Пластические деформации в зонах концентрации напряжений

Разрушение деталей и конструкций при малом числе циклов нагружения связано, как правило, с наличием повторных пластических деформаций в зонах концентрации напряжений. Для оценки несущей способности таких деталей необходимо учитывать характеристики деформации и разрушения материала, а также влияние напряженного и деформированного состояния на малоцикловую долговечность. Так как в зонах концентрации напряжений относительно быстро устанавливается режим жесткого нагружения, особое значение приобретают исследования поведения при этом виде нагружения материала и изучение диаграмм его деформирования. [c.89]

Как видно из рис. 129, с увеличением углового коробления число циклов до разрушения снижается. Однако даже при столь значительном угловом смещении, как 10/400, Соединение выдерживало свыше 10 циклов. Предварительное растяжение однократной нагрузкой несколько повышало долговечность образцов в связи с возникновением пластической деформации в зоне концентрации напряжений. Применение мягкого валика не оказало суш,ественного влияния на сопротивление малоцикловой усталости. Часть образцов имела отклонения от точного размера (поперечное смещение) приблизительно на 3 мм. Для этих образцов было отмечено некоторое снижение числа циклов до разрушения. [c.209]

ПЛАСТИЧЕСКИЕ ДЕФОРМАЦИИ В ЗОНАХ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ [c.506]

Ряд задач о пластических деформациях в зонах концентрации напряжений рассмотрен в работах ученых Советского Союза. [c.516]

Обобщая все результаты изучения распространения пластической деформации в зонах концентрации напряжений в условиях объемного напряженного состояния, можно отметить следующее. Во всех рассмотренных случаях зоны значительной пластической деформации распространяются на глубину не более 0,4—0,7 мм от вершины надреза. При этом максимальные пластические деформации концентрируются в еще более узком периферийном кольце ( > 0,2—0,4 мм). Очевидно, в этой области рост осевых нормальных напряжений еще в значительной мере компенсирует влияние объемности напряженного состояния. [c.125]

Пластические деформации в деталях, в зависимости от их назначения и конструкции, могут достигать различных величин. Так, допускаемые суммарные вытяжки дисков турбин не превышают 0,02— 0,05% местные пластические деформации в зонах концентрации напряжений могут достигать значений, превышающих 1—2%. [c.34]

Это позволяет определить Ke)k так же, как функцию числа полуциклов k, и тем самым охарактеризовать процесс нестационарного циклического изменения наибольших деформаций в зоне концентрации. При этом расчет местных напряжений и д ормаций должен производиться в координатах 5—е (см. рис. 5.1). Амплитуда максимальных пластических деформаций в зоне концентрации составит [c.92]

Оценка несущей способности элементов конструкций при малоцикловом нагружении требует, с одной стороны, решения соответствующих краевых задач о полях упругопластических деформаций в зонах концентрации напряжений и с другой — разработки соответствующих критериев разрушения. Реш ение такого рода задач обусловливает также изучение связи напряжений и деформаций с числом циклов нагружения в пластической области. В ряде случаев для описания уравнений состояния применяются статистические структурные модели [1—5], основанные на использовании функций плотности распределения механических свойств микроструктурных составляющих, причем, сами структуры оказываются в значительной мере схематизированными. [c.22]

Производя расчет конструкции, работающей в условиях обычного, нециклического нагружения, мы местными напряжениями, как правило, пренебрегаем. И к этому имеются основания. Даже незначительные проявления пластических свойств материала приводят к тому, что в зоне концентрации напряжений возникают необратимые деформации, не приводящие к образованию трещины, и даже если [c.394]

Поэтому при /7 = О в зонах концентрации напряжений устанавливается самостоятельный цикл упругопластического деформирования. По мере увеличения количества циклов в зависимости от свойств материала форма цикла может существенно изменяться вследствие изменения соотношения между упругими и пластическими долями деформации в общей деформации. [c.89]

Монография содержит оригинальный материал по исследованию деталей машин при сложном напряженном состоянии. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований срезающего сдвига, возникающего в зонах концентрации напряжений. Рассмотрены критерии прочности и показано их применение для зон концентрации напряжений при упругих и пластических деформациях. [c.135]

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]

Пластифицирующее де/ ствие латунной пленки проявляется в процессе работы прессового соединения. Линия контакта искривляется за счет того, что в приповерхностных областях образуются зоны пластической деформации. Особенно велика зона деформации в области концентрации напряжений — у кромки втулки. На валике, проработавшем 3,3-10 циклов при =210 МПа, слой упрочненного, пластически деформированного материала имел протяженность около 5 мм. [c.152]

Особенность деформирования в зоне концентрации напряжений заключается в том, что при неоднородном напряженном состоянии на этапе разгрузки здесь возможно появление вторичных пластических деформаций и уменьшение внутреннего давления в конструктивном элементе до нуля сопровождается разгрузкой (прямая АА на рис. 1.5, в), возникновением напряжений обратного знака и неупругих деформаций (прямая А В). При проявлении реологических эффек-, тов происходит накопление деформаций ползучести (кривая деформирования соответствует участку А В ). При последующем увеличении давления характер деформирования сохраняется (кривая В С), причем мгновенные и изохронные диаграммы деформирования в общем случае зависят от числа циклов и времени. [c.9]

Напряжения и деформации в зоне концентрации значительно больше, чем в мембранной зоне. Если даже в мембранной зоне напряжения не превышают предела текучести материала, в зонах концентрации напряжений возможны упругопластические деформации и временные процессы (релаксация, ползучесть). В свою очередь, появление пластических деформаций при нагрузке приводит к возникновению остаточных напряжений и соответствующих им деформаций при разгрузке. [c.11]

Пластическая деформация после азотирования в зонах концентрации напряжений является недопустимой (даже если она не приводит к разрушению слоя), так как она уменьшает остаточные напряжения сжатия, поэтому правку деталей после [c.304]

В соответствии с нормами оценка прочности корпусных конструкций проводится, в частности, по такому предельному состоянию, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению. При проведении поверочного расчета (см. гл. 2), позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции, напряжения рассчитываются, кж правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала. Местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. [c.129]

Учитывая возможное изменение геометрической формы в зоне концентрации в процессе пластического деформирования в нулевом полуцикле, значения ад в выражениях (7.5) и (7.6) следует определять с учетом этого фактора. Размах максимальных интенсивностей напряжений и деформаций в зоне концентрации определяется как [c.148]

Малоцикловая усталость имеет много общего с многоцикловой усталостью. Пластические деформации при нагружении, приводящие к образованию трещин, их развитию и разрушению, происходят в зонах концентрации напряжений (во впадинах витков, под головками болтов). Поэтому сопротивление мало цикловой усталости существенно зависит от коэффициентов концентрации напряжений и технологии изготовления резьбы, головок болтов и др. [c.230]

Чтобы предвидеть, какими будут напряжения в конструкциях, подвергаемых пластической деформации в условиях циклического нагружения, — в макроскопических масштабах или локально, в зонах концентрации напряжений,- необходимы сведения о характере зависимости между "циклическим" напряжением и "циклической" деформацией. Понять природу за- [c.336]

Корпуса современных энергетических установок [1—3] представляют собой ответственные и сложные конструкции, к надежной работе которых предъявляются специальные требования. В соответствии с нормами [4] оценка их прочности проводится по таким предельным состояниям, как пластическая деформация или деформация ползучести по всему сечению, появление макротрещин при циклическом нагружении, разрушение (вязкое и хрупкое) и др. При проведении поверочного расчета, позволяющего уточнить геометрическую форму конструкции и определить допускаемое число циклов нагружения и ресурс эксплуатации. Напряжения рассчитываются, как правило, в предположении упругого поведения материалов и в том случае, если они по расчету превышают предел текучести материала местные напряжения и деформации в зонах концентрации в упругопластической области определяются через номинальные и местные в упругой области. При этом для удобства выполнения расчетов, принятых в инженерной практике, вместо упруго-пластических деформаций рассматриваются условные упругие напряжения, равные произведению этих деформаций на модуль упругости [4]. [c.75]

В некоторых случаях коэффициент концентрации напряжений определяют с учетом пластических деформаций в зоне краевого эффекта. Такое решение дает более полное представление о распределении напряжений в реальном днище по сравнению с решением в упругой области, но оно все же не устраняет основного недостатка самого подхода к расчету днищ по допускаемым напряжениям невозможность правильно оценить работоспособность днища из пластичного материала. [c.376]

В реальных конструкциях пластические деформации возникают в первую очередь в зонах концентрации напряжений, где напряженное состояние часто является одномерным или близким к одномерному. Для такого состояния применение модели простого нагружения вполне оправдано. Модель простого нагружения, по-видимому, не приводит к существенным погрешностям и тех случаях, когда главные направления тензора (или направления главных напряжений) остаются неизменными в процессе нагружения. [c.25]

Холодная пластическая деформация поверхности в зоне концентрации напряжений для жаропрочных никелевых сплавов сопровождается уменьшением чувствительности к концентрации напряжений при симметричном цикле и умеренных температурах примерно в два раза, С ростом асимметрии цикла и продолжительности испытаний, особенно при высокой температуре, положительная роль холодной пластической деформации существенно снижается и нри базе более 1000 ч может привести к снижению сопротивления усталости. Исследования усталости замковых соединений рабочих лопаток турбин, изготовленных из различных жаропрочных никелевых сплавов, показывают, что холодная поверхностная пластичен ская деформация впадин хвостовиков при упрочнении обкаткой ро- [c.139]

С процессами пластической деформации в зонах концентрации напряжений, в том числе в вершине трещин, следует связывать низкоамплитудную, а с процессами распространения трещин, которые проявляются в виде когерентных микроразрывов - высокоамплитудную акустическую эмиссию. [c.313]

Измерение накопленных пластических деформаций в зонах концентрации позволяет проследить кинетику полей деформаций и подтвердить возможность использования критерия квазистатиче-ского разрушения, сформулированного выше для однородного напряженного состояния. Линии равных интенсивностей накопленных деформаций, полученные О. А. Левиным методом муара в зоне отверстия полосы при пульсирующем растяжении и различных уровнях нагрузок (в первом цикле и в цикле, предшествовавшем разрушению), показаны на рис. 34. [c.114]

Перегрузка конструкции в ряде случаев может оказаться более простой и эффективной мерой снятия растягивающих остаточных напряжений, а зачастую и способом создания сжимающих остаточных напряжений. Положительное влияние на выносливость предварительного растяжения надрезанных образцов наблюдалось в ряде исследований. Г. В. Раевский, на основании анализа диаграммы растяжения и диаграммы Гудмана для соединений с концентрацией напряжений, а также сравнительных испытаний балок предложил использовать способ статической перегрузки для повышения долговечности сварных конструкций [14]. При симметричных циклах на переменный изгиб испытывали двутавровые балки с приваренными планками. После перегрузки долговечность отдельных балок заметно увеличивалась. Наблюдаемое повышение могло произойти за счет влияния двух факторов наклепа металла вблизи концентратора напряжений и возникающих в тех же зонах сжимающих остаточных напряжений. Пластическая деформация в местах концентрации напряжений была менее 0,1—0,3 о. Такая деформация несущественно изменяла предел выносливости гладких образцов. Поэтому наблюдаемое повышение выносливости соединений после их перегрузки должно быть отнесено за счет влияния остаточных напряжений. [c.129]

Распределение напряжений, соответствующее значениям этих сил, показано на рис. 11.19. За счет местного характера концентрации напряжений, а следовательно, малой по сравнению с размерами полосы области пластической деформации в зоне отверстия и за счет того, что упругодеформиро-ванная часть стержня не позволит свободно развиваться пластической деформации в этой области, состояние стержня при Р( < Рз < Рз < Р,. не опасно и его остаточная деформация после разгрузки будет меньше предельной. Опасное состояние наступит при Р = Р , т. е. при равенстве напряжений Стт во всех точках опасного сечения, так как будет устранено препятствие к свободному развитию пластической деформации в этом сечении и равновесие частей полосы при дальнейшем увеличении силы Р становится невозможным. Составим условие прочности стержня, соответствующее этому состоянию [c.54]

Повышение температур сказывается на изменении статических и циклических свойств металлов и, следовательно, на процессах местного упругопластического деформирования и разрушения. При температурах, когда фактор времени проявляется несущественно (при отсутствии выраженных деформаций ползучести), изменение сопротивления образованию трещин малоциклового разрушения описывается через изменение характеристик кратковременных статических свойств [6, 7]. При этом уменьшение долговечности с повышением температур до 350° С у малоуглеродистых и низколегированных сталей связывается с деформационным старением (особенно при температурах 250—300° С) и уменьшением исходной пластичности. У низколегированных теплостойких сталей при температурах до 400° С уменьшение долговечности в зонах концентрации напряжений для заданных уровней номинальных напряжений объясняется уменьшением сопротивления унругонласти-ческим деформациям (при одновременном повышении предельных пластических деформаций). У аустенитных нержавеющих сталей [c.99]

Для приближенной расчетной оценки сопротивления образованию трещин в зонах концентрации напряжений при высоких температурах можно использовать результаты работ [3, 6]. Уравнение кривой ма юциклового разрушения при жестком нагружении (асимметричный цикл деформаций для темпертур t, при которых деформации ползучести существенно меньше циклических и пластических деформаций) имеет вид [c.102]

Возникающие при малоцикловом нагружении деталей в зонах концентрации напряжений местные пластические деформации вьиывают перераспределение напряжений и деформаций и разрушение в условиях нестационарного процесса деформирования. В связи с этим для оценки несущей способности элементов конструкций при наличии концентрации напряжений и деформаций необходим количественный анализ изменения напряжений и деформаций на основании критериев прочности с учетом нестационарности напряженно-деформированного состояния (НДС). [c.4]

При больших нагрузках в зонах концентрации напряжений появляются пластические деформации. На рис. 7.8 показано изменение напряжений Оу в МПа и интенсивности деформаций gi в наиболее нагруженном сечении пластинки 30X30 мм с отверстием, а также изменение нормальных напряжений ае в МПа и интенсивность деформаций вгв на контуре отверстия (материал пластины — сталь 45, От = 650 МПа). Расчет произведен вариационно-разност-ным методом. Штриховыми линиями показано решение упругой задачи, сплошными — расчет по деформационной теории пластичности. [c.134]

Как следует из результатов гл. 3-5, обоснованный анализ местных напряжений, оценки прочности и ресурса конструкций АЭС с ВВЭР требует использования уточненных подходов, позволяющих получить распределение напряжений и деформаций в зонах концентрации. Такие подходы оказьшаются необходимыми особенно при температурных нагрузках, когда возникают трудности даже при определении номинальных напряжений вследствие неоднородных температурных полей и теплофизических свойств как по толщине корпуса сосуда давления, так и вдоль их образующей. Эти трудности усугубляются при анализе местной напряженности в зонах концентрации, где при коэффициентах концентрации, превышающих 3 единицы (корпус реактора — патрубковая зона, тройниковые соединения трубопроводов), возможно появление пластических деформаций. В связи с этим условно-упругие напряжения, соответствующие пластическим деформациям, оказьшаются значительно выше упругих, полученных через номинальные напряжения и теоретические коэффициенты концентрации. [c.217]

В основных нормативных документах, используемых в настоя-гцее время на стадии проектирования (см. гл. 1), предусматривается расчет тонкостенных металлических оболочек на действие статических нагрузок. Однако в действительности в процессе эксплуатации такие конструкции подвергаются многократным повторно-статическим и нерегулярным циклическим воздействиям, вызванным периодическим накоплением и опорожнением резервуаров и сосудов, профилактическими осмотрами и ремонтами конструкций, периодическим изменением давления в газгольдерах, магистральных трубопроводах, химических аппаратах. Поскольку в области краевого эффекта, в зонах концентрации напряжений (вблизи патрубков, штуцеров, фланцевых и других видов соединений) пластические деформации развиваются при относительно низких номинальных напряжениях, то циклическое пластическое деформирование приводит к возникновению в этих зонах усталостных трегцин при весьма малом числе циклов нагружения, составляющем 10 —10 . [c.135]

Пластическая деформация после азотирования в зонах концентрации напряжений недопустима (даже если она не приводит к разрушению слоя), так как она уменьшает остаточные напряжения сжатия, поэтому правку деталей после азотирования применять не следует. Для повышения вязкости и прочности азотированного слоя, необходимых для получения хорошего сопротивления усталостным напряжениям, твердость слоя должна быть в пределах 650—700 а для повышения износостой- [c.255]

Эти опыты проводились с мягкой отожженной сталью Ст. 3, перлито-ферриг-ной струк1 ры, выбранной для опытов из тех соображений, что при растяжении отожженной малоуглеродистой стали начало распространения пластической де- формации образца может быть фиксировано визуально по появлению так называемых фигур текучести, которые указывают зоны сдвигов, причем для этих зон характерна в сотни раз большая скорость деформации по сравнению с деформацией всего образца. Фигуры текучести свидетельствуют о концентрации пластической деформации в зоне наибольших касательных напряжений. [c.172]

При двухосном растяжении и соотношении усилий PJPy = = 2,0, что соответствует напряженному состоянию стенок сосудов, наибольпше напряжения действуют в точке пересечения контура отверстия с осью оу (рис. 3.4). При этом в зоне концентрации напряжений (точка Л2) возникают значительные пластические деформации, область которых на рис. 3.4 заштрихована. Интересно, что для образования такой же зоны пластичности при одноосном растяжении требуется нагрузка, примерно на 20% меньшая, чем в дампом случае. С ростом пластических деформации наблюдается сугцественяое (примерно на 20%) снижение коэ фициента концентрации напряжений по сравнению с одноосным растяжением. [c.88]

ДО 60 мкм. Именно эти факторы в сочетании с малой пластичностью поверхностного слоя оказали решающее влияние на сопротивление усталости хвостовиков. Кроме того, следует отметить, что при поверхностном упрочнении деталей из жаропрочных сплавов даже при сравнительно низких температурах (бОО. .. 700° С) имеет место более интенсивное окисление поверхности. Обедненный легирующими элементами поверхностный слой под действием статических и знакопеременных нагрузок растрескивается. В зонах концентрации напряжений эти трещины возникают задолго до полного разрушения детали. Из таких трещин затем образуются усталостные трещины. Как показывают экспериментальные данные, скорость распространения трещин усталости в наклепанном слое значительно выше, чем в ненаклепанном слое с незначительной пластической деформацией. Применение наклепа при ресурсе более 1000 ч может привести к уменьшению несущей способности конструктивного элемента [5]. [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...