Изменение полей остаточных напряжений

Изменение полей остаточных напряжений 127 [c.127]

ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛЕЙ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ [c.127]

Изменение полей остаточных напряжений 129 [c.129]

Результаты приведенных опытов позволяют заключить, что наблюдаемое повышение вьшосливости соединений после предварительной статической перегрузки в основном связано с изменением полей остаточных напряжений. Под действием перегрузок в зонах концентрации снимаются растягивающие остаточные напряжения (при сравнительно небольших предварительных перегрузках) и создаются сжимающие остаточные напряжения, когда напряжения перегрузки близки к пределу текучести. На практике такая обработка может найти наибольшее распространение в тех случаях, когда предусматриваются испытания конструкций нагрузками, превышающими расчетные. [c.131]

Допустим, что в заданном участке элементов длиной L (фиг. 40, а) действуют остаточные напряжения сг, которые надлежит определить. Приборами с большой точностью измеряем длину баз и /г- Высверливаем отверстие около конца одной из баз. В результате высверливания и изменения поля остаточных напряжений длины баз (/i и /2) изменятся. [c.105]

Как было указано, в процессе нагрева и охлаждения сварных соединений из разнородных сталей происходит изменение поля остаточных напряжений. В зоне сплавления перлитной стали с аустенитным швом, где напряжения скачкообразно меняют знак и где, следовательно, действуют высокие скалывающие напряжения, циклические температурные изменения могут приводить к появлению разрушений типа усталостных. При наличии в этой зоне местных ослаблений, вызванных развитием переходных прослоек диффузионного характера, неблагоприятное влияние остаточных напряжений может проявиться наиболее резко. Поэтому принятие мер для устранения указанных прослоек является непременным условием повышения работоспособности сварных соединений разнородных сталей и в первую очередь тех из них, которые работают в диапазоне температур выше 450 -ь 500° С при наличии большого количества температурных циклов. [c.179]

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

При определении характеристик трещиностойкости сварных соединений необходимо учитывать структурно-механическую неоднородность соединений, обусловленную локальностью процессов термомеханического поведения металла при сварке. Такая локальность Приводит к образованию полей остаточных напряжений и деформаций, изменению структуры и фазового состава, возникновению микро- и макродефектов [1-2]. [c.79]

Технологические мероприятия. Влияние технологических факторов изготовления на сопротивление усталости конструкций достаточно хорошо изучено [21]. Особенно эффективными оказались мероприятия, направленные на создание благоприятного распределения остаточных напряжений. Менее изученным является влияние этих факторов на живучесть элементов конструкций для случаев, когда трещины в них уже появились. В этих случаях происходит существенное перераспределение полей остаточных напряжений, к наведению которых обычно стремятся при создании конструкции. Учесть эти изменения при расчете конструкции на этапе проектирования затруднительно. Так, в статически неопределимых системах важно предусмотреть возможность разрушения отдельных ее элементов, при которых конструкция в целом продолжала бы нормально функционировать. [c.64]

Анализ температурных напряжений для пластически деформируемых тел охватывает ряд задач, относящихся к различным областям техники, — от металлургической, ядерной и космической до расчета конструкций и обработки металлов. Интересным примером служит исследование поля остаточных напряжений при закалке или фазовых превращениях. В различных приложениях необходимо предотвратить разрыхление, так как оно нарушает допуски и таким образом влияет на конструирование деталей машин. В другом случае необходимо знать несущую способность топливных элементов и планировку, обеспечивающую необходимые эксплуатационные условия работы. Разнообразие приложений требует проведения систематического анализа влияния, которое могут оказывать на переходны,е и остаточные напряжения, несущую способность и пластические деформации такие специфические факторы, как упрочнение, изменение предела текучести с температурой, поверхностная теплопроводность и т. д. [c.130]

Анализ напряжений при плавлении или затвердевании является сложной задачей, так как свойства материалов, в особенности изменения их с температурой, оказывают существенное влияние на поле остаточных напряжений. [c.163]

Определение границ приспособляемости значительно сложнее вычисления предельных нагрузок. Аналитические решения возможны лишь-для простейших задач. По теореме Мелана, необходимо найти такое пол остаточных напряжен , которое при условии текучести (3.25) максимально раздвигало бы область изменения нагрузок. Такая постановка приводит к задачам математического программирования. Применение методов программирования к задаче приспособляемости аналогично их применению к разысканию предельной нагрузки. Как и прежде, в ряде важных случаев применим аппарат линейного программирования. [c.114]

Конструкция является наиболее жесткой при применении отливок, проката больших толщин без последующей термической обработки, при наличии многоосных полей остаточных напряжений, вызванных, пространственным расположением, швов при резком изменении геометрических размеров частей, создающих зоны высокой концентрации напряжений. [c.283]

Деформирование сварных соединений с течением времени сопровождается изменением в них полей остаточных напряжений, в особенности сталей мартенситного класса с низкой температурой распада остаточного аустенита [66]. [c.190]

Поперечное сечение балки с позиции устранения концентраторов целесообразно сохранять постоянным по его длине I. При необходимости его изменения можно допускать перемены толщины поясов при плавном переходе от толстого листа к тонкому (фиг. 165, а). При добавлении к поясам дополнительных листов с целью усиления сечения балок следует предусматривать обработку их концов, как показано на фиг. 165, б. Стыки балок свариваются в стык. Ребра жесткости не следует приваривать по всей высоте вертикальной стенки, а предусматривать в них скосы и выкружки как показано на фиг. 165, в. Это преследует двоякую цель несколько рассредоточить скопление швов, расположенных в разных направлениях пространства, которые могут образовать объемное поле остаточных напряжений при значительной величине составляющих устранить в наиболее напряженных волокнах балки укладку угловых швов, вызывающих концентрацию напряжений и снижающих усталостную прочность. В растянутой зоне на /б Л от крайних волокон приварку ребер производить не следует. [c.316]

Поле остаточных напряжений целесообразно выбирать таким, чтобы область допустимых изменений нагрузок была наибольшей. [c.339]

В этом смысле применение теоремы Мелана приводит к нижним границам для пределов изменения нагрузок. Фактическая реализация этой схемы в конкретных задачах связана с известными трудностями, особенно в случаях, когда нагрузки зависят от нескольких параметров. Вообще отыскание оптимального поля остаточных напряжений максимально расширяющего область приспособляемости, составляет задачу математического программирования. В стержневых решетках и рамных конструкциях условия безопасности являются, [c.339]

Кинетика изменения поля перемещений при вариации величин остаточных напряжений в пределах а описывается следующими закономерностями [c.66]

Изменение поля напряжений у вершины усталостной трещины при нагружении по отнулевому циклу сжатия. При знакопостоянном цикле напряжений сжатия развитие трещины в концентраторах напряжений происходит в полуцикле разгрузки под действием образовавшихся в полуцикле нагружения остаточных напряжений растяжения. Если сжимающие напряжения от внешнего нагружения превосходят предел текучести, образуя пластически деформированную зону у вершины концентратора, то при разгрузке в этой зоне возникают остаточные напряжения растяжения. В связи с этим при нагружении образца или детали по знакопостоянному циклу сжатия в вершине концентратора реально осуществляется знакопеременный цикл напряжений, сжимающая часть которого определяется внешней нагрузкой, а растягивающая — остаточными напряжениями. При возникновении и развитии усталостной трещины, как показал Л. Хаббард, пластическая зона у вершины концентратора не меняется, а остаточные напряжения растяжения у вершины трещины уменьшаются номере ее роста. Таким образом, амплитуда действительного цикла напряжений в вершине трещины уменьшается, вызывая замедление скорости ее роста и остановку. Так, при исследовании развития усталостных трещин в алюминиевом сплаве с высоким пределом текучести в условиях сжатия на плоских образцах с центральным отверстием было показано, что с увеличением длины трещины по мере прохождения ее через пластическую зону скорость роста трещины непрерывно уменьшается. [c.26]

Одной из наиболее распространенных причин возникновения остаточных напряжений являются неравномерные температурные воздействия на смежные объемы материала. В общем случае нагрева какой-либо детали, если температурное поле обладает градиентом, возникают неравномерные объемные изменения отдельных участков детали. Это обстоятельство приводит к возникновению так называемых временных температурных напряжений, которые впоследствии при определенных условиях могут превращаться в остаточные напряжения. [c.210]

В общем случае в трехкомпонентных сплавах на основе Си — 2п напряжение начала движения дислокаций низкое, позтому деформация скольжением осуществляется легко. Однако в сплавах Си — А1 — N1 напряжение сдвига почти в три раза превышает таковое в сплавах Си — 2п — А1. Можно считать, что из-за этого сплавы Си — А1 — N1 являются стабильными по отношению к циклической деформации. На рис. 2.5В показаны кривые напряжение — деформация при циклическом нагружении поликристаллических образцов из сплава Си — А1 — N1 [58] при Т > М . Отклонение от упругого поведения характеризует деформацию, сопровождающую возникновение напряжений мартенситной фазы. Остаточная деформация, появляющаяся при снятии нагрузки, полностью исчезает в результате нагрева, затем осуществляется последующая деформация. Изменение кривых напряжение — деформация незначительно по сравнению с соответствующим изменением у сплава Си — 2п — 5п. Свойства сплава Си — А1 — N1 стабильны. Это обусловлено тем, что деформация скольжением в сплавах Си — А1 — N1 затруднена. Однако образцы из этого сплава разрушались при 9-кратном нагружении. Это обусловлено тем, что релаксация поля упругих напряжений, возникающих для обеспечения аккомодации деформации на границах зерен путем деформации скольжением, затруднена. На границах [c.114]

Остаточные напряжения (после обработки давлением, резких тепловых воздействий, фазовых превращений, сопровождающихся изменениями объема) уравновешиваются в объеме всей детали (или значительной ее части), вследствие этого детали по объему имеют зоны напряжений разного знака. Это объясняет термин зональные напряжения. Термин макронапряжения имеет смысл только в связи с представлением о микронапряжениях как напряжениях, уравновешивающихся в микрообъемах — внутри зерен как основного элемента микроструктуры. Рентгеновский эффект от этих напряжений — размытые линии, возрастающие с увеличением угла 9 по закону tg 9. Однако в последнее время стало ясно, что деформации решетки, создающие эффект рентгеновских микронапряжений, связаны с упругими полями дислокаций. В связи с этим целесообразно отказаться от термина микронапряжения (а следовательно, и от термина макронапряжения) и пользоваться термином микродеформации решетки, имея в виду поле упругих деформаций от дислокаций, или выражать эту характеристику через плотность дислокаций и их распределение. [c.138]

Влияние остаточных напряжений может проявляться уже при хранении изделия в изотермических условиях, без нагрузки. При эксплуатационном нагружении изделия размерные изменения протекают под действием суммарного поля напряжений — остаточных и возбуждаемых внешними силами, — включая изменение температурного режима. При этом важны соотношения между пиковыми величинами и знаками остаточных ( а также суммы остаточные + действующие) напряжений и прочностными свойствами материала, в том числе — сопротивлением малым пластическим деформациям. Повышение прочностных свойств может быть одним из путей обеспечения постоянства размеров прецизионных изделий. [c.238]

Напряженное состояние крупных поковок при термической обработке. Наличие значительных температурных перепадов по сечению в процессе нагрева и охлаждения крупных поковок приводит наряду с неодновременностью протекания фазовых превращений к изменению удельного объема фаз, возникновению временных и остаточных напряжений. Характер и величина возникающих напряжений будет определяться изменением температурного поля в процессе охлаждения. [c.616]

Достигнуты заметные успехи в экспериментальном диагностировании напряженно-деформированного состояния конструкций. На рынок поставляются разнообразные приборы для определения уровня и распределения остаточных напряжений, определяемых по величине шумовых сигналов Баркгаузена, возникающих при изменении намагниченности материалов, вызванном приложенным переменным магнитным полем. Напряжения измеряются в статическом и динамическом (5 м/с) режимах. [c.10]

Характер изменения внутреннего трения и динамического модуля упругости (рис. 5.67, в, е) указывает на существование второго критического уровня приложенных напряжений соответствующего напряжению начала микродеформации в стали, не подвергнутой электролитическому наводороживанию. При о > поглощение водорода металлом происходит после его микропластической деформации, приводящей к образованию в структуре стали локальных полей упругих напряжений. Согласно [185], поля упругих напряжений вызывают формирование областей объемного растяжения решетки - потенциальных водородных ловушек. Попадая в такие ловушки, водород частично теряет свою подвижность, что приводит к замедлению распространения стабильной трещины. Повышенное содержание остаточного водорода обусловлено, вероятно, накоплением водорода в областях объемного растяжения и формированием большого числа дефектов типа микротрещин. [c.297]

Повышение сопротивления усталости можно обеспечить, во-первых, снижением в сварных соединениях концентрации напряжений, а во-вторых, благоприятньм изменением поля остаточных напряжений. Минимальную концентрацию напряжений стремятся йбеспечить как за счет рационального выбора видов соединений, а также методов и приемов сварки, так и путем устранения резких пфеходов от шва к основному металлу, механической зачисткой, электродуговой обработкой или нанесением покрытий. [c.329]

На рис. 1.8 приведена наиболее простая механическая модель, впервые использованная А. Ю. Ишилинским [13, 86], объясняющая эффект Баушингера с феноменологических позиций, но вместе с тем отражающая в очень схематизированной форме вероятную физическую причину этого явления. Развитие микро-пластических деформаций в дискретных и различно ориентированных полосах скольжения, принадлежащих отдельным зернам, должно сопровождаться возникновением поля остаточных напряжений, снижающих сопротивление материала пластическому деформированию при изменении его направления. Упругое звено 1 работает параллельно со звеном сухого трения 2 в виде ползунка. Кроме того, имеется еще одно упругое звено 5, соединенное последовательно с первыми двумя. Диаграмма циклического деформирования (рис. 1.9) элемента гипотетического материала с механическими свойствами, отвечающими данной модели, строится на основании элементарного расчета. При а < С , где — предельное сопротивление проскальзыванию в звене 2, происходит только линейно-упругая деформация звена 2 по закону е = = Oi/Ei (линия О А на рис. 1.9). При ст > Са деформацию, приобретающую характер упругопластической, претерпевают звенья 2 и /. Закон деформирования (линия АВ) приобретает такой вид [c.16]

При производстве, дюнтаже и ремонте паровых котлов, трубопроводов и сосудов применяют электродуговую, газовую н контактную сварку металлов [36]. Процесс сварки сопровождается изменением структуры и свойств в зоне соединения и возникновением поля остаточных напряжений [12]. Для большинства методов сварки характерным является приложение концентрированных электрически.х, газовых или механических источников энергии непосредственно в зоне соединения. При электродуговой марке необходимая для нагрева и расплавления тепловая энергия обеспечивается электрической дугой при контактной сварке — выделяется за счет электросопротивления свариваемых деталей или зоны контакта деталей. Применяют также индукционный нагрев токами высокой частоты. При газовой сварке металл нагревается пламенем горючего газа (или паров ке-)осина), сжигаемого в кислороде при помощи сварочной горелки, (аждый способ сварки имеет много разновидностей [35, 36]. [c.145]

Основные теоремы теории приспособляемости сформулированы и доказаны для упругоидеальнопластической среды, свойства которой не зависят от времени. Влияние ползучести на условия приспособляемости изучалось многими авторами в. связи с конкретными инженерными приложениями [10, 56, 84, 85, 136, 173 и др.]. Задача обычно сводится к расчету релаксации (в период выдержки) благоприятного поля остаточных напряжений, которое устанавливается за счет кратко-временного неупругого деформирования, и к определению соответствующего изменения области приспособляемости. При этом исходят из различных упрощающих предположений. В частности, иногда принимается, что существует некоторая область напряжений и температур, в которой ползучесть практически не наблюдается. [c.23]

Для оценки сопротивляемости сварных соединений разрушению в агрессивных средах в условиях напряженного состояния разработан ряд методик. Напряжения в образце могут быть вызваны собственным полем остаточных напряжений за счет сварки, путем приложения внешней нагрузки или суммарным действием обоих факторов. Напряженное состояние в образцах может быть одноосным или двухосным. Испытания при одноосном нагружении внешней нагрузкой следует рассматривать как сравнительные, поскольку они не полностью воспроизводят напряженное состояние конструкций типа оболочек. Тем не менее они могут быть успешно использованы для сравнительной оценки стойкости против коррозионного растрескивания основного металла, а также влияния различных факторов неоднородности сварных соединений. Одноосные напряжения могут быть созданы постоянной нагрузкой. Статические растягивающие одноосные напряжения в образцах с заданной начальной деформацией могут быть созданы изгибом или растяжением. Для сварных соединений широко используют образцы в виде скоб (рис. 101). Различные начальные напряжения в них можно создавать, изменяя с помощью винта величину стрелы прогиба. Для выявления стойкости определенной зоны сварного соединения целесообразно использовать одноопорную схему, так как в зоне приложения нагрузки создаются максимальные напряжения. При двухопорной схеме более равномерное распределение напряжений позволяет сразу выявить слабую зону. Подготовленные таким образом образцы помещают в агрессивную среду и, если через заданное время образец не разрушился, его испытывают на растяжение. Считается, что сварное соединение может работать в условиях напрялсенного состояния, если изменение свойств не превышает 5... 10 %. [c.174]

Начальные поля остаточных напряжений в телах различной формы могуг сильно отличаться между собой как по уровню напряжений, так и по соотношению между эквивалентным напряжением о, и средним напряженшм о ,р. Релаксация, напряжений за счет превращения упругой деформации в пластическую может происходить только в отношении той части напряжений, которая зависит от о,- Составляющие напряжений, зависящие от о , могут понижаться только от перераспределения напряжений из-за нарушения равновесия в объемах, где протекала пластическая деформация. Это означает, что объемы с преобладанием средних напряжений над о, имеют некоторую консервативность, выражающуюся в том, что напряжения в них понижаются только после протекания пластических деформаций в других зонах, где о, велико. Такая особенность приводит к тому, что характер изменения напряжений во Ц)емени во всех точках тела одинаков, а степень снижения напряжений разная [25]. По этой причине, как следует из данных на рис. 12.3.1, одноосные напряжения снижают свой уровень примерно так же, как и в случае чистого сдвига. Двухосное растяжение при плоской схеме напряжений мало чем отличается в отношении степени понижения напряжений от сдвига. Наибольшей консервативностью отмечены равновесные поля с тремя равными компонентами напряжений. Такие поля возникают в сплошных шарах при термической обработке. [c.446]

Для реальных тел условия приспособляемости зависят от повышения предела упругости при пластическом деформировании (упрочнение) и снижения его при нагрузке в обратном направлении (эффект Бау-шкнгера). Учет этих влияний возможен, хотя и существенно усложняет анализ. Точно так же можно учесть изменения механических характеристик при температурных циклах. Если цикл длится достаточно долго, то приспособляемость заметно зависит от ползучести, которая может в значительной мере изменить поле остаточных напряжений и тем самым в ряде случаев сузить область приспособляемости. [c.336]

Оста гочные напряжения вызывают изменение характера распределения деформационных перемещений, вьфажающееся в том, что функция W(Q) приобретает двоякопериодический характер. На картине интерференционных полос появляются оси симметрии, совпадающие с осями главных напряжений, являющиеся признаком наличия в объекте остаточных напряжений (рис. 1.21, б.в). Результир тощее naie перемещений является линейной суперпозицией двух полей — несущего (вдавливание в ненапряженное тело) и изменений. [c.66]

Кривые намагничивания ферромагнитаых материалов при перемагничи-вании образуют петлю магнитного гистерезиса (если первоначально не намагниченное вещество намагнитить до насыщения, а затем уменьшать и снова увеличивать напряженность магнитного поля, то изменение индукции не будет следовать начальной кривой). Площадь петли магнитного гистерезиса пропорциональна энергии, теряемой в образце на его нагревание за один цикл изменения поля (гистерезисные потери). Характерными точками магнитного гистерезиса являются коэрцитивная сила и остаточная намагниченность. [c.101]

Принято [534] для поликристаллических материалов подразделять технологические остаточные напряжения на напряжения I, II и Ш родов. Их взаимодействие подчиняется принципу суперпозиции, схематично показанному на рис. 183 для оси х, проходящей через несколько зерен. Возникновение технологических остаточных напряжений при виброупрочнении поверхности дробью обусловлено кооперативным взаимодействием неоднородного поля упругопластических деформаций с тепловыми потоками в поверхностных слоях, обеспечивающих высокоскоростную диссипацию энергии. Вследствие изменения удельного объема поверхностного слоя наружные слои находятся под воздействием сжимающих напряжений, а внутренние — растягивающих. Напряжения I рода охватывают макрообласти (в частности, совокупности зерен), II рода — области изолированных зерен, а напряжения Ш рода уравновешиваются в малых зонах, соизмеримых с размерами межатомных расстояний. Истинное локальное остаточное напряжение Оосг определяется в любой точке (х, у) (рис. 183) суммой остаточных напр5[жений всех родов. Однако для упрощения решения задачи в дальнейшем будем понимать под технологическими остаточными напряжениями только напряжения I рода. [c.331]

Испытуемая конструкция должна подвергаться воздействию некоторого обобщенного спектра нагружения, учитывающего взаимодействие постоянных и повторно-переменных нагрузок, остаточных напряжений, температурных и других физических полей, коррозионных сред и поверхностно-активных веществ. Спектр натружения устанавливается на основе анализа статистических данных об изменениях напряженно-деформированного состояния рассматриваемой зоны повреждений в процессе изготовления, монтажа, эксплуатации и ремонта конструкции. Во время испытаний регистрируют нагрузку и размеры - трещины, по которым определяют величины ее приростов и скорости распространения в том или ином направлении. С их помощью строят диаграммы статического или усталостного разрушения. [c.287]

Одним из сильнейших факторов, влия гщих на сопротивление усталости соединений, является остаточное напряженное поле в зоне шва. Вследствие резкого температурного перепада, структурных изменений и упругопластического деформирования в зонах сварных соединений возникают значительные остаточные напряжения, величина которых может достигать и даже существенно превышать предел текучести исходного материала. [c.33]

Наконец, указанные эффекты необходимо учитывать при эксплуатации полупроводниковых приборов, связанной с вибрациями и многократными деформациями, например при эксплуатации полупроводниковых тензодатчи-ков [368]. При этом обычно считается, что в полупроводниковых тенэодат-чиках, работающих в режиме многократных деформаций, изменение электросопротивления является полностью обратимым, а если же и появляются некоторые признаки необратимости, то ее, как правило, объясняют изменением адгезионных условий соединения тензодатчика с материалом. Однако данные, полученные в главе 7, свидетельствуют как раз об обратном (см., например, рис. 106, 136—139, табл. 9). Таким образом, полученные результаты представляют большой интерес для выяснения физической природы механизма старения материала тензодатчиков как полупроводникового, так и металлического типа в процессе их эксплуатации. Причем указанные процессы старения могут проходить не только в поле действующих внешних переменных напряжений, но и при наличии в материале градиента внутренних остаточных напряжений, т.е. без непосредственного приложения внешней нагрузки. Последнее имеет большое значение для полупроводниковых приборов, поскольку на различных технологических стадиях их производства в материале возникают существенные внутренние напряжения. Аналогичные эффекты имеют большое значение и для металлических материалов. [c.247]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...