Коэффициент концентрации напряжений при циклических нагружениях

Pft — эффективный коэффициент концентрации напряжений при циклических нагружениях. [c.11]

Коэффициент концентрации напряжений при циклических нагружениях [c.154]

Эффективный коэффициент концентрации напряжений при циклических нагружениях (иначе коэффициент действия надрез а) представляет отношение предела усталости гладкого полированного образца к пределу усталости образца исследуемой формы с распределением напряжений, подобным распределению их в детали, [c.154]

Коэффициент чувствительности к концентрации напряжений (коэффициент чувствительности к надрезам) д представляет отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений при циклических нагружениях (Р ) к теоретическому (статическому) коэффициенту концентрации напряжений при упругом напряженном состоянии (а ), взятых с уменьшенными на единицу значениями [c.176]

Особенно опасна концентрация напряжений при циклическом нагружении, которое, как известно, приводит к охрупчиванию материала, и разрушение происходит по типу хрупкого разрушения. В этом случае вводят эффективный (действительный) коэффициент концентрации напряжений [c.181]

При циклическом нагружении эффективный коэффициент концентрации напряжений упрощенно определяют на основании кривых усталости гладкого образца и образца с концентратором напряжений (рис. 175) как отношение их пределов выносливости (к, = Оо/а) или разрушающих напряжений в области ограниченной долговечности при одинаковом числе циклов N (1 э = сто/а ). [c.299]

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]

Наиболее полно теоретические и прикладные проблемы, касающиеся усталости материалов рассмотрены в работах В. С. Ивановой, С. В. Серенсена, И. В. Кудрявцева, В. Т. Трощенко, Л. М. Школьника и др. Выполненные разработки привели к значительным достижениям в области прогнозирования надежности и долговечности изделий, эксплуатируемых при циклическом нагружении. Однако многие вопросы остаются нерешенными. Во-первых, не выявлена до конца физическая природа усталости материалов, во-вторых, не известно точное распределение нагрузки в узлах конструкций, в-третьих, отсутствуют достаточно точные способы расчета действительных коэффициентов концентрации напряжений, в-четвертых, не ясно влияние масштабного и других факторов, снижающих циклическую прочность материала [45]. [c.29]

При циклических нагружениях эффективный коэффициент концентрации напряжений почти всегда меньше теоретического (Кд <С <Од.) Это объясняется а) перераспределением напряжений, вызываемым текучестью материала в пластической зоне и ползучестью [c.121]

Изложенные закономерности сопротивления термоциклическому нагружению относятся к однородным напряженным состояниям растяжения — сжатия или чистого сдвига. Они являются основой для определения малоцикловой несущей способности неоднородно напряженных элементов конструкций. Эта циклическая напряженность находится в упругопластической области, являясь при стационарном внешнем нагружении нестационарной в силу процессов перераспределения деформаций и напряжений при повторном деформировании. Анализ полей деформаций в зонах наибольшей напряженности элементов, особенно в местах концентрации, связан с решением достаточно сложных краевых задач, о чем далее будут изложены некоторые данные. Применительно к задачам концентрации напряжений и деформаций представилось возможным применить решение Нейбера [23], связывающее коэффициенты концентрации напряжений и деформаций Ке, в упругопластической стадии с коэффициентом концентрации напряжений а в упругой стадии. Анализ ряда теоретических, в том числе вычислительных, решений и опытных данных о концентрации деформаций позволил [241 усовершенствовать указанное решение путем введения в правую часть соответствующего выражения функции F (5н, а, тп), отражающей влияние уровня номинальных напряжений Он, отнесенных к пределу текучести, уровня концентрации напряжений а и показателя степени т диаграммы деформирования при степенном упрочнении. Зависимость Нейбера в результате введения этих влияний выражается следующим образом [c.16]

Сопротивление образованию и развитию трещин малоциклового нагружения в общем случае зависит от циклических свойств металла, режима нагружения и размеров трещин. В работах [1—4] рассмотрены кинетические особенности процессов упругопластического деформирования и деформационные критерии малоциклового разрушения с учетом циклических свойств в связи с анализом условий образования трещин в зонах концентрации напряжений при комнатной температуре. Условия распространения трещин малоциклового разрушения при комнатной температуре с учетом кинетики пластических деформаций в их вершине изучались в работе [5]. В упомянутых работах показано, что долговечность на стадии образования трещин в зонах концентрации напряжений рассчитывается по величинам амплитуд и односторонне накапливав мых местных деформаций с использованием условия линейного суМ мирования квазистатических и усталостных малоцикловых повреждений. Скорости распространения трещин малоциклового нагружения и долговечность на стадии окончательного разрушения вычис ляются по величинам размахов коэффициентов интенсивности деформаций и предельной пластической деформации в вершине трещины. [c.99]

Возникновение упругопластических деформаций в зоне концентрации при указанном номинальном напряжении в начале нагружения (т < 0,5 час) приводит к увеличению коэффициента концентрации деформаций к[ примерно на 80 % и снижению коэффициента концентрации напряжений на 50%. При увеличении времени выдержки до 10 час дополнительное повышение к и снижение к составляет около 35%. При длительном циклическом нагружении в условиях концентрации напрян ений в связи с возникновением деформаций ползучести местные деформации с накоплением числа циклов увеличиваются, а местные напряжения уменьшаются. Это приводит к тому, что номинальные разрушающие напряжения и деформации с увеличением числа циклов уменьшаются непропорционально теоретическим коэффициентам концентрации, а отношения эффективных коэффициентов концентрации к теоретическим с уменьшением числа циклов увеличиваются [16, 57, 58]. [c.112]

Одним из основных этапов расчета элементов конструкций на прочность при малоцикловом нагружении является анализ полей циклических упругопластических деформаций в зонах концентрации напряжений. Существенные изменения циклических упругопластических деформаций, а также коэффициентов концентрации напряжений и деформаций, обусловленные перераспределением полей напряжений и деформаций в этих зонах происходят при работе конструкционного мате- [c.87]

Здесь и — коэффициенты концентрации деформаций и напряжений в неупругой области при циклическом нагружении [c.95]

Приведенный выше инженерный метод расчета малоцикловой прочности в номинальных напряжениях требует достаточно сложных экспериментальных исследований на натурных узлах и соединениях конструкций в зависимости от целого ряда факторов вида и способа нагружения, характеристик цикла, температуры, технологии изготовления и т. п. В связи с этим упомянутый выше расчет по местным деформациям (см. гл. 1 и 11) является более универсальным, так как он основан на результатах испытаний лабораторных образцов, используемых для оценки прочности конструкций в зонах концентрации напряжений. Применимость деформационных подходов к расчету сварных конструкций определяется наличием данных по теоретическим коэффициентам концентрации напряжений в сварных швах, циклическим свойствам материала различных зон сварного соединения и по уровню остаточных сварных напряжений. В 2 приведены предложения по определению коэффициентов концентрации напряя ений и деформаций в стыковых и угловых швах листовых конструкций. Для стержневых конструкций, выполняемых из фасонного проката, необходимы дополнительные исследования напряжений и деформаций в зонах их концентрации. Свойства строительных сталей при малоцикловом нагружении изучены достаточно подробно, и по ним получены величины параметров для построения расчетных кривых [c.189]

Наличие вышеуказанных дефектов и зоны влияния, остаточные напряжения и возможное изменение геометрической формы (рис. 4.1, г) обусловливают концентрацию напряжений при нагружении и вызывают снижение циклической прочности сварного соединения, оцениваемое эффективным коэффициентом концентрации напряжений [c.80]

В основу расчета долговечности при циклическом и длительном статическом нагружениях положен принцип суммирования повреждений, рассмотренный выше. Для определения местных деформаций используются результаты испытания материалов в условиях однородного напряженного состояния и их соответствующие аналитические интерпретации применительно к материалам циклически упрочняющимся, разупрочняющимся и стабилизирующимся в процессе циклического нагружения [29, 101, 117]. При этом пластические циклические и статические свойства определяются для зон концентрации с учетом их стесненности и кинетики в процессе нагружения. Расчет коэффициентов концентрации напряжений Кд и деформации К , производится на основе модифицированной зависимости Нейбера [29, 110, 118, 124]. Запасы прочности по напряжениям принимаются равным Пд = 2 и по числу циклов — = 10. [c.252]

Развитие трещин из зон концентрации напряжений. Рост усталостных трещин из зон концентрации напряжений начинается обычно на ранних стадиях циклического нагружения (рис. 5.25). Экспериментально установлено, что эти трещины могут вскоре прекратить свое развитие их называют нераспространяющимися усталостными трещинами. Размер их 0,1—1 мм. Существование таких трещин объясняется тем, что уровень напряжений, который необходим для непрерывного поддержания процесса роста трещины, выше, чем уровень напряжений, который необходим для их зарождения. Экспериментальная зависимость предела выносливости от теоретического коэффициента концентрации напряжений а показана на рис. 5.26. Если предел выносливости определяется по моменту полного разрушения, то возрастание концентрации напряжений приводит вначале к резкому уменьшению предела выносливости, а при достижении некоторого критического уровня Oft предел выносливости остается постоянным по величине, несмотря на существенное увеличение концентрации напряжений. Если же предел выносливости определяется по моменту зарождения трещины, то по мере увеличения теоретического коэффициента концентрации напряжений он непрерывно [c.52]

Обратными разрушению гладких образцов, обусловленному зарождением усталостной трещины, являются разрущения образцов, имеющих острые концентраторы напряжений. Ими могут быть дефекты в сварочных швах или дефекты, связанные с особенностями конструкции (например, в самолете Комета-1 , где концентрация напряжения у острых углов окон в фюзеляже оказалась достаточной для зарождения и роста трещин в нормальных условиях эксплуатации циклы повышения и понижения давления, порывы ветра, вибрации, грубые посадки и т. д.). Можно предположить, что при циклическом нагружении у основания концентратора напряжения происходят последовательно те же самые события (т. е. развитие дислокационной субструктуры, локализация скольжения, образование трещин в полосах скольжения), что и на поверхности гладкого образца. Однако, если коэффициент концентрации напряжений велик, то развитие этих событий будет происходить при небольшом внешнем напряжении, поэтому стадия II роста трещины не обязательно быстро приведет к окончательному разрушению. Трещина будет распространяться с ускорением, но скорость ее продвижения будет настолько малой, что работоспособность детали будет гарантирована в течение долгого времени, несмотря на растущую в ней трещину. Такой подход к оценке работоспособности требует знания как окончательной вязкости материала, так и связи скорости роста трещины с напряжениями, возникающими в процессе службы детали. [c.225]

На наш взгляд, наиболее трудным этапом моделирования является выбор критерия разрушения, поскольку процессы, вызывающие отделение частицы, могут иметь различную природу. Тип износа зависит от материалов пары трения, условий нагружения, кинематики, наличия и природы смазки и других обстоятельств. Однако есть ряд общих свойств, которые отличают разрушение поверхности в условиях фрикционного взаимодействия. Прежде всего, вблизи пятен фактического контакта шероховатых тел имеет место высокая концентрация напряжений, определяемая характером нагружения, микрогеометрией тел, коэффициентом трения и т. д. Фрикционное тепловыделение на пятнах фактического контакта приводит к значительному росту температуры в поверхностном слое. Наконец, вследствие миграции пятен фактического контакта при относительных перемещениях поверхностей происходит циклическое изменение полей напряжений и температур в приповерхностном слое. [c.322]

Следует отметить, что реальные возможности работы детали в условиях пластичности. и ползучести, особенно при циклических нагружениях, целесообразно оценивать не только по коэффициенту концентрации напряжений а, значения которого уменьшаются в неупругой области, но и по коэффициенту концентрации деформаций а, значения которого увеличиваются по мере развития неупругих де( юрмаций (рис. 15). , , [c.556]

Степень влияния местных напряжений на прочность детали существенно зависит от характера нагружения и материала. При расчете конструкции из пластичных материалов, работающей в условиях статического нагружения, местными напряжениями пренебрегают. Это объясняется тем, что при росте нагрузки напряжения в зоне концентрации, достигнув предела текучести, не возрастают до тех пор, пока во всех соседних точках они не достигнут того же значения, т. е. пока распределение напряжений в рассматриваемом сечении не станет равномерным. Иначе обстоит дело при циклически изменяющихся напряжениях. Многократное изменение напряжений в зоне концентратора напряжений приводит к образованию и дальнейшему развитию трещины с последующим усталостным разрушением детали. Для оценки снижения прочности вводят эффективный коэффициент концентрации, равный отношению предела выносливости о 1 гладкого полированного образца к пределу выносливости образца с концентратором напряжений, абсолютные размеры которого такие же, как и у гладкого образца [c.248]

Расчет допускаемых напряжений связан с учетом ряда факторов, влияющих на прочность деталей, которыми являются форма детали (фактор или PJ, качество обработки и состояние поверхности k . Состояние поверхности при статическом нагружении не оказывает существенного влияния на изменение прочности. Любое повреждение поверхности вызывает появление концентрации напряжений и при циклически изменяющемся напряжении существенно снижает предел выносливости. Повышение коэффициента k (kn 5> 1) достигается применением различного вида упрочнений. [c.250]

На изменение остаточных напряжений при циклическом нагружении сварных соединений существенное влияние также оказывает степень концентрации напряжений. Представление об этом дает пространственная диаграмма (рис.9.3.19,с), построенная по результатам многочисленных измерений установившихся остаточнглс напряжений после 1 10 циклов нагружений на образцах с наплавкой по кромке (рис.9.3.19,6) [319]. Можно видеть, что с увеличением коэффициента концентрации напряжений в зоне концентратора могут формироваться остаточные напряжения обратного знака. [c.320]

Несущая способность элементов конструкций по сопротивлению усталости при стационарном циклическом нагружении рассматривалась в 7 на основе вероятностных представлений. Это позволило медианное значение предела выносливости в номинальных нормальных напряжениях элемента конструкции ((Т-1)д выразить на основе уравнения (7.20) через медианное значение предела выносливости применяемого металла ( r-i), коэффициент концентрации напряжений а,, параметр неоднородности напряженного состояния L/G и чвуствитель- [c.167]

Расчет сварных швов при циклическом нагружении. Расчет швов на прочность производится по тем же формулам (4.2) и (4.3), но с учетом того, что концентрация напряжений особенно проявляется при действии циклических нагрузок допускаемые напряжения пснижаются умножением на коэффициент у < 1 [c.404]

Распространение усталостной трещины при симметричном цикле нагружений можно представить следующим образом. В циклически деформируемом образце, максимальные напряжения цикла на поверхности которого превосходят уровень, необходимый для появления трещины, возникает усталостная трещина. При этом в зависимости от исходного коэффициента концентрации напряжений, изменяющего жесткость напряженного состояния, действительные напряжения, при которых возникает трещина, тем больше, чем больше жесткость напряженного состояния в надрезе. В гладком образце, как и в образце с невысокой концентрацией напряжений (ао<аокр), трещина, возникнув, всегда развивается до полного его разрушения, так как у ее вершины номинальные напряжения значительно выше, а действительные напряжения равны напряжениям, необходимым для ее развития.В образцах с высокой концентрацией напряжений (аст>асгкр) возникшая трещина не распростра няется, так как в результате высокого градиента (прямая GH) действительные напряжения в области вершины трещины ниже напряжений, необходимых для ее распространения. Иными словами, когда трещина достигает определенной (критической) глубины, напряжения у ее вершины (ордината точки II) существенно нил<е напряжений, характеризующих положение точки /. [c.121]

Связь между величинами ё тахк и 5maxs, а также между ё и циклическом нагружении описывается уравнением (31). На рис. 13 приведены результаты расчетов но указанному выше способу коэффициентов концентрации деформаций (сплошные линии) и напряжений /сд (пунктирные линии) для образцов из стали типа 18-8 с концентрацией напряжений (а = 3) при температуре 650° С. С увеличением числа циклов N и времени выдержки Твр коэффициенты концентрации приближаются к предельным [c.113]

Следует отметить, что реальные возхможности работы детали в условиях пластичности и ползучести, особенно при циклическом нагружении, целесообразно оценивать не только по коэффициенту концентрации напряжений Оа, значение которого уменьшается в неупругой области, но и по коэффициенту концентрации деформаций Ое, значение которого непрерывно увеличивается по мере развития неупругих деформаций (рис. 7.9). [c.135]

Деформации в зоне концентрации напряжений вычисляли по данным о поцикловом изменении коэффициентов концентрации напряжений и деформаций. Задача решалась с использованием соотношений (4,12) и (4.13). Диаграммы статического и циклического деформирования с учетом частоты нагружения и высокотемпературных выдержек под напряжением интерпретировались в форме (5.5). .. (5,8), Непостоянство показателя упрочнения материала в связи с температурно-временными факторами и числом циклов нагружения определяло при заданном уровне номинальных циклических напряжений изменение коэффициентов концентрации Ks, Ке И, следовательно, трансформацию от цикла к циклу напряжений и деформаций в зоне концентрации. [c.209]

Решение проблемы заканчивается определением вел1ичины эффективно. коэффициента концентрации напряжений Ка для всех возможных случаев. Величина этого коэффициента известна для двух предельных циклических режимов он уменьшается при переходе, например, от 10 циклов нагружения, когда Ка = = Ка, к нулевому числу циклов, т. е. 1к статическому разрушению, когда Ка = Ка- Поэтому эффективный коэффициент концентрации напряжений для произвольного числа циклов, приводящих к разрушению, удобно выразить в форме [c.188]

Эта формула показывает, что величина эффективного коэффициента концентрации напряжений зависит от того, насколько сумма напряжений Отп + Оап близка к статическому разрушающему напряжению Овп, а этот факт подтверждает, что поведение образцов зависит от способности материала противостоять текучести в процессе циклического нагружения. Условие равенства суммы Отп + Оап ввличине Овп при статичсском разрушении удовлетворяется при Кт = Кз- Условие при нулевом среднем напряжении также дает приемлемую величину эффективного коэффициента концентрации напряжений, хотя, как очевидно, этот предельный случай не столь важен. При любых условиях величина Кт никогда не превосходит величины Ка- [c.201]

Концентрация напряжений описывается следующими параметрами теоретическим коэффициентом концентрации, показывающим, во сколько раз наибольшее напряжение в зоне концентрации превышает номинальное значение градиентом изменения напряжении в зоне концентрации эффективным коэффициентом концентрации напряжений, определяемым как отношение пределов прочности (при статическом нагружении) или пределов выносливости (при циклическом нагружеиии) гладкого образца и образца с концентратором. [c.5]

В настоящее время разработаны методы расчета элементов конструкций на малоцикловую усталость, которые с успехом при-меняютс в мач 1 1юстроенни. экергостроении и других областях и регламентированы соответствующими нормами Нормы американского общества инженеров-механиков [21 ] и Нормы расчета энергетического оборудования, разработанные в СССР [И]. Первый из этих документов основан на использовании кривой малоцикловой усталости материала при жестком нагружении, выражаемой зависимостью Мансона-Коффина, и значений упругих коэффициентов концентрации, характеризующих напряженное состояние рассчитываемого элемента. Во втором документе, являющемся дальнейшим развитием и совершенствованием метода расчета на малоцикловую усталость, учтены закономерности, связанные с особенностями деформирования при циклическом нагружении за пределом упругости накопление квазистатических повреждений, кинетика напряженного состояния в связи с циклическими упругопластическими свойствами материала и др. Однако использование упомянутых выше норм для оценки несущей 17 259 [c.259]

При установившемся режиме циклического нагружения задача сводится к определению размаха деформации в зоне концешрации. Эго достигается использованием соотношения (10.2.2) Нейбера [207], связывающего коэффициент концентрации напряжений в упругой области и коэффициенты концентрации напряжений и деформаций при упругопластическом нагружении [c.363]

При циклическом нагружении эффективный коэффициент концентрации почти всегда меньше теоретического (Лэф < н). Это объясняется перераспределением напряжений, вызываемым текучестью материала в пластической зоне и ползучестью влиянием градиента напряжений и масштабного фактора зависимостью в общем случае условий разрушения от комбинации главных напряжений у поверхности концентратора и по сечению (см. параграф 2.2). Какой из перечисленных факторов является определяющим, зависит от материала, уровня напряжений и температуры. С повышением <Гв значение Лэф увеличивается. Так, например, для титанового сплава ВТ22М Е.А. Борисовой, А.Ф. Матвеенко и др. получены следующие данные [c.172]

Смотреть страницы где упоминается термин Коэффициент концентрации напряжений при циклических нагружениях : [c.225] [c.165] [c.143] [c.42] [c.41] [c.215] [c.14] [c.168] [c.115] [c.187] [c.100]

Смотреть главы в:

Справочник по металлическим материалам турбино и моторостроения -> Коэффициент концентрации напряжений при циклических нагружениях

ПОИСК

Концентрация напряжений

Коэффициент концентрации

Коэффициент концентрации напряжений

Коэффициент концентрация напряжени

Коэффициент по напряжениям

Нагружение циклическое

Напряжение циклическое

Напряжения Концентрация — си. Концентрация напряжений

Шаг циклический

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...