Концентрация напряжений 1. 142-Примеры

На работоспособность сварных соединений из высокопрочных сталей большое влияние оказывает форма сварного шва. Снятие усиления шва, как показано на pH . 24, приводит примерно к трехкратному увеличению долговечности при малоцикловой усталости. Нельзя эксплуатировать конструкции, где были допущены непровары. Это неизбежно приводит к резкой потере долговечности. Наиболее надежно работают сварные швы, удаленные от места поворота силового потока. В зоне сварных швов не должно быть перепадов сечений, которые неизбежно приводят к концентрации напряжений. Примеры правильных и неправильных конструкций сварных соединений из высокопрочных сталей приведены на рис. [c.225]

Эффе/ст концентрации напряжений можно уменьшить изготов- лением деталей специальной формы. Примеры специальной формы вала и втулки показаны на рис. 7.7. Значение коэффициента концентрации напряжений Ка в прессовом соединении зависит от многих факторов характеристик механической прочности материалов, размеров деталей, давления, рода нагрузки и т. д. В качестве примера иа рис. 7.6 и 7.7 указаны значения Ка при d=50 мм, а = 500 МПа, р>30 МПа. [c.89]

Пример 5. Определить допускаемое напряжение растяжения для цилиндрической колонны пресса в зоне перехода диаметров di = 60 мм в = 70 мм при эффективном коэффициенте концентрации напряжений для симметричного цикла Кд =2,3. Напряжение изменяется во времени по асимметричному циклу (г = = +0,2) в соответствии с тяжелым режимом нагружения (см. рис. 1.8, в). Расчетный срок службы L= 15 лет, коэффициент использования в течение года Кр =0,75, коэффициент использования в течение суток /С =0,66, частота на- [c.20]

Примеры устранения и снижения концентрации напряжений приведены в табл. 26. [c.324]

Повышение механических свойств чугунов позволяет применять их вместо сталей для деталей, работающих в условиях значительных переменных напряжений. Характерным примером таких деталей являются коленчатые валы двигателей многих современных тракторов и автомобилей, В коленчатых валах пониженные механические свойства чугунов по сравнению с таковыми для термически обработанных сталей компенсируются более совершенной формой литых валов, существенно меньшей чувствительностью к концентрации напряжений, большим демп- [c.27]

Теоретический коэффициент концентрации напряжений в нормальных швах, подсчитанный по отношению к номинальному напряжению в опасном сечении шва, равен пример )о 3,3. [c.61]

Для того чтобы понять, в чем заключается явление концентрации напряжений, рассмотрим пример пусть полоса шириной Ь и толщиной 6 (рис. 2.137) растягивается силами К н имеет небольшое сквозное отверстие диаметром (1. Заметим, что длина полосы много больше ширины Ь, а та, в свою очередь, много больше толщины полосы и диаметра отверстия Ь 5с1). В любом поперечном сечении полосы продольная сила = Р и номинальные напряжения, т. е. напряжения без учета концентрации, будут найдены по формуле [c.333]

В отнощении специальных вопросов и устных задач приведем несколько примеров таких вопросов 1. Можно ли нагрузить брус квадратного поперечного сечения так, чтобы он работал на плоский косой изгиб 2 При каком условии сжатый стержень надо рассчитывать на устойчивость по максимальному моменту инерции 3. В каком случае коэффициенты запаса устойчивости стержней из углеродистой и легированной стали, имеющих одинаковые размеры и сжимаемых одинаковыми силами, одинаковы и в каких различны 4. Одинаковы ли теоретические, а также эффективные коэффициенты концентрации напряжений для двух одинаковых деталей, одна из которых изготовлена из среднеуглеродистой стали, а другая из легированной [c.36]

Необходимо указать, что при одном и том же теоретическом коэффициенте концентрации эффективный коэффициент концентрации напряжений выше для более прочных и менее пластичных материалов (сталей), т е. они чувствительнее к концентрации напряжений. В дальнейшем при решении задач желательно проиллюстрировать это положение на каком-либо числовом примере. [c.180]

В [48], например, приведены примеры решения указанным способом нескольких задач о концентрации напряжений вокруг отверстий. [c.670]

Рассмотрим второй типичный пример концентрации напряжений при кручении валов переменного сечения, с которыми часто при- [c.255]

Число, указывающее во сколько раз максимальное напряжение при наличии концентратора превышает напряжение в той же точке в теле, не имеющем концентратора, называется коэффициентом концентрации напряжений к. В рассмотренном примере к = 2. [c.273]

Рассматриваемая ниже задача представляет собою пространственный аналог той плоской задачи о концентрации напряжений, которая была рассмотрена в предыдущем параграфе. Бесконечно упругое пространство растягивается во всех направлениях равномерно, в этом пространстве содержится сферическая полость радиусом а. Употребляя тер(Мин упругое пространство , мы должны представить себе тело достаточно больших размеров (линейный размер Ь) на границе которого приложена нагрузка, создающая в нем равномерное растяжение во всех направлениях с интенсивностью о. Если тело не содержит полости, т. е. нет второго характерного размера, с которым можно сравнивать размер тела L, нет необходимости говорить о том, велик этот размер или мал. Но если речь идет о концентрации напряжений около полости радиусом а, коэффициент концентрации будет зависеть от малого параметра а/Ь и при стремлении этого параметра к нулю будет стремиться к некоторому конечному значению, которое не люжет зависеть ни от а, ни от L. Б> примере с вращающимся диском в 8.13 этот предельный переход был сделан явно, что оказалось возможным ввиду простоты задачи. Вообще, полагают этот малый параметр равным нулю с самого начала, это можно сделать, либо считая размер а бесконечно малым, либо размер L бесконечно большим. Делая второе предположение, мы приходим к представлению об упругом пространстве, т. е. об упругой среде, заполняющей все пространство. [c.274]

Когда радиус отверстия а стремится к нулю, максимальное окружное напряжение стремится к значению, вдвое большему того, которое действует в центре сплошного диска и определяется формулой (55). Таким образом, введение малого кругового отверстия в центре ) сплошного вращающегося диска удваивает максимальное напряжение. Другие примеры этого явления концентрации напряжений вокруг отверстий будут рассмотрены позже (см. стр. 105—112). [c.98]

Наиболее достоверные числовые значения эффективного коэффициента концентрации, естественно, получаются на основе усталостного испытания образцов. В настоящее время в этом направлении накоплен достаточно большой экспериментальный материал. Для типовых и наиболее часто встречающихся видов концентрации напряжений и основных конструкционных материалов созданы таблицы и графики, которые приводятся в справочной литературе. На рис. 12.19 показаны в качестве примера типичные графики для определения эффективного коэффициента концентрации. [c.488]

Возвращаясь к рассмотренным ранее примерам концентрации напряжений, приведем данные по градиентам. [c.494]

Теоретический коэффициент концентрации напряжений может достигать значения = 3 и более он зависит от формы и размеров выточки, прорези, уступа и т. п. Для примера на рис. 2.30 приведен график зависимости теоретического коэффициента концентрации а, от радиуса переходной галтели для круглого стержня с отношением /)/ =3. [c.71]

Таким образом, условие равновесия сводится к тому, что усилие, не передающееся через линию трещины, компенсируется дополнительным усилием от концентрации напряжений у вершины трещины. Приведем примеры вычислений коэффициента интенсивности с помощью метода сечений. [c.122]

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в области резких изменений в форме упругого тела (внутренние углы, отверстия, выточки), а также в зоне контакта деталей возникают повышенные напряжения. Например, при растяжении полосы с небольшим отверстием (рис. 41], а) закон равномерного распределения напряжений вблизи отверстия нарушается. Напряженное состояние становится двухосным, а у края отверстия появляется пик осевого напряжения. Аналогично при изгибе ступенчатого стержня (рис. 411, б) в зоне внутреннего угла возникает повышенное напряжение, величина которого зависит в первую очередь от радиуса закругления г. При прессовой посадке втулки на вал (рис. 411, в) у концов втулки и вала также возникают местные напряжения. Подобных примеров можно привести очень много. Описанная особенность распределения напряжений получила название концентрации напряжений. Зона распространения повышенных напряжений ограничена узкой областью, расположенной в окрестности очага концентрации, и в связи [c.393]

Концентрация напряжений, как показали многочисленные теоретические и экспериментальные исследования, образуется в зонах резкого изменения формы тела (возле выточек, галтелей, около отверстий, в резьбе и т. д.). На рис. 15.5 в качестве примера показано распределение осевых напряжений при растяжении полосы, ослабленной круглым отверстием. Концентрация напряжений наблюдается около отверстия, а наибольшие растягивающие напряжения действуют в точках А на контуре отверстия. Глубина проникновения возмущения напряжения от контура отверстия в глубь пластины невелика, поэтому эти локализованные напряжения иногда называют местными. Концентрация напряжений конструктивного характера имеет место практически при работе всех деталей машин (рис. 15.6, а и б). [c.252]

Профильными называют соединения, в которых ступица (втулка) насаживается на фасонную поверхность вала и таким образом обеспечивается передача вращения. На рис. 33 5 в качестве примера показано соединение на квадрате со скругленными углами (для снижения концентрации напряжений), применяют также соединения эллиптического и треугольного сечений. [c.529]

На малых лабораторных образцах с концентрацией напряжений, особенно изготовленных из мягкой стали, снижение предела усталости получается меньшим, чем это можно было бы ожидать, судя по величине коэффициента концентрации напряжений. Поясним это на примере. [c.355]

Конструктивные мероприятия в основном сводятся к уменьшению концентраций напряжений в местах, где обычно возникают усталостные треш,ины, ведуш,ие к поломкам деталей. Рассмотрим на примерах некоторые из конструктивных мероприятий. [c.373]

Большинство сварных конструкций испытывает переменные нагрузки, поэтому при проектировании сварных соединений следует добиваться снижения концентрации напряжений за счет применения более совершенной технологии сварки, а также улучшения конструкции сварного узла. В качестве примера на рис. 27.5, а приведен простой сварной узел, испытывающий знакопеременную нагрузку. [c.454]

Продление срока службы ВС с учетом появления в отдельных зонах конструкции усталостных трещин может быть реализовано при сохранении роста трещин до достижения ими критического размера с последующей заменой детали. Однако после выявления трещины могут быть осуществлены операции по ее торможению [116]. В частности, может быть частично удален материал с поверхности детали в зоне выявленной трещины. Эта операция осуществляется таким образом, чтобы не создавать существенной локальной концентрации напряжений, что служит предпосылкой нового зарождения трещины. В такой ситуации контроль подразумевает дополнительный анализ состояния материала в районе выбранного (удаленного) материала. Примером такого контроля может служить диагностика трещин в верхнем поясе нервюры самолета Ил-62 в зоне его галтельного перехода [117]. [c.67]

Изолинии наибольшего из главных напряжений для тех же четырех значений приложенных нагрузок (шаги № 1, 2, 5 и 10) показаны на рис. 8. Величины этого напряжения были нормированы делением на достигнутую к этому моменту величину приложенной к композиту нагрузки дх- Таким образом, значения, приведенные рядом с изолиниями, показывают уровень концентрации напряжений при данной величине внешней нагрузки. Отметим, что наибольшая величина показанного на рис. 8 главного напряжения (на середине отрезка оси х между волокнами) достигается в точке, не совпадающей с точкой максимума октаэдрического касательного напряжения (поскольку минимальное главное напряжение, которое также вносит свой вклад в величину октаэдрического касательного напряжения, достигает своего наибольшего значения вдали от оси х, в то время как максимальное главное напряжение уменьшается лишь ненамного). Рассматриваемая ситуация является именно тем примером, в котором предсказываемая зона начала пластического течения может зависеть от выбранного частного вида критерия текучести. Выше было указано, что в исследованиях Адамса [1, 2] использовался критерий Мизеса. [c.233]

Рассмотренный пример является упрощенным вариантом задачи расчета деформаций автомобильной шины под действием веса машины, если предположить (а для резины это предположение достаточно точно), что поведение материала является линейно упругим. Для численных значений физических параметров, соответствующих состоянию шины при нормальном эксплуатационном давлении, было найдено, что даже в том случае, когда отношение толщины стенки шины к радиусу не мало, точное решение не слишком отличается от приближенного решения, получаемого из рассмотрения шипы как мембраны. При низких давлениях, соответствующих ненакачанной шине, протектор сжимается и работает как балка при чистом сдвиге, подобно тому как это происходит с (искривленной) консолью, рассмотренной в разд. Ill, 3. Слои концентрации напряжений возникают на внутренней и внешней границах шины, откуда следует, что наибольшую нагрузку испытывают самый внутренний и самый внешний слои протектора. [c.328]

Для повышения популярности и экономической выгодности железнодорожного транспорта необходимо учитывать требования промышленной эстетики прежде всего к стилю, цвету, комфортабельности транспортных средств. Примерами стилевого новаторства могут служить вагоны Министерства транспорта США производства вагоностроительного отдела в г. Сан-Луи Управления американских железных дорог и вагоны вашингтонского метро. Эти вагоны выгодно отличаются по внешнему виду от более ранних моделей благодаря усилиям специалистов по промышленной эстетике. Однако при традиционном инженерном подходе удовлетворение требований промышленной эстетики приводит к повышению массы транспортных средств в результате необходимости увеличения толщины материала или вследствие другого способа упрочнения в местах концентрации напряжений, появление которых обусловлено наличием структурных неодно- [c.174]

В работе [49] рассчитано напряженное состояние деформационно упрочняемой матрицы около цилиндрических включений с круглым поперечным сечением при поперечном растяжении или сдвиге. Максимальные растягивающие напряжения существенно зависят от характеристик деформационного упрочнения матрицы, но в приведенных примерах коэффициенты концентрации напряжений оказались значительно меньше двух. [c.66]

В более поздних работах было также показано, что резкие концентраторы напряжений придают образцам значительно более высокое сопротивление усталости, чем этого можно было ожидать, принимая во внимание их теоретические коэффициенты концентрации напряжений. Причем этот эффект наблюдается независимо от схемы приложения нагрузки. В качестве примера в табл. 1 приведены результаты исследования влияния радиуса при вершине кольцевого надреза на сопротивление усталости двух алюминиевых сплавов. Испытывали на изгиб с вращением образцы диаметром 12,7 мм из алюминиевого сплава (4,5 % Си 1,4 % Мп ап = 470 МПа) с кольцевым надрезом глубиной 1,9 мм и углом раскрытия 45°, а также на осевое растяжение-сжатие образцы диаметром 43,2 мм из алюминиевого сплава (4,4 % Си 0,7 % Mg Ств = 505 МПа) с кольцевым надрезом глубиной 5,1 мм и углом раскрытия 55 ".. В обоих случаях с уменьшением радиуса при вершине надреза амплитуда разрушающих напряжений цикла сначала значительно уменьшается, а затем, после достижения некоторого критического значения, заметно увеличивается. Интересно отметить, что в обоих исследованиях критический радиус при вершине надреза, соответствующий минимальной амплитуде разрушающих напряжений, оказался равным примерно 0,03 мм. [c.11]

Многочисленные примеры котельной коррозии. Коррозионное растрескивание на-гартованной латуни. Усиленная коррозия морских судов в местах концентрации напряжений. Коррозия в местах изгибов железных листов. Коррозия головок заклепок [c.21]

Концентрация напряжений может быть вызвана не только формой детали, но и действием сопряженных деталей. В качестве примера на рис. 173 приведено полученное из опыта распределение напряжений в теле стяжного болта. Напряжение, обусловленное формой болта, имеет наибольшую велиадну на участке перехода стержня в головку и в 3 раза превышает среднее напряжение СТо в стержне. Максимальный скачок напряжений возникает в плоскости расположения торца гайки (а, ах = 5сто). [c.296]

Местные ослабления в силу умепьщепия сечений и, особенно, концентрации напряжений резко снижают прочность деталей. Нередко ослабление бывает результатом просчетов при определении сечений детали. Особенно распространена эта ошибка при конструировании нерассчиты-ваемых мелких деталей, формально не несущих нагрузок (за исключением сил затяжки). Характерный пример приведен на рис. 443,1.. [c.602]

Рассмотрим второй типичный пример концентрации напряжений при кручении валов переменного сечения, с которыми часто приходится встречаться в машиностроительной практике. Если диаметр вала по его длине меняется постепенно, то формулы, полученные для определения напряжений в цилиндрических валах, позволяют оценить максимальные напряжения с достаточной степенью точности. Если же изменение диаметра происходит резко — так, как показано на рис. 229, то в точках т в начале закругления имеет место высокая концентрация напряжений. При этом величина наибольшего напряжения зависит от отношений р d и D d, где р — радиус закругления, а D и d — диаметры сопрягаемых цилиндрических частей вала. Как показывают опыты, основанные на применении электроаналогии, картина распределения касательных напряжений [c.237]

Варианты конструктивного оформления штуцеров с обо-j O iKaMH корпуса разнообразны. Наиболее целесообразны те, которые позволяют получить надежное проплавление всей с епки штуцера, исключая возможность образования и роста грещины от непровара. Примеры конструктивного оформления штуцеров в аппаратах нефтегазохимического производства показаны на рис. 1.8, а-г. Варианты с дополнительным укрепляющим кольцом 1 (рис. 1.8, а) и утолщенным патр>уб-UOM 2 (рис. 1.8, б) технологически просты, но при нагружении в зонах расположения угловых швов возникает значительная концентрация напряжений, что может служить причиной появления трещин в процессе эксплуатации. Варианты с вытяжкой горловины (рис. 1.8, в) и с вварньш торовым воротником 3 (рис. 1.8, г) более сложны в изготовлении, зато достигается [c.23]

При изготовлении тонкостенных оболочковых конструкций для химического аппаратостроения в целях защиты их поверхности от воздействия агрессивной среды и сохранения прочности и пластичности металла при низкой температуре используют самые разнообразные материалы (биметаллы, цветные металлы и сплавы, среднелегированные стали и др ) В связи с этим технология сварки таких конструкции достаточно сложна, нередко требует сочетания различных способов, специальных присадков, дополнительных мероприятий по предотвращению трещинообразования, защите сварочной ванны от окисления и т.д Для операций сборки и сварки цилиндрической части сосудов обычно применяют роликовые стенды, оборуд>я их paзличны и приспособлениями флюсовыми подушками, стяжными скобами, автоматическими головками для сварки, распорками, центраторами и др Сварку обечайки с днищем производят стыковыми швами за один или несколько проходов В стенки сосудов и аппаратов приходится вваривать патрубки, лючки, штуцера и другие элементы, сварные соединения которых часто являются инициаторами разрушения конструкции На рис 19 приведены в качестве примера некоторые варианты конструктивного оформления шт церов в аппаратах химического производства. Варианты с дополнительно усиливающими кольцами (см. рис 1 9,й) и утолщенными патрубками (см рис 19,6) выполняются угловыми швами, в зонах которых возникает значительная концентрация напряжений В данном месте часто появляются усталостные трещины Более предпочтительными с точки зрения повышения работоспособности являются варианты соединений с вытяжкой горловины (см рис. [c.18]

Задача Кирша (1898) является характерным примером того, что наличие резких изменений формы тела (различного рода надрезов малые отверстия, выточки, канавки и др.) приводит к значительным местным напряженкям, быстро затухающим по мере удаления от этих геометрических концентраторов напряжений. Обычно местные-напряже-ния характеризуют коэффициентом концентрации напряжений й, представляющим собой отношение наибольшего местного напряжения к номинальному напряжению, т. е. к напряжению, вычисленному в предположении отсутствия концентратора. В рассматриваемом случае k = (a9e)max t = 3. [c.303]

Пример 143. Определить допускаемое напряжение на переменный изгиб при характеристике цикла г=—0,6, если рассчитывается деталь из легированной конструкционной стали с = 100 KFjuM и а =80 кГ/мм при коэффициенте запаса прочности [л 1=2. Деталь круглого сечения диаметром d=40 мм имеет концентратор, для которого теоретический коэффициент концентрации напряжений а, =1,6. Коэффициент упрочнения от поверхностного наклепа р=1,4. [c.427]

Высокая концентрация напряжений на краю отверстия представляет больиюй практический интерес. В качестве примера можно упомянуть отверстия в палубах судов. При изгибе корпуса судна в палубах вызывается растяжение или сжатие, а им сопутствует высокая концентрация напряжений вокруг отверстий. Многократные циклы нагружения, производимые волнами, при- [c.108]

В качестве примера приведем построение расчетной схемы фермы. Для стержней фермы принимаются четыре гипотезы об их материале (см. 1.2), гипотеза Бернулли и гипотеза о ненадавливаемости волокон жесткие клепаные или сварные узлы заменяются шарнирами и на основании этого доказывается, что стержни будут работать или на растяжение, или на сжатие стержни изображаются линиями, соответствующими их осям внешние силы считаются приложенными в узлах влияние концентрации напряжений вокруг заклепочных отверстий на прочность не учитывается. [c.29]

С увеличением концентрации напряжений более отчетливо проявляется влияние напрягаемых объемов и температуры на переход от вязкого состояния к хрупкому. Поэтому для определения условий перехода от вязкого к квазихрупкому или хрупкому разрушению широко используют температурные зависимости характеристик прочности и пластичности. В качестве примера на рис. 1.10 приведены результаты испытаний для малоуглеродистой стали 22К при растяжении образцов с площадью сечения f=lOOO мм . При испытаниях образцов с острыми надрезами регистрировались разрушающее напряжение Ск, сужение площади поперечного сечения ij) и максимальная деформация бтах в зоне концентрации напряжений после разрушения, измеренной методом сеток с шагом 0,1 мм. Кроме указанных характеристик на диаграмме рис. 1.10 нанесены величина Fb — доля вязкой ягтp и.члома (как хаоареристика степени [c.17]

В качестве примера на рис. 4.1 для малоуглеродистой стали 22К приведены результаты определения сГк, fimax. If), Ki и Fb (доли вязкой части излома), полученные на надрезанных образцах сечением 20X50 мм. Изменение величины бтак характеризует постепенное снижение пластичности и уменьшение роли перераспределения напряжений в зоне трещины при уменьшении температуры. Сопоставление номинальных деформаций, определяемых при испытаниях до разрушения образцов с трещинами, с максимальными деформациями, возникающими в зонах концентрации напряжений в элементе [c.61]

Если круглого сечения вал имеет одну толщину по всей длине, то диаметр его определяется по наибольшему крутящему моменту. В этом случае на участках вала с меньшими крутящими моментами получается излишняя прочность. Поэтому теоретически выгоднее делать вал с переменным диаметром по длине. Однако эта выгода, вследствие удорожания изготовления вала и наличия концентраций напряжений в местах перехода от одной толщины к другой, практически получается не всегда. Экономия в материале может быть достигнута рацнональным расположением шкивов на валу, а именно шкив, получающий крутящий момент от двигателя, выгоднее располагать в средней части вала таким образом, чтобы суммы моментов, раздаваемых валом по обе стороны от этого шкива, по возможности были одинаковы. Покажем это на следующем примере. [c.132]

Допустимая степень взаимодействия компонентов в системах третьего класса зависит от многих других характеристик композита. Одна из важнейших характеристик — сопротивление распространению каждого конца трещины в реакционной зоне, поскольку оно определяет величину раскрытия трещины, а следовательно, и создаваемую трещинами концентрацию напряжений. Согласно всем имеющимся данным, допустимая длина трещины в системе титан — бор увеличивается с ростом предела упругости титановой матрицы. Однако если волокно не абсолютно упруго, а обладает определенной пластичностью, то критическая длина трещины может быть много больше. Значит, много больше может быть и толщина реакционной зоны. Соответствующий пример, относящийся к системе псевдопервого класса, имеется в работе Джонса [23], который исследовал композиты алюминиевый сплав 2024 — нержавеющая сталь. Хотя на большинстве образцов взаимодействия не наблюдалось, в нескольких случаях на малоугловом шлифе была обнаружена третья фаза вокруг волокон. Один из таких образцов, где хорошо видна образующаяся при реакции фаза, изображен на рис. 5. Фазу пересекают многочисленные, регулярно располо- [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...