Возникновение и роль остаточных напряжений

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РОЛЬ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИИ [c.111]

Уравнение Кернера и другие теоретические уравнения выведены из предположения о прочной адгезионной связи между матрицей и наполнителем. В действительности адгезия не играет большой роли, если силы трения между фазами выше прикладываемых внешних нагрузок. В большинстве наполненных композиций наблюдается несоответствие коэффициентов термического расширения фаз, что обусловливает возникновение в них остаточных напряжений при охлаждении от температуры формования до температуры эксплуатации, обеспечивающих обжим частиц наполнителя матрицей. Поэтому во многих случаях, даже если адгезионная связь между фазами слабая, теоретические уравнения применимы, поскольку трение препятствует относительному перемещению фаз по границе раздела. В предельных случаях плохой адгезии получаются результаты, аналогичные пенопластам, когда частицы свободно могут перемещаться в пустотах. Выведено уравнение для промежуточного случая относительно низкой адгезии между фазами [32]. При этом эластичная матрица отрывается от сферических частиц наполнителя с образованием пустот у полюса сфер. [c.229]

При восстановлении деталей наплавкой большое значение в обеспечении качества играет подготовка деталей, выбор электродного материала и защитных газов или охлаждающей жидкости при вибродуговой наплавке, в то время как при гальванических покрытиях — состав электролита и подготовка деталей, имеющая особенно важное значение для прочности сцепления покрытия с основным металлом. При этом число и характер подготовительных операций резко отличны от операции подготовки для наплавки. Однако в том и другом случае подготовка детали к нанесению покрытий играет большую роль в получении их высокого качества. В случае плохой подготовки прочность сцепления гальванических покрытий может быть низкой и возможно отслаивание и откалывание покрытий, при наплавке же — наличие пор и окислов в наплавленном металле. Кроме того, большое влияние на качество восстановления деталей оказывают режимы и регулирование процесса нанесения покрытий. Несоответствие материала электродной проволоки при восстановлении деталей механизированными способами наплавки, или соответствующих режимов электролиза в случае гальванических покрытий условиям работы деталей на практике приводит к быстрому выходу их из строя из-за низкой износоустойчивости или усталостной прочности. Несоблюдение технологических режимов восстановления деталей металлопокрытиями вызывает возникновение больших растягивающих остаточных напряжений, отрицательно влияющих на усталостную прочность деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. Поэтому в процессе ремонта автомобилей нередко целесообразно упрочнение деталей, восстановленных наплавками. Термическая обработка при рассматриваемых способах производится в случае необходимости, и осуществление ее тем или иным способом зависит от многих причин необходимости устранения растягивающих внутренних напряжений, [c.191]

По-видимому, остаточные внутренние напряжения, возникающие при формировании покрытия, играют двоякую роль при возникновении и распространении усталостных трещин. Если в покрытии и приповерхностных слоях основного металла имеются сжимающие остаточные напряжения, то они увеличивают долговечность, задерживая зарождение и распространение усталостных трещин. При образовании напряжений растяжения (что происходит чаще), неблагоприятных с точки зрения конструктивной прочности, разрушение образца ускоряется вследствие усиления напряженности состояния и инициирования трещинообразования. [c.31]

В идеальной атомной решетке, свободной от приложенных или остаточных напряжений, атомы находятся в равновесном состоянии под действием внутренних сил. Однако реальная атомная решетка металлов геометрически несовершенна из-за наличия в ней местных дислокаций. Приложенные внешние силы приводят к перемещению атомов в новые положения, что вызывает пластическую деформацию и наклеп. Увеличение пластической деформации за предел текучести приводит к возникновению и развитию трещин. Масло, попадаемое в трещину, играет роль гидравлического клина, ускоряющего процесс развития трещины. [c.68]

В соответствии со статистическими данными деформация и вязкое разрушение являются причиной 15—20 % всех отказов. Образование хрупких трещин чаще происходит при низких температурах эксплуатации, наличии исходных дефектов типа трещин, повышенных остаточных напряжениях, возникновении статических и динамических перегрузок, а также при увеличении размеров начальных дефектов под действием циклических эксплуатационных нагрузок и коррозии. Хрупкое разрушение судов, мостов, кранов, строительных и дорожных машин обычно начинается Б зонах концентрации напряжений и происходит после некоторой наработки. Это говорите роли накопления эксплуатационных повреждений и увеличения вероятности одновременного сочетания факторов, способствующих снижению сопротивления хрупкому разрушению. [c.314]

Таким образом, не только режимы термического и механического нагружения, но и процесс упругопластического деформирования в опасных точках имеет нестационарный характер. Особенностью термомеханического напряженного состояния кромки лопатки является неоднородность распределения температур и напряжений наиболее неблагоприятное сочетание напряжений и температур (но не экстремальных) имеет место в полуцикле нагрева, когда в кромке действуют сжимающие напряжения. В целом для лопатки возможно сочетание как сжимающих, так и растягивающих напряжений в полуцикле высокотемпературного нагрева. Пластическое деформирование кромок приводит к возникновению поля остаточных напряжений при однородном тепловом состоянии и к изменению распределения напряжений по сечению в последующих циклах. При этом в формировании предельных состояний существенной оказывается роль процессов ползучести и релаксации [20, 29, 64, 68], протекающих наиболее интенсивно на этапе стационарного режима (период выдержки) и при наличии определенного уровня статических напряжений. [c.27]

Ранее снижение предела выносливости при никелировании конструкционной углеродистой стали с 0,38% С, нормализованной при 850 1С, наблюдали И. В. Кудрявцев и А. В. Рябченков [633, 634]. Электроосаждение никеля производилось из электролита, близкого по составу к использовавшемуся нами. После осаждения слоя никеля 28—30 мкм (при Дк= 1 А/дм-) обнаружено снижение предела выносливости образцов без концентратора напряжений на 34%, однако образцы, имевшие надрез, не дали снижения сг-i. Следует отметить, что сами авторы работ [633—634] связывают понижение предела выносливости стали при никелировании с возникновением значительных растягивающих напряжений в слое никеля [441 МН/м (45 кГ/мм2) — определено по методу гибкого катода]. Они считают, что в процессе приложения циклических напряжений происходит разрушение покрытия и образующиеся трещины в покрытии играют роль острых надрезов, концентрирующих как остаточные, так и действующие циклические напряжения на поверхности образца. Не отвергая полностью возможность ухудшения выносливости стали при знакопеременных циклических деформациях вследствие действия растягивающих напряжений в слое никеля, мы считаем основной причиной снижения усталостных характеристик стали, подвергнутой никелированию, наводороживание металла основы в процессе нанесения покрытия. [c.280]

Возникновение остаточных напряжений сжатия не только тормозит зарождение и развитие поверхностных трещин, но и препятствует выходу на поверхность подповерхностных трещин, развивающихся по механизму отслаивания. Во многих случаях остаточные напряжения играют определяющую роль в повышении износостойкости ионно-легированных поверхностей, а химическая природа имплантируемого атома практически несущественна [188]. Два основных механизма возникновения напряжений сжатия при ионном легировании связаны с образованием твердых растворов и выделений второй фазы. [c.100]

С возникновением остаточных напряжений обычно связаны макроскопические и микроскопические изменения поверхностного слоя металла, как, например, изменение формы, размеров и ориентации зерен (образование текстуры), а такн е структурные изменения металла. Все это, безусловно, оказывает влияние на развитие усталостного процесса, однако решающую роль при адсорбционной и коррозионной усталости играют сами остаточные напряжения. [c.163]

В этом случае поле остаточных сварочных напряжений играет роль источника энергии для развития возникающей хрупкой трещины. Высокие остаточные сварочные напряжения являются также необходимым (силовым) компонентом условий для возникновения и развития холодных технологических трещин в период времени, непосредственно следующий за сваркой. [c.356]

Рассмотренный кратко термодеформационный цикл сварки, обусловливая появление уравновешенных упругих деформаций в зоне сварного соединения, приводит к возникновению остаточных сварочных напряжений в сварном соединении. В зонах, где должны происходить деформации сжатия, возникают растягивающие остаточные напряжения, а уравновешивающие их сжимающие напряжения соответственно появляются в зонах с деформацией растяжения. На величину и распределение остаточных напряжений кроме неравномерных деформаций изменения объема металла при охлаждении оказывают влияние и объемные изменения, протекающие ниже температуры распада аустенита. Эти изменения у различных сталей протекают по-разиому и зависят от содержания в стали углерода и легирующих элементов. На рис. 4 представлена схема распределения остаточных напряжений в сварном соединении. Уровень напряжений и размеры растянутых и сжатых зон зависят от условий сварки и состава свариваемой стали. По данным табл. 2 можно судить о роли состава стали в возникновении остаточных напряжений в сварном соединении. Экспериментально определенные величина и распределение остаточных напряжений в сварных соединениях труб с толщиной стеики 30—36 м.м из стали 15ХМ, выполненных ручной дуговой сваркой с получением металла шва близкого состава, приведены на рис. 5. [c.408]

Стрела по длине представляет собой балку переменного сечения для придания ей равнопрочности (см. рис. 33). Направляющие полосы повторяют изгибы нижнего пояса стрелы и сварены из трех частей, стыки которых совмещены в одном сечении и сварены без разделки кромок на глубину 5 мм при толщине стыкуемых элементов 18 мм. Концы направляющих полос вблизи стыка приварены лобовыми швами к стреле, образуя, таким образом, жесткую связь стыка со стрелой. Непровар в стыке сыграл роль внутреннего трещпноподобного дефекта размером 13X70 мм, который стал причиной разрушения. На начало разрушения именно в этом месте указывает расположение шевронного узора излома. Возникновению разрушения способствовали также низкие температуры, ударный характер нагружения и высокий уровень остаточных напряжений в зоне швов направляющей полосы и нижнего пояса стрелы, близко расположенных друг к другу — на расстоянии 30—40 мм. Распространению разрушения содействовали непровары в угловых швах коробки стрелы и концентраторы на кромках полок, вырезанных газовой резкой без последующей механической обработки. Исследование аварии стрелы экскаватора Э-1252Б показало, что очагом возникновения хрупкого разрушения могут стать [c.83]

При процессах переработки термопластов происходит ориентация макромолекул, причем прочность материала в направлении ориентации возрастает, а в поперечном направлении уменьшается. При получении пленок и тонкостенных изделий это явление играет пслэжительную роль, во всех остальных случаях оно выг- вает структурную неоднородность и служит причиной возникновения остаточных напряжений. Различие по сечению изделия в скоростях охлаждения, в степени кристаллизации, полноте протекания релаксационных процессов для термопластов и степени отверждения для реактопластов приводит также к структурной неоднородности и появлению дополнительных остаточных напряжений в изделиях. Для снижения остаточных напряжений применяют термическую обработку изделий, формирование структуры при переработке и другие технологические приемы. [c.463]

Закономерности возникновения остаточных зональных напряжений в зоне сварного соединения (рис. 8.5) аналогичны рассмотренным. При сварке решающее значение имеет локальность нагрева. Поэтому остаточные напряжения в сварном соединении возникают между нагревавшимся и ненагревавшимся металлом. Поскольку сварке, как правило, подвергают низкоуглеродистые стали, решающее значение для возникновения остаточных напряжений имеют тепловые изменения объемов, а структурные изменения играют второстепенную роль. [c.161]

В материале кроме тех внутренних сил (напряжений), которые вызваны внешней нагрузкой и уравновешивают ее в любом бесконечно малом элементе тела, могут быть и другие — самоуравнове-шенные внутренние силы (напряжения), существующие и в ненагру-женном теле. Такие напряжения называют начальными. Начальные напряжения в связи с природой их возникновения иногда в литературе носят название остаточных, собственных или внутренних. Два последних термина подчеркивают самоуравновешенность этих напряжений внутри тела. Начальные напряжения играют исключительно большую роль во многих явлениях, происходящих в поликристаллических телах в процессе их деформирования. Начальные напряжения появляются либо в процессе самого изготовления элемента или конструкции (например, в процессе остывания отливки, [c.259]

Согласно [217], растрескиванию подвергаются разные виды аппаратов и оборудования колонны, хранилища, отстойники, сепараторы, теплообменники, ребойлеры, смесители и т.д., в технологической среде которых (по температурным условиям и давлению) может присутствовать вода. Давление в обследованных аппаратах не оказывает заметного влияния на склонность к растрескиванию. Это растрескивание наблюдается в аппаратах с давлением от 0,1 до 2,5 МПа и более, Срок службы этих аппаратов и оборудования до возникновения трещин варьировался от б мес до 15 лет. Большая часть возникших трещин выявляется в самом сварном шве или околошовной зоне. Последнее предполагает значительную роль внутренних остаточных сварочных напряжений в явлении щелочного растрескивания. [c.341]

Остаточныс напряжения в поверхностных слоях материала, появившиеся в процессе его технологической обработки, играют определенную роль при возникновении ]Местных неоднородностей структуры материала при циклических нагружениях. В частности, остаточные сжимающие напряжения в поверхностном слое до некоторой степени компенсируют действие радиальных растягивающих напряжений на периферии площадки контакта, задерживая этим образование и накопление пластических сдвигов в материале на рабочих участках. Остаточные растягивающие напряжения, наоборот, ускоряют и усиливают разрушение материала на этих участках. [c.277]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...