет собой статически неопределимую конструкцию, работающую в начальный момент времени в условиях упругой или упругопластической деформации, а затем при достаточно высоких температурах — в условиях ползучести металла диска, а иногда и металла лопаток. В течение известного периода времени ползучесть носит неустановившийся характер, переходя постепенно в установившееся состояние. [c.3]

На примере моделей диска [53] рассмотрим роль формы и длительности термического цикла в образовании предельного состояния. Чисто термоусталостное нагружение осуществлялось путем периодического нагрева-охлаждения периферии модели с выдержкой при максимальной температуре О...19 мин. Проследим режим изменения тангенциальных напряжений (рис. 1.14, а) в связи с характером термоциклического нагружения и процессом упругопластического деформирования (рис. 1.14, б). Нулевой полуцикл нагружения на стадии нагрева осуществляется на этапе О—1 так, что в ободе возникают сжимающие напряжения, а суммарная де- [c.27]

На рис. 4.6.15,показаны изохронные кривые деформирования для ч (сплошная линия) и t=5(Ю ч (штриховые линии), полученные в результате обработки кривых ползучести материала диска. Изменение температурного состояния замкового выступа диска по радиусу представлено на рис. 4.6.15,в и рис. 4.6.15,6. На рис. 4.6.15,г показан процесс изменения во времени максимальных напряжений в зоне концентратора, которым является пятый паз елочного замка, отмеченный на рис. 4.6.15,й стрелкой Изолинии распределения радиальных упругопластических напряжений в МПа даны для времени наработки /=1 ч. [c.266]

В конструкциях встречаются диски значительной толщины, иногда соизмеримой с радиусом. Для них методы расчета, использующие гипотезы плоского напряженного состояния и жесткой нормали, не пригодны. Расчет пространственного напряженного состояния стал возможен в связи с разработкой метода конечных элементов (МКЭ), позволяющего реализовать хорошо разработанные процедуры решения упругопластической задачи, и внедрением ЭВМ достаточно большой эффективности. При расчете центробежных колес турбомашин (крыльчаток) необходимо учитывать взаимодействие лопаток и несущих дисков. Для этой цели разработаны уточненные методы расчета, реализуемые на ЭВМ. [c.6]

Для проверки теоретических представлений о разрушении дисков проведены исследования, обобщенные в работах [55, 58, 87], с целью выяснения влияния пластичности материала и концентрации напряжений на несущую способность дисков. Для пластичных материалов влияние концентрации напряжений при однократном приложении нагрузки на предельную нагрузку (обороты) невелико. Учет реальных геометрических параметров и напряженного состояния в расчете упругопластического поведения материала при нагружении вплоть до разрушения обеспечивает получение результатов, достаточно близких к экспериментальным. Для хрупких и неоднородных материалов влияние концентрации напряжений даже при однократном на- [c.132]

Вычисление переменных состояния и проверка заданных ограничений реализуются в блоке расчет параметров состояния . При рассмотрении растяжения диска в этом блоке размещается программа расчета, приведенная вместе с описанием в приложении I. Алгоритм упругого расчета, на основе которого составлена эта программа, изложен в 4 гл. 1, упругопластический расчет в 8 гл. 3 и определение запасов прочности — в П и 12 гл. 4. [c.205]

Повышение предела текучести путем предварительного наклепа. Переход от упругой к упругопластической деформации практически очень редко происходит одинаково по всему объему. Большей частью вследствие неравномерности напряженного состояния и других причин одна часть объема детали (например, внешние зоны при нагружении изгибом и кручением, внутренние зоны при нагружении труб и сосудов внутренним давлением и вращающихся дисков центробежными силами и т. д.) может претерпевать значительные пластические деформации, в то время как соседние, менее напряженные области еще не выходят за пределы упругой деформации. Пластические деформации по величине обычно значительно превышают упругие. После удаления внешних сил, вызывающих неравномерную пластическую деформацию, в разных зонах тела возникают внутренние напряжения противоположных знаков, взаимно уравновешивающиеся в пределах данного тела. [c.262]

Второй раздел посвящен основным законам, теоремам и уравнениям циклической пластичности. Изложены упругопластические свойства материалов при циклическом нагружении и законы их изменения в процессе одного цикла нагружения и от цикла к циклу. Обобщены методики приложения законов циклической пластичности к расчету стержневых систем, цилиндров, оболочек, дисков и пластин, подвергаемых циклическим изменениям нагрузок. Рассмотрены предельное состояние при переменных нагружениях и приспособляемость элементов конструкций. [c.12]

Предельное состояние конструкции наступает тогда, когда несущая способность конструкции исчерпывается, т. е. конструкция перестает сопротивляться возрастанию нагрузки. Задача об определении нагрузок для стержневых систем (статически определимых), дисков, цилиндров и даже пластин решается следующим образом [101, 102] определяются а) напряженное и деформированное состояния в упругой области б) в упругопластической области в) нагрузки, при которых материал в данном сечении или элемент конструкции полностью переходит в пластическое состояние. [c.149]

Расчет напряжений в диске с учетом пластических напряжений, разработанный И. А. Биргером [11, 17, 29], опирается на основные положения теории пластичности. По одной из основных гипотез этой теории, подтвержденной многочисленными экспериментами, принимается, что переход упругого состояния в пластическое происходит тогда, когда эквивалентное напряжение, называемое интенсивностью напряжений и определяемое по формуле (6.88), достигает предела текучести. Связь между напряжением и относительной деформацией, включая пластическую деформацию, определяется экспериментальной диаграммой растяжения образца (рис. 6.21). Эта связь, т. е. вид диаграммы, зависит только от свойств материала и почти не зависит от типа напряженного состояния. Таким образом, диаграмма, полученная в экспериментах для одноосного-растяжения образца, может служить выражением связи между интенсивностью напряжений и интенсивностью деформаций в сложном упругопластическом напряженном состоянии. [c.313]

Расчет дисков с учетом пластичности по деформационной теории. Для определения напряженно-деформированного состояния в дисках в упругопластической области на основе деформационной теории пластичности используем метод переменных параметров упругости и процесс последовательных приближений, подробно описанный в главе 4 [1, 3, 9]. Расчет диска целесообразно проводить на ЭВМ. [c.368]

Рассмотрим расчет упругопластического состояния диска турбомашины авиационного ГТД (рис. 4.6.11). Материал диска - жаропрочный никелевый сплав, диаграмма деформирования которого для различных температур показана на рис. 4.6.12. При выходе на максимальную частоту вращения в диске возникает неравномерное температурное состояние. Программа нагружения диска представлена на рис. 4.6.13. Уровень температур в диске и его напряженное состояние таковы, что можно пренебре п> деформациями ползучести и провести расчет его упругопластического состояния при максимальной частоте вращения и максимальном градиен- [c.262]

В большинстве работ, посвященных теории больших прогибов, рассматриваются оболочки и пластинки постоянной толщины при упругих деформациях. В этих работах использованы вариационные методы (метод Бубнова—Галеркина, метод Ритца и др.) [76, 80, 1б4]. Для решения при нагрузках различного вида и граничных условиях необходим большой объем вычислений. Разложение функции прогиба в ряд и удержание ограниченного числа членов приводит к потере точности. Для расчета пологой оболочки переменной толщины при произвольной осесимметричной нагрузке следует применять численные методы. В настоящем параграфе алгоритм расчета строится на методе интегральных уравнений. Параметры упругости полагаются переменными, что позволяет в дальнейшем использовать это решение для рассмотрения упругопластического состояния материала диска. [c.40]

Рассматривая результаты экапериментального исследования процессов неизотермическо го нагружения, можно заключить, что в областях упругого деформирования и малых упругопластических деформаций влияние процесса неиаотермического нагружения несущественно в этих условиях даже при достаточно высоких температурах (700—900° С) для расчетов деформированного и напряженного состояний можно использовать представление о единой поверхности деформирования. В то же время в области пластического деформирования продесс неизотермического нагружения может существенно изменить характер развития деформаций и предельные значения прочности и пластичности. Анализ возможного влияния изменения свойств на напряженное состояние деталей на примере расчета дисков турбин дан в работе [41]. [c.49]

Механические испытания в указанных направлениях были осуществлены с широким использованием средств измерения местных упругих и упругопластических деформаций (малобазной тензометрии, муара, сетки, оптически активных покрытий, голографии, интерферометрии) автоматизированных установок с управлением от ЭВМ и от программных регуляторов, имеющих электрогидравлический, электромеханический и электродинамический приводы систем измерения процессов повреждения и развития трещин (оптической микроскопии, метода электропотенциалов и электросопротивлений, датчиков последовательного разрыва, датчиков накопления повреждений, акустической эмиссии, анализа жесткости объекта нагружения) комбинированных (расчетно-эксперименталь-ных) методов и средств изучения напряженно-деформированных состояний и прочности для обоснования программ испытаний и анализа их результатов систем для проведения стендовых испытаний моделей и реальных конструкций, включающих указанные выше средства измерения и регистрации деформаций, накопленных повреждений и длин трещин (сосудов давления, трубопроводов, дисков и лопаток турбин, валов, элементов энергетических и транспортных установок, сварных конструкций). [c.19]

Вместе с тем использование указанных выше численных решений неупругих краевых задач для многочисленных расчетных случаев (различные зоны концентрации в элементах ВВЭР, термические поля, различные уровни напряжений и сочетания механических свойств) вызьшает определенные технические спожности, в частности в силу необходимого большого машинного времени для ЭВМ на стадии проработки вариантов конструктивнотехнологических форм и спектра эксплуатационных режимов. В этом случае достаточно эффективными могут оказаться точные и приближенные решения краевых задач в упругопластической области. Анализ этих методов содержится в [2, 9]. Точные аналитические решения осуществлены пока для сравнительно простых случаев нагружения (всесторонне растянутый диск с отверстием). В связи с этим в практике расчетов напряженно-деформированных состояний при действии механических нагрузок [9, 101 использовались и используются следующие основные гипотезы и решения [c.218]

На рис. 1.18, б показано изменение температур 1, 2, 3) в характерных точках диска при центробежной нагрузке (4), а также отражен циклический характер действия напряжений в галтели лопаточного паза для первого и двенадцатого циклов термомеханического нагружения. Эпюра распределения напряжений в галтели лопаточного паза диска для первого иолуцикла нагружения (рис. 1.18, в) характеризует высокую нагруженность опасной зоны турбинного диска при термоциклической нагрузке. Характер режима термомеханического нагружения диска такой же, как у модели диска (см. рис. 1.14) и элементов теплоэнергетического оборудов,ания (см. рис. 1.12). Этот пример еще раз показывает что характер протекания процесса упругопластического деформирования в детали определяется в значительной мере тепловым состоянием, режимом изменения температурного поля и концентрацией напряжений. [c.34]

К этому вопросу в связи с обсуждением переходного напряженного состояния в диске, в котором температура на периферии экспоненциально возрастает до постоянного значения, причем внутри тела перемещаются различные упругопластические границы. Эта ситуация изображена на рис. 30, С течением времени на периферии начинается течение и упругопластическая граница gi смещается внутрь кольцевой области. В некоторый момент времени скорости пластических деформаций в зоне пластического нагружения становятся отрицательными. Поэтому в соответствующей частице происходит разгрузка, и пластическо-упругая граница смещается внутрь. Затем возникает и распространяется обратная текучесть, тогда как начальная зона текучести исчезает при i == Ь- Если градиент [c.171]

В первом разделе рассмотрены основные законы и общие уравнения механики твердого деформируемого тела, применяемые в теории пластичности и ползучести. Особое внимание уделено теориям полей напряжений и деформаций, а также векторному представлению процесса нагружения в точке упругопластически деформируемого тела как в пространстве напряжений, так и в пространстве деформаций. Приведены основные законы и уравнения теории пластичности, показано их применение при решении краевых задач. Обобщены методики приложения теории пластичности к расчету на прочность стержней и стержневых систем, цилиндров, оболочек дисков и пластин. Рассмотрено предельное состояние элементов конструкций. [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...