Влияние концентрации напряжений на циклическую прочность

На рис. 54 представлены экспериментальные данные по влиянию концентрации напряжений на циклическую прочность легированной стали [c.87]

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ [c.113]

Известно, что вблизи концентраторов напряжений происходит не только местное увеличение напряжений, но также возникает объемное напряженное состояние. На поверхности надреза напряженное состояние является двуосным. Однако при оценке влияния концентрации напряжений на циклическую прочность е помощью коэффициента Ki учитывается только одно главное напряжение, поэтому истинное значение теоретического коэффициента концентрации напряжений отличается от величины Kt. При более точном определении коэффициента чувствительности к надрезу необходимо учитывать объемность напряженного состояния в надрезе [19]. [c.118]

Далее возникает вопрос о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей в условиях циклически изменяющихся во времени напряжений. Здесь надо сказать, что наличие местных напряжений снижает прочность деталей как из хрупких, так и из пластичных материалов (правда, не одинаково). Это снижение прочности можно установить только экспериментально, испытывая на сопротивление усталости образцы с различными концентраторами напряжений. При этом надо подчеркнуть, что экспериментальные данные относятся к симметричным циклам. Можно схематически показать две кривые усталости — для гладких образцов и для образцов с каким-либо концентратором напряжений (рис. 15,3). Отношение ординат горизонтальных участков этих кривых даст величину эффективного коэффициента [c.179]

Влияние концентрации напряжений на прочность при циклическом нагружении [c.483]

Для оценки влияния металлургических дефектов на циклическую прочность стали представляет интерес определение коэффициента концентрации напряжений, создаваемой неметаллическим включением. [c.136]

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]

Три знакопеременной нагрузке влияние сварочных напряжений на прочность конструкции зависит от ряда факторов. Они практически не влияют на циклическую прочность конструкции в том случае, если материал находится в вязком состоянии и если в изделии отсутствуют конструктивные и технологические концентраторы напряжений. Сварочные напряжения могут снижать циклическую прочность при наличии повышенной концентрации напряжений, особенно в конструкциях из материала с пониженными пластическими свойствами. В то же время усталостная прочность может быть повышена созданием в конструкциях при помощи различных технологических процессов благоприятных остаточных напряжений. При анализе условий работы конструкции со сварочными напряжениями необходимо также учитывать, что в наиболее распространенных сварных соединениях из малоуглеродистой и низколегированных перлитных сталей участки шва и прилегающей к нему зоны термического влияния, где действуют напряжения растяжения., являются более прочными. [c.60]

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ СТАЛИ [c.113]

Изучение циклической прочности при нестационарных режимах имеет большое принципиальное и прикладное значение, так как позволяет глубже узнать природу усталости, рациональнее использовать материал и точнее определять долговечность конструкций в эксплуатационных условиях. Однако расчет усложняется. Необходим огромный экспериментальный материал для того, чтобы выяснить закономерности изменения пределов выносливости при различных спектрах нагружения. Должны быть учтены факторы концентрации напряжений, состояния поверхности и т. д., влияние которых на вид кривых усталости при нестационарных режимах может быть иным, чем при стационарном нагружении, и очень значительным (см. рис. 187). ,. - [c.309]

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]

В связи с большим числом факторов, оказывающих влияние на прочность при циклических испытаниях, большое значение имеют испытания натурных деталей или их крупномасштабных моделей (или частей) деталей. Натурные детали и элементы конструкций существенно отличаются от образцов (изготовленных из того же материала или вырезаемых из деталей) по градиенту изменения свойств и структуры металла, по эпюре остаточных напряжений, по состоянию поверхностного слоя и по концентрации напряжений. [c.323]

В главе VI рассматриваются методы прогнозирования влияния таких факторов, как концентрация напряжений, сложное напряженное состояние, различные режимы нагружения, нестационарность нагружения, наличие усталостных трещин и т. п., на прочность и долговечность конструктивных элементов в условиях многоциклового нагружения. Практическое использование этих методов обосновывается большим фактическим материалом. Особое внимание уделяется методам прогнозирования предельного состояния тел с усталостными трещинами при циклическом нагружении. [c.4]

Технологические факторы, т. е. разница в физико-механическом состоянии поверхностного слоя в опасном сечении детали без надреза и с надрезом, могут в значительной степени влиять на показатель чувствительности металла к надрезу. Наличие остаточных напряжений в поверхностном слое надреза часто является причиной расхождения между расчетным и опытным значениями предела усталости, что, естественно, влияет на величину коэффициента чувствительности к надрезу. Это влияние нужно учитывать при рассмотрении циклической прочности высокопрочных материалов при наличии концентрации напряжений [20, 34—36, 54, 55]. [c.119]

Вопрос влияния усталости на прочность и долговечность конструкции заслуживает особого внимания. Под действием знакопеременной циклической нагрузки в материале конструкции в местах концентрации напряжений (отверстия под заклепки и др-) возникают невидимые вначале микроскопические трещины, которые развиваясь, растут по длине, ослабляют сечение и, наконец, [c.142]

Сопротивление усталости материалов в коррозионной среде может резко отличаться от сопротивления усталости на воздухе и в других малоактивных средах. Основными особенностями коррозионной усталости являются отсутствие физического предела усталости (рис. 4.36), отсутствие корреляции с прочностными характеристиками при статическом циклическом нагружении на воздухе (табл. 4.19), преимущественно межзеренное распространение трещин, сильное влияние частоты нагружения, уменьшение чувствительности к концентрации напряжений, вызванной надрезами разной формы, повышение усталостной прочности при увеличении размеров детали (образца). [c.328]

Таким образом, коррозионно-усталостное разрушение во многих средах может происходить принципиально отличными путями в зависимости от величины амплитуды напряжений. При больших амплитудах напряжения в кислых средах или при некоторых видах заш,иты (например, при катодной защите) решающим для прочности является возникновение водородной усталости стали. При меньших амплитудах напряжения, когда коррозионные процессы на анодных участках успевают развиться, а также в коррозионных средах,в которых невозможно наводороживание, трещины усталости растут вследствие действия циклических и коррозионных напряжений, а также напряжений от адсорбционного расклинивания, в сумме больших предела циклической текучести. Если же сумма перечисленных напряжений меньше предела циклической текучести, трещины усталости развиваются под влиянием анодного процесса, разрушающего металл в этом случае интенсификации процесса способствуют циклические напряжения, вызывающие снижение электродного потенциала в местах их концентрации, а также разрушающие окисную пленку, которая затрудняет коррозию. [c.175]

Коррозионная выносливость более крупных образцов с насадками практически не зависит от марки стали и ее статической прочности. Исследования образцов из стали 35 с насадками из нормализованной стали 45, латуни Л62, фторопласта Т4, а также с резиновыми сальниками показали [121, с. 7-10], что при всех этих насадках имеет место дополнительное снижение коррозионной выносливости образцов из стали 35. Так наличие фторопластовой втулки и резинового сальника снижает условный предел коррозионной выносливости соответственно с 95 МПа (без насадки) до 60 и 50 МПа, что примерно соответствует значению условного предела коррозионной выносливости образцов во стальными и латунными насадками. Отмечено, что на коррозионную усталость деталей с насадками влияют три фактора концентрация напряжений, циклическое трение в сопряжении вал-втулка и щелевая коррозия. В связи с тем, что влияние концентрации напряжений на уменьшение коррозионной выносливости с увеличением диаметра образца уменьшается,.а также учитывая, что существенное снижение коррозионной выносливости может иметь место и при наличии насадок из мягких материалов, не вызывающих больших контактных давлений, сделан вывод, что при испытании образцов с насадками в коррозионной среде фактор концентрации напряжений не играет решающей роли, определяющими являются циклическое трение и щелевая коррозия. Повышение коррозионной выносливости стальных образцов с увеличением их диаметра связано с влиянием относительного разупрочнения поверхности образца под действием коррозионной среды. Чем меньше диаметр образца, тем при всех прочих равных условиях сильнее влияние разупрочнения. Это положение еще в большей степени характерно для образцов с насаженными втулками, когда процессы разупрочнения усиливаются циклическим трением и щелевой коррозией. [c.145]

Если влияние ВТМО на статическую прочность металлов достаточно широко освещено в литературе, то влияние этой обработки на циклическую прочность изучено в значительно меньшей мере. Изучалось влияние различных режимов ВТМО на предел выносливости образцов из стали 45Х с концентрацией напряжений. При этом оказалось, что наивысшим сопротивлением усталости обладают образцы, имеющие бейнитную структуру (40 НЕСэ) —600 МПа. Образцы, упрочненные по схеме ВТМО (43...45 НКСэ), имели сопротивление усталости 300 МПа. Сопротивление усталости образцов, имеющих сорбит-ную структуру (22...26 НКСэ), составило 410 МПа. Интересно [c.59]

Влияние концентрации напряжений на прочность зависит от характера нагружения (статическое — кратковременное или длительное, циклическое). Оно может быть весьма существенно или, в других случаях, незначительно. Следует иметь в виду, что разру-,шению предшествует неупругая деформация, которая приводит к некоторому смягчению концентрации (выравниванию распределения напряжений). Значение имеют также структура материала и локальность зоны повышенных напряжений, определяемая их градиентом. Снижение прочности (по критерию образования трещины) в связи с концентрацией напряжений принято оценивать эффективным коэффициентом концентрации [c.31]

По приведенным формулам можно подсчитать коэффициент концентрации напряжений, создаваемой дефектом. Однако оценить влияние этой концентрации на возможное снижение усталостной прочности трудно, тем более что для такой оценки необходимы еще дополнительные данные (модуль упругости заполнителя, размер включения, уровень напряжения, с которым необходимо увязать размеры включения, влияющие на циклическую прочность при данном уровне напряжения, и т. д.). Поэтому весьма заманчивым является метод оценки влияния металлургических дефектов на циклическую прочность при симметричном изгибе высокопрочных сталей (о около 200 кГ мм ), предложенный Ферри [63]. По этому методу определяется отношение ст 1/ст(, в зависимости от коэффициента суммарного влияния включений равного сумме значений п = (РК12 для каждого включения, видимого в поле зрения при увеличении 200 величина й — ширина включений, /С — теоретический коэффициент концентрации напряжений, (/С = [c.137]

II. Методы упрочняющей обработки поверхностей (см. рис. 7.13) в основном предназначаются для улучшения физико-механических свойств поверхностного слоя повышается твердость поверхностного слоя, в нем возникают деформационное упрочнение и остаточные напряжения сжатия или растяжения. При упрочняюш,ей обработке участков концентрации напряжений (галтелей и др.) влияние этих напряжений на прочность детали уменьшается. Влияние деформационного упрочнения и сжимающих остаточных напряжений благоприятно для повышения предела выносливости, что увеличивает долговечность деталей, особенно работающих при циклических нагрузках. [c.172]

С увеличением модуля упругости включения (при неизменном модуле матрицы) концентрация напряжений понижается. Следовательно, не все металлургические дефекты в металле можно считать концентраторами напрял ения. Стьюлен, изучая влияние включений различного размера на циклическую прочность высокопрочной стали, пришел к выводу, что эффективность снижения циклической прочности в результате присутствия неметаллических включений зависит от уровня приложенных напряжений. При действии высоких напряжений большие включения играют относительно малую роль в разрушении, а мелкие — способствуют за рождению и распространению основной трещины. При низких напряжениях и больших сроках службы, наоборот, относительно большие включения являются очагами усталостного разрушения, а мелкодисперсные включения могут даже повышать предел усталости. [c.10]

Большим количеством исследований убедительно доказано влияние состояния ПС на усталостную прочность деталей. Дефекты и неровности на поверхности детали, работающей в условиях циклической и знакопеременной нагрузки, вызывают концентрацию напряжений, играют роль очагов субмикро-скопических нарушений сплошности металла ПС и его разрыхления, первопричиной зарождения усталостных трещин. [c.88]

Учебное пособие написано в рамках чтения лекций в МГТУ им. Н.Э. Баумана по курсу Конструкционная прочность машиностроительных материалов на факультете Машиностроительные технологии (кафедра Материаловедение ) и предназначено для студентов, обучающихся на материаловедов и машиностроителей. Среди механических свойств конструкционных металлических материалов усталостные характеристики занимают очень важное место. Известно, что долговечность и надежность машин во многом определяется их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев для деталей машин основным видом нагружения являются динамические, повторные и знакопеременные на1 рузки, а основной вид разрушения - усталостный. В последние годы на стыке материаловедения, физики и механики разрушения сделаны большие успехи в области изучения физической природы и микромеханизмов зарождения усталостных трещин, а также закономерностей их распространения. Сложность оценки циклической прочности конструкционных материалов связана с тем, что на усталостное разрушение оказывают влияние различные факторы (структура, состояние поверхностного слоя, температура и среда испытания, частота нагружения, концентрация напряжений, асимметрия цикла, масштабный фактор и ряд других). Все это сильно затрудняет создание общей теории усталостного разрушения металлических материалов. Однако в общем случае процесс устаттости связан с постепенным накоплением и взаимодействием дефектов кри-сталтгической решетки (вакансий, междоузельных атомов, дислокаций и дискли-наций, двойников, 1 раниц блоков и зерен и т.п.) и, как следствие этого, с развитием усталостных повреждений в виде образования и распространения микро - и макроскопических трещин. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса, характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. Такой анализ накопления струк-туршз1х повреждений позволяет отвлечься от перечисленных выше факторов. В учебном пособии кратко на современном уровне рассмотрены основные аспекты и характеристики усталостного разрушения металлических материалов. [c.4]

Приведенные в работе данные, их обобщение и анализ представляют основу для дальнейшего развития как теоретических, так и экспериментальных исследований в области а) разработки новых физических моделей процесса хрупкого разрушения, основанных не на традиционных схемах неоднородности дислокационной структуры, а за счет реализации различного рода локальной неоднородности распределения ансамбля кластеров из точечных дефектов различной мощности и природы б) изучения основных закономерностей эволюции дислокационной структуры при испытаниях на длительную и циклическую прочность и физической природы усталости металлических и неметаллических материалов в различном диапазоне напряжений и температур в) расшифровки и интерпретации данных по низкотемпературному внутреннему трению металлических и неметаллических материалов и идентификащи их механизмов с учетом возможного влияния чисто методических эффектов (обусловленных спецификой метода и режима испытаний) на характер получаемой информации, а также выявления физической природы механизма старения материала тензодатчиков в процессе их эксплуатации г) получения количественной информации о кинетике, механизме и энергетических параметрах низкотемпературной диффузии (энергии образования и миграции вакансий и междоузлий, значения их равновесных концентраций и др.) д) развития теоретических основ и соз- [c.8]

Важными для механики разрушения являются исследования разрушения металлов в области концентрации напряжений под действием агрессивной среды. Экспериментальные исследования указывают как на катастрофическое падение усталостной прочности образцов с концентраторами напряжений, находящихся под воздействием жидких металлов (М. И. Чаевский, 1961), так и на отсутствие разупрочняющего эффекта при воздействии коррозионной среды (Г. В, Карпенко и Ф, П, Янчишин, 1955 М, И, Чаевский, 1959), Таким образом, в процессе усталостного нагружения адсорбционные, диффузионные и коррозионные факторы могут как снижать, так и повышать усталостную прочность образцов с концентраторами напряжений или не оказывать вообще заметного влияния (М, И, Чаевский и Г, В, Карпенко, 1962), Как показал И, А, Одинг 1959), при циклическом нагружении генерирование дислокаций, их движение, коагуляция и аннигиляция вакантных мест, связанная с диффузией и движением дислокаций, происходят более интенсивно, причем изменение кристаллической решетки препятствует возвращению части дислокаций при разгрузке. Напряжения от циклической нагрузки накладываются на напряжения, возникшие в разультате направленного движения дислокаций и их скопления около препятствий (создание постоянного градиента напряжений в объеме зерна), [c.436]

Шероховатость поверхности влияет на прочность деталей, работающих в условиях циклической и знакопеременной нагрузок. Впадины мнкропрофиля являются своеобразными надрезами на поверхности и в значительной степени влияют на концентрацию напряжений и образование усталостных трещин. Коэффициент концентрации напряжений для поверхностей, обработанных резанием, находится в пределах 1,5—2,5. Особенно вредно наличие рисок от режущего инструмента в местах концентрации напряжений (канавки, резкие переходы в сечениях). Эти дефекты часто являются причиной поломки многих ответственных деталей. Для устранения влияния дефектов предварительной обработки приходится назначать дополнительную отделочную обработку поверхностей ответ- [c.122]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...