Опасное (предельное) состояние конструкции

Подчеркнем еще раз, что возникновения текучести или признаков хрупкого разрушения хотя бы в одной точке конструкции (бруса) рассматривают как нарушение прочности конструкции в целом. Расчет на прочность, основанный на таком представлении об опасном состоянии конструкции, называют расчетом по опасной точке или расчетом по допускаемым напряжениям. В современной расчетной практике применяют также другие методы расчета (по предельным нагрузкам или несущей способности, по расчетным предельным состояниям), основанные на иных представлениях об опасных (предельных) состояниях конструкции, здесь эти методы не рассматриваются (см. [12, 20,36,38,46,49,51]). [c.367]

ОПАСНОЕ (ПРЕДЕЛЬНОЕ) СОСТОЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ [c.567]

Из сказанного видно, какое важное значение имеет критерий, определяющий опасное (предельное) состояние конструкции при заданном коэффициенте запаса прочности этот критерий определяет значение допустимых нагрузок, а при заданных значениях нагрузок от него зависит выявляемый коэффициент запаса прочности конструкции. [c.567]

При расчете по допускаемым напряжениям опасным, или предельным, состоянием конструкции считается такое ее состояние, при котором наибольшее напряжение хотя бы в одной точке материала конструкции достигает опасной величины — предела текучести (для пластичного материала) или временного сопротивления (для хрупкого материала). Состояние всей остальной массы материала во внимание не принимается. [c.487]

Для сложного напряженного состояния подобный метод оценки прочности непригоден. Дело в том, что для одного и того же материала, как показывают опыты, опасное состояние может наступить при различных предельных значениях главных напряжений Ох, Оз и 03 в зависимости от соотношений между ними. Поэтому экспериментально установить предельные величины главных напряжений очень сложно не только из-за трудности постановки опытов, но и вследствие большого объема испытаний. В случае сложного напряженного состояния конструкции рассчитывают на прочность, как правило, на основании теоретических разработок с использованием данных о механических свойствах материалов, получаемых при испытании на растяжение и сжатие (иногда используют также результаты опытов на кручение). Только в отдельных случаях для оценки прочности конструкции или ее элементов прибегают к моде- [c.195]

Необходимо еще раз остановиться на двух вопросах. Во-первых, надо разъяснить, что все расчеты будут выполняться по опасной точке, т. е. нарушением прочности конструкции будем считать возникновение хотя бы в одной точке заметных пластических деформаций или признаков хрупкого разрушения. Не вдаваясь в подробности, надо упомянуть, что такой подход к расчету не единственно возможный и в расчетной практике применяют другие методы и подходы. Конечно, учащимся строительных специальностей в свое время придется подробно рассказывать о расчетах по предельным состояниям. Во-вторых, надо дать понятие о предельном напряжении как о напряжении, при котором возникают признаки разрушения или появляются заметные пластические деформации уточнить, какие механические характеристики материалов при статическом нагружении являются предельными напряжениями. [c.77]

Между тем при неравномерном распределении напряжений (например, при изгибе, кручении) в статически неопределимых конструкциях, изготовленных из пластичных материалов, появление местных напряжений, равных пределу текучести, в большинстве случаев не является опасным для всей конструкции. Практика показывает, что при появлении местных пластических деформаций конструкция еще может удовлетворять предъявляемым к ней требованиям и для перехода ее в предельное состояние требуется дальнейшее возрастание нагрузки. Таким образом, в действительности конструкция обладает запасом прочности, большим, чем при расчете по допускаемым напряжениям. [c.546]

Первое предельное состояние заключается в нарушении сплошности защитного покрытия оно проявляется в образовании трещин, сколов, пор и других дефектов, через которые осуществляется непосредственный контакт агрессивной среды с защищаемой поверхностью. Нарушение сплошности, как правило, имеет местный или локальный характер, так как бывает вызвано различного рода механическими напряжениями, возникающими в системе металл — покрытие. Однако возникают ситуации, когда нарушение сплошности (разрушение) наступает практически по всей поверхности, например при химической или термической деструкции материала покрытия в случае интенсивного абразивного или эрозионного износа. Нарушение сплошности покрытия является наиболее опасным видом отказа, при котором дальнейшая эксплуатация конструкции невозможна требуется ремонт в случае местных повреждений или замена покрытий в случае повреждения большой части поверхности. Первое предельное состояние распространяется на все типы полимерных покрытий и все виды оборудования с покрытиями. [c.45]

Если предельным состоянием материала в локальной области является хрупкое разрушение, то в ряде случаев это предельное состояние может представить опасность для всей конструкции, ибо разрушение материала в малой области может явиться началом развития конечной по размеру области разрушения. В таких случаях вполне уместно использование расчета по допускаемым напряжениям, в котором считается, что опасная ситуация для конструкции в целом заключается в возникновении опасной для материала ситуации хотя бы в одной или нескольких ее точках. [c.523]

Если локальную область, в которой материал доведен до состояния текучести, окружает материал, находящийся еще в упругом состоянии, то фактически текучести как таковой произойти не может в силу стеснения больших деформаций сопротивлением окружающего материала. Утверждение о возникновении текучести в локальной области фактически является утверждением о потенциальной возможности пластических деформаций, реализация которых мыслима лишь по снятии стеснения ). Именно поэтому расчет по допускаемым напряжениям в случае пластического состояния материала не является совершенным, так как предельное состояние материала в окрестности точки не представляет опасности в целом для конструкции. Более совершенным является расчет по разрушающим (или, иначе, по допускаемым) нагрузкам, а еще более совершенным — расчет по предельным состояниям. [c.523]

На самом деле условие (8.1) может быть использовано и при расчете конструкции по предельному состоянию при этом под последним понимается состояние, действительно опасное для всей конструкции. Эти вопросы рассматриваются в теории пластичности, позволяющей прослеживать процесс расширения первоначально локальной области, где возникла текучесть, и находить такие конечные области, возникновение текучести в которых означает наступление предельного состояния для всей конструкции. [c.524]

Третье предельное состояние характеризуется появлением в конструкции трещин и таких изменений геометрии и формы, при которых дальнейшая эксплуатация двигателя становится опасной, хотя конструкция в целом и не достигла первого предельного состояния. Например, в газотурбинных двигателях это третье предельное состояние часто достигают элементы камер сгорания, фланцы корпусов и пр., в которых возникают трещины. [c.212]

При термоциклическом нагружении сферического оболочечного корпуса происходит накопление деформации и возникают значительные квазистатические повреждения в опасной точке конструкции. Доля квазистатических повреждений к моменту достижения предельного состояния может составлять 0,3 (кривые 7 и 2 на рис. 5.5). [c.253]

По мере усложнения задач, возникающих при проектировании в связи с обеспечением прочности машин, становится все более необходимым взаимодействие испытаний и расчета, объединяемых в определенную систему, которая обеспечивает получение исходных данных по режимам нагружения при испытаниях материалов на образцах, изучение полей напряжений и деформаций на характерных моделях, измерение или расчет граничных условий, решение краевых задач для опасных зон элементов конструкций, оценку предельных состояний и эксплуатационного ресурса исследуемой конструкции [c.505]

Отличительной чертой современного проектирования машин и конструкций является одновременное использование при проведении расчетов классических теорий прочности и критериальных соотношений механики разрушения. Предельное состояние материала в наиболее опасной зоне элемента конструкции (ЭК) в общем случае описывается условием типа [c.11]

Если исключить из рассмотрения выходы из строя машин и конструкций вследствие резких нерасчетных перегрузок, природных воздействий, не поддающихся контролю, грубых ошибок при проектировании или эксплуатации или неблагоприятного сочетания перечисленных факторов, то остальные случаи наступления предельных состояний можно отнести преимущественно к одной из двух больших групп. Первую группу образуют предельные состояния, наступившие в результате постепенного накопления в материале рассеянных повреждений, приводящих к зарождению и развитию макроскопических трещин. Часто зародыши и очаги таких трещин, вызванные несовершенством технологических процессов, содержатся в объекте до начала его функционирования. Причиной выхода объекта из строя является развитие трещин до опасных или нежелательных размеров. Если трещина не обнаружена своевременно, ее развитие может привести к аварийной ситуации. Вторая группа состоит из предельных состояний, связанных с чрезмерным износом трущихся деталей и поверхностей, находящихся в контакте с рабочей или окружающей средой. Предельные состояния первой группы типичны для несущих элементов, работающих при высоких уровнях общей нагруженности. Случаи, когда несущие элементы испытывают интенсивное изнашивание, сравнительно редки. Рассмотрим более детально первую группу предельных состояний. [c.13]

Критическое техническое состояние характеризуется как опасное для дальнейшей эксплуатации, способное причинять вред здоровью и жизни людей или приводящее к нежелательным экологическим последствиям, а также к возможному значительному материальному ущербу из-за перехода конструкции в предельное состояние. [c.17]

Степень опасности водородного охрупчивания технологического происхождения существенно зависит от условий эксплуатации и конструктивных особенностей металлической конструкции. Наиболее опасным оно становится в условиях и режимах эксплуатации, когда для нее в качестве предельного состояния возможно хрупкое разрушение. [c.144]

Учитывая, что хрупкое разрушение по своим последствиям представляет самый опасный вид предельного состояния, рассмотрим некоторые вопросы оценки и определения склонности элементов конструкции к хрупкому разрушению. Особый интерес представляет возможность использовать при этой оценке сведений о качестве стали из технической документации на конструкцию. Эта оценка выполнена применительно к сосудам и аппаратам давления и вертикальным стальным резервуарам, но может быть использована и для других сварных конструкций. [c.375]

Существенно заметить, что авторы большинства известных работ по оптимальному проектированию в условиях приспособляемости не учитывают различия таких предельных состояний, как знакопеременное течение, прогрессирующее и мгновенное разрушения (в смысле опасности, которую оии представляют для конструкции), используя единый коэф-фиц-иент запаса по приспособляемости. Это делает разрабатываемые методы проектирования недостаточно реалистичными для инженерных приложений. Следует, однако, иметь в виду, что введение дифференцированных коэффициентов запаса в зависимости от характера ожидаемого разрушения не является, по-видимому, тривиальным в задачах проектирования. Наиболее просто задача решается в тех случаях, когда опасным состоянием является знакопеременное течение, при этом проектирование осуществляется фактически по локальным напряжениям, определенным в предположении идеальной упругости. [c.45]

Гипотезы прочности (теории предельных напряженных состояний, теории прочности) указывают условия перехода материала в предельное напряженное состояние — появления признаков хрупкого разрушения или возникновения текучести. Гипотезы прочности применяют при расчетах по опасной точке (см. стр. 171) при статическом нагружении конструкции, а также — в случаях приведения динамической нагрузки к эквивалентной ей статической (например, при приближенных расчетах на удар). Применяя ту или иную гипотезу прочности, оценку опасности напряженного состояния в исследуемой точке конструкции выполняют путем замены заданного сложного напряженного состояния (двухосного или трехосного) эквивалентным (равноопасным) ему одноосным растяжением. Главное напряжение этого воображаемого (расчетного) одноосного растяжения называют эквивалентным (или приведенным) напряжением. [c.179]

Если это допущение справедливо, то при достижении наибольшим напряжением -кратной величины <з = [а]-л = конструкция достигнет предельного состояния, хотя бы это значение напряжения имело место в единственной опасной точке конструкции. Но в такой общей формулировке это утверждение неверно. [c.438]

Эти методы могут быть охарактеризованы следующим образом. На основании исследования процессов деформации и разрушения определяют состояние элемента конструкции, при котором произойдет его разрушение или деформации получат недопустимую величину и примут нежелательный характер опасное или предельное состояние). Вместе с тем устанавливают и величины, которые могут численно охарактеризовать это состояние для различных материалов при различных внешних воздействиях (расчетные характеристики прочности и деформируемости материалов). Используя эти характеристики, путем расчета определяют нагрузку или иное внешнее воздействие, соответствующее предельному состоянию предельная нагрузка, предельное внешнее воздействие). Исходя из предельной нагрузки предельного внешнего воздействия), устанавливают нагрузку внешнее воздействие), которая не должна быть превышена в процессе изготовления и эксплуатации конструкции допускаемая нагрузка, допускаемое внешнее воздействие). При известной допускаемой нагрузке допускаемом внешнем воздействии) оказывается возможным установить, является ли действующая на заданный элемент конструкции нагрузка допускаемой произвести проверку прочности и деформируемости), или же подобрать геометрические размеры элемента из заданного материала так, чтобы действующая на него нагрузка не превосходила допускаемой провести подбор сечения элемента). [c.13]

Будем искать нагрузку, которая является для нашей конструкции предельной в том смысле, что увеличение этой нагрузки повлечет за собой выход конструкции из строя, т. е. сделает конструкцию непригодной для использования. Состояние конструкций при предельной нагрузке называют предельным или опасным. Зная предельную нагрузку Рцр, можно определить до- [c.64]

Когда опасное состояние конструкции определяется изложенным образом как состояние, в котором напряженное состояние достигает предельной величины хотя бы в одной точке, говорят о расчете по допускаемым напряжениям. Как было показано в 6 на примере статически неопределимой стержневой системы, при расчете по допускаемым напряжениям не всегда в полной мере используются возможности, которыми обладает рассматриваемая конструкция. Во многих случаях имеет смысл другой, более совершенный подход, при котором за опасное [c.146]

По первой теории прочности считают, что предельное состояние в любом сложном напряженном состоянии элемента конструкции достигается тогда, когда наибольшее по величине главное напряжение данного направления достигает опасного значения, т. е. предела прочности (временного сопротивления) для хрупких материалов или предела текучести для пластичных материалов. [c.62]

Состояние конструкции определяется характером и значением приложенных к ней нагрузок. При Некоторых значениях нагрузок (определяемых по-разному — в зависимости от принятого критерия опасности) состояние конструкции признается опасным (аварийным). Эти значения нагрузок называют опасными или предельными нагрузками. [c.567]

Расчет сварных соединений на прочность. Проектирование сварных конструкций осуществляется на основании расчетов, которые сводятся в основном к определению напряжений в различных элементах свариваемых конструкций. Существуют два метода расчета на прочность по допускаемым напряжениям и по предельному состоянию. При расчете конструкций по допускаемым напряжениям расчетное напряжение сравнивается с допускаемым и условие прочности имеет вид а [сг], где а — напряжение в опасном сечении [а] — допускаемое значение напряжения. Допускаемое напряжение устанавливается в зависимости от свойств материала, характера нагрузки и других факторов. [c.21]

На определенном этапе развития инженерных расчетов запас прочности рекомендовалось определять по суммарным тепловым напряжениям и напряжениям от внешней нагрузки (см., например, [20]). Затем было замечено, что в ряде действующих конструкций из пластических материалов (например, в дисках газовых турбин) суммарные эквивалентные напряжения, подсчитанные в предположении упругости, существенно превышают предел текучести. Стало ясно, что местные пластические деформации, которые при этом возникают, приводят к перераспределению напряжений и не опасны для прочности. Это обстоятельство получило отражение в расчетах по предельному состоянию как известно, предельная нагрузка не связана с тепловыми напряжениями [5]. При достаточно высокой температуре выравнивание напряжений происходит также в связи с ползучестью. [c.209]

Оценка прочности конструкций из металлов малопластичных и непластичных является более сложной задачей. Для таких металлов характерно сближение величин (Тв и и резкое повышение чувствительности металла к концентрации напряжений. Становится весьма существенным влияние на прочность таких факторов, как конструктивные формы, технология изготовления и условия нагружения конструкции. Попытки использовать для малопластичных металлов в качестве предельных состояний наступление текучести или тем более достижение 0в неоднократно приводили к крупным просчетам в оценке действительной прочности конструкций из подобных материалов. Разрушения в концентраторах наступали до того, как в основных несущих сечениях конструкции достигалось не говоря уже о Ов. При оценке прочности конструкций из малопластичных металлов предельным состоянием следует считать наступление разрушения в наиболее опасной точке конструкции. Величина средних напряжений в расчетных сечениях при этом может оказаться существенно меньше а , если в конструкции имеются острые концентраторы или зоны с резко пониженными пластическими свойствами металла. [c.262]

Потеря работоспособности конструкции определяется наступлением того или иного предельного состояния. При переменных нагрузках для сечения с дефектом опасность наступления предельного состояния возрастает по мере увеличения размера усталостной трещины Д/ и при некотором может наступить отказ. Таким образом, обеспечение безотказной работы требует соблюдения неравенства [c.393]

Механика разрушения — это наука о предельных состояниях материала, о разрушениях деталей машин и конструкций, о неустойчивых режимах их работы, ради оценки которых делается все остальное изучаются механические свойства и режимы термообработки, выбираются расчетные схемы, анализируются напряженные состояния, изучаются нагрузки, оценивается деградация прочностных свойств материала. В механике разрушения рассматриваются разрушения с разделением детали на части, т. е. разрушения, связанные с появлением трещин. Здесь мы в первую очередь остановимся на самых опасных хрупких разрушениях, происходящих при нагрузках меньших допускаемых. [c.188]

Наступление текучести в угловых швах не является опасным предельным состоянием. Фактически текучесть металла в угловьи швах всегда имеет место по причине концентрации напряжений, а в термически необработанных конструкциях также и вследствие высоких остаточных напряжений. Поэтому прогрессивным, с учетом необходимости экономии наплавляемого металла, является установление допускаемых напряжений в угловых швах по предельному состоянию наступления разрушения. Вне зависимости от того, предназначено допускаемое напряжение дяя расчетов без учета направления передаваемой нагрузки или с учетом этого обстоятельства путем введения коэффициента С (см. 8.2 и 8.3), в качестве исходной информации должна присутствовать наименьшая прочность углового шва. Ее обычно определяют при испьггании на срез вдоль шва. [c.285]

Теория предельных состояний связана с изучением свойств материала. Зная состояние материала для различных точек иаиряжениого тела, можно вынести в дальней-И1ем онределепные суждения и О свойствах конструкции. Для того чтобы сделать достаточно эффективным практическое применение теории предельных состояний, вводится еще одно важное упрощающее предположение, а именно, принимается, что механическое состояние в каждой точке тела определяется напряженным состоянием только в этой точке. Такой подход освобождает от необходимости учитывать поведение материала в соседних областях. Напряженное состояние всего тела анализируется только в топ мере, в какой это необходимо для отыскания наиболее опасной точки. [c.83]

Соотношение между Ор(Т) и сГ(.р(7) зависит от температуры, структуры материала, технологии его обработки и истории нагружения. Увеличение размера зерен поликристаллического материала, ослабление прочности их границ, накопление микротрещин и повреждений в материале понижает Стр(7), но мало влияет на Стср(7). Уровень сГр(7) также зависит от размеров элемента конструкции, так как для больших размеров вьшге вероятность появления микротрещин или структурных неоднородностей. На рис. 4.1.3,д штрихпунктирной линией условно показано положение вертикальной границы предельных состояний, сместившейся вследствие снижения сГр(Т) по указанным причинам. Теперь и при напряженном состоянии, соответствующем лучу 3, разрушение носит хрупкий характер. Легирорание и термообработка металлов, направленные на повышение пределов текучести и временного сопротивления Стрр, обычно мало влияют на Стр и также приводят к росту отношения Трр/сГр, что в конечном счете увеличивает опасность хрупкого разрушения. [c.178]

На основе анализа изложенных выше данных по оценке коррозионного состояния и надежности оборудования и ТП ОНГКМ, результатов внутритрубной и наружной дефектоскопии, натурных и лабораторных коррозионно-механических испытаний, металлографических исследований темплетов и образцов, результатов технического диагностирования конструкций, а также с учетом действующих нормативно-технических документов (НТД), разработана методика диагностирования оборудования и ТП сероводородсодержащих нефтегазовых месторождений. Основные положения этой методики вошли в Положение о диагностировании... [15]. Методикой устанавливается периодичность, способы и объем контроля технического состояния оборудования и ТП, признаки оценки вида дефектов и способы определения предельного состояния оборудования и ТП с учетом уменьшения толщины стенок до расчетной величины (Tmin), ниже которой не обеспечивается необходимый запас несущей способности. Методика позволяет также оценить степень потенциальной опасности дефектов оборудования и ТП и определить рациональные условия их дальнейшей эксплуатации или ремонта. Структурная схема диагностирования оборудования и ТП приведена на рис. 4.9. [c.215]

Алюминиевые металлоконструкции ПТМ можно рассчитывать по предельным состояниям или допускаемым напряжейням методами, принятыми для грузоподъемных машин и сооружений [2, 19]. Специфические свойства алюминиевых сплавов в наибольшей мере сказываются на работе конструкций под действием переменных нагрузок, а также при наличии опасности потери устойчивости. [c.256]

Состояния конструкций или деталей, когда их эксплуатация считается невозможной, опасной или нежелательной, носят названия предельных состояний. Наступление текучести, потеря устойчивости, появление течи, образование трещины в детали — все это примеры предельных состояний. Чаще всего наступление предельного состояния свюывают с появлением в металле, детали или элементе конструкции какого-то явления или процесса. Но в некоторых случаях в качестве предельных состояний принимают момент, когда достигается определенный количественный уровень того или иного параметра, например пропй балки заданной величины, определенное удлинение металла при ползучести и т.д. [c.24]

По указанным причинам для сварных соединений при статических нагрузках необходимо рассматривать оба предельных состояния как нлсхунление текучести, так и разрушение. Рассмотрим роль этих двух предельных состояний в обеспечении нормальной эксплуатации и уместные подходы к их определению опытным путем. Наступление текучести сварного соединения, если оно происходит при о < (о. . — предел текучести основного металла), представляет куда меньшую опасность, чем текучесть основного металла. Объясняется это тем, что текучесть сварного соединения охватьшает очень небольшой объем металла и поэтому играет небольшую роль в изменяемости формы конструкции. [c.33]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...