Влияние концентрации напряжений на прочность при статических нагрузках

Коэффициент Ks характеризует влияние концентрации напряжения на прочность при статической нагрузке вследствие наличия на детали ступенчатых изменений диаметра, отверстий, шпоночных канавок и т. д. (при пластических материалах Ks не учитывают). [c.23]

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИИ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ [58] [c.77]

Допустим, что основной и наплавленный металлы пластичны и напряжения в детали одноосны. Рассмотрим, какое влияние при этом оказывает концентрация напряжений на прочность при статических нагрузках. [c.79]

Влияние концентрации напряжений на прочность деталей машин, испытывающих деформацию растяжения (сжатия), изгиба или кручения, проявляется примерно одинаково. Опыты показывают, что для пластичных материалов концентрация напряжений при статических нагрузках не представляет опасности, поскольку за счет текучести в зоне концентрации происходит перераспределение (выравнивание) напряжений. Величина эффективного коэффициента концентрации в этом случае близка к единице. [c.219]

Относительно влияния концентраций напряжений на прочность детали при статической нагрузке необходимо сказать следующее. [c.56]

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]

Во второй части книги были приведены сведения о расчетах на прочность при статическом действии нагрузки и краткие данные об определении напряжений при ударе. Для большинства деталей машин характерно, что возникающие в них напряжения периодически изменяются во времени в связи с этим возникает вопрос о расчете на прочность и установлении величин допускаемых напряжений при указанном характере нагружения. При действии переменных напряжений значительно существеннее, чем при постоянных напряжениях, сказывается влияние формы детали, ее абсолютных размеров, состояния и качества поверхности. Особое значение имеет форма детали и связанное с ней явление концентрации напряжений. Кратко ознакомимся с этим явлением, а затем рассмотрим вопрос о выборе допускаемых напряжений раздельно для статического и переменного во времени нагружения. [c.328]

Влияние концентрации напряжений на усталостную прочность характеризуется эффективными коэффициентами концентрации и fe, величины /г, и k, меньше или приближаются к величинам и а, в зависимости от характера распределения напряжений, материала и абсолютных размеров детали (см. гл. XV). В деталях из пластичного материала благодаря перераспределению напряжений концентрация напряжений обычно не снижает прочности при статической нагрузке. [c.443]

Когда напряжения велики, то они оказывают некоторое влияние на статическую прочность материала и значительное влияние на прочность при динамических нагрузках. При конструировании деталей машин следует избегать глубоких выточек, выкружек, резких переходов сечений и т. д., около которых возникает концентрация напряжений, способствующая в известных условиях преждевременному разрушению материала. [c.50]

На прочность пластичных и хрупких материалов концентрация напряжений влияет по-разному. Существенное значение при этом имеет также характер нагрузки. Если материал пластичный (диаграмма напряжений имеет площадку текучести зна чительной протяженности) и нагрузка статическая, то при увеличении последней рост наибольших местных напряжений приостанавливается, как только они достигнут предела текучести. В остальной части поперечного сечения напряжения будут еще возрастать до величины предела текучести Стт, при этом зона пластичности у концентратора будет увеличиваться (рис. 120). Таким образом, пластичность способствует выравниванию напряжений. На этом основании принято считать, что при статической нагрузке пластичные материалы мало чувствительны к концентрации напряжений. Эффективный коэффициент концентрации для таких материалов близок к единице. При ударных и повторно-переменных нагрузках, когда деформации и напряжения быстро изменяются во времени, выравнивание напряжений произойти не успевает и вредное влияние концентрации напряжений сохраняется. Поэтому в расчетах на прочность учитывать концентрацию напряжений необходимо. [c.120]

Концентрация напряжений по-разному влияет на прочность пластичных и хрупких материалов. Существенное значение при этом имеет и характер нагрузки. Если взять пластичный материал, нагруженный статически, то при увеличении нагрузки рост наибольших местных напряжений при достижении предела текучести приостанавливается вследствие местной текучести материала, а в остальной части поперечного сечения напряжения будут возрастать. Следовательно, пластичность материала способствует выравниванию напряжений. Когда напряжения достигнут предела текучести по всему сечению, их распределение можно считать равномерным. Отсюда можно сделать вывод о том, что при статической нагрузке пластичные материалы мало чувствительны к концентрации напряжений. Влияние концентрации напряжений не учитывается в случае статического нагружения при расчетах на прочность заклепочных и резьбовых соединений, а также других деталей подобного рода, изготовляемых из пластичных материалов. [c.312]

Поэтому для пластичных материалов концентрация напряжений менее опасна, чем для хрупких, а при статическом нагружении элемента конструкции она совсем не влияет на его прочность. Вот почему при расчете на осевое растяжение и сжатие стержней из пластичных материалов при статической нагрузке не учитывают влияние концентрации напр яжений в ослабленных отверстиями сечениях, а лишь определяют величину средних напряжений по площади (см. пример 6). Если же на элемент конструкции с ослабленным сечением действует динамическая или повторно-переменная нагрузка, вызывающая в сечениях напряжения разных знаков, то в этих случаях, несмотря на пластичность материала, концентрация напряжений оказывает существенное влияние на его прочность. [c.56]

Как известно, местные пиковые напряжения, имеющиеся в упругой области, сглаживаются при переходе в пластическую область деформаций. Поэтому для мягких сталей, допускающих большие пластические деформации (до 1—3%), концентрация напряжений и изгибные напряжения от внешних нагрузок в ряде случаев не оказывают влияния на прочность конструкций, если нагрузка приложена статически. [c.76]

Определение прочности сварных образцов при статической нагрузке в условиях, когда возможно их хрупкое разрушение (при высокой концентрации напряжений и низкой температуре), было проведено Институтом электросварки им. Е. О. Патона [27]. Испытанию подвергались образцы, показанные на фиг. 30. Часть образцов до испытания подвергались предварительному растяжению. Испытание при температуре Т = —60° С показало, что предел прочности при наличии резкой концентрации напряжений снижается. При этом образцы, подвергнутые начальному растяжению, производимому при нормальной температуре, имели более высокую прочность, чем образцы, разрушение которых при низкой температуре производилось без предварительного нагружения. Исследования, проведенные Институтом электросварки, прежде всего указывают не на влияние остаточных напряжений, а на большое значение концентраторов напряжений в условиях хрупкого разрушения. В этих условиях предварительное нагружение конструкций, производимое при нормальной температуре, способствует повышению их работоспособности. Объяснить это можно тем, что местные пластические деформации, появляющиеся при предварительном растяжении в наиболее опасном для прочности участке с высокой концентрацией напряжений, сглаживают резкость изменения формы, что приводит [c.97]

Испытания на разрыв статической нагрузкой и ударом сварных соединений из малоуглеродистой стали, проведенные в температурном интервале от +20° до —60° С показали, что наблюдаемые в обычных типовых соединен иях различия формы не имеют существенного значения и прочность их всех является одинаковой [14 ]. При этом разрушение как при статической нагрузке, так и при ударе, производимом свободно падающим грузом, происходит в сечении по основному металлу, расположенному вдали от сварного шва и сопровождается значительными пластическими деформациями. В таких условиях первоначальная концентрация напряжений не может оказывать влияния на прочность, так как при пластическом деформировании происходит выравнивание напряжений и концентрация напряжений значительно снижается или даже полностью пропадает. [c.24]

Проблема влияния дефектов на прочность сварных соединений крайне сложна и многопланова. Решить ее можно, учитывая условия эксплуатации, характер дефекта и свойства металла сварного соединения. Поэтому исследования в области влияния дефектов на прочность группируются вокруг отдельных вопросов. Например, в особые направления выделяются вопросы влияния дефектов при переменных нагрузках, в условиях коррозии, при низких температурах и т. д. в зависимости от вида дефекта рассматривается влияние трещин, непроваров, пор, смещений, мест перехода от наплавленного металла к основному и т. п. проводят исследования различных материалов высокопрочных сталей, алюминиевых и титановых сплавов и т. д. В связи с таким многообразием проблем в настоящем параграфе рассматриваются только наиболее принципиальные вопросы чувствительности металла к концентрации напряжений, а именно при наличии трещин как наиболее опасных дефектов при статических нагрузках. [c.127]

Расчет валов состоит из двух этапов проектного и проверочного. Проектный расчет на статическую прочность производится для ориентировочного определения диаметров. Расчет начинается с установления принципиальной расчетной схемы и определения внешних нагрузок. В начале расчета известен только крутящий момент Мг- Изгибающие моменты оказывается возможным определить лишь после разработки конструкции вала, когда согласно , чертежу выявится его длина. Кроме того, только после разработки конструкции определятся места концентрации напряжений галтели, шпоночные канавки и т. д. Поэтому проектный расчет вала производится только на одно копчение. При этом расчете влияние изгиба, концентрации напряжений и характера нагрузки на прочность вала компенсируется понижением допускаемых напряжений на кручение [т,, . [c.513]

При статических и ударных нагрузках процесс разрушения сварных соединений из малоуглеродистых и низколегированных сталей сопровождается значительными пластическими деформациями и поэтому в этих условиях концентрация напряжений, за исключением некоторых особых случаев, на прочность влияния не оказывает. [c.91]

Даже такой пластичный металл, как низкоуглеродистая сталь, при определенных условиях (низкая температура, резкая концентрация напряжений, наличие дефектов) может находиться в хрупком состоянии (см. 38). Недостаточно ясно также влияние на прочность конструкции сварочных напряжений с плоскостным и объемным характером распределения. Большинство исследователей считают, что и при этом не происходит снижения прочности конструкции при статической (в чистом виде) нагрузке и пластичном состоянии металла. [c.161]

Поры в угловых швах оказывают отрицательное влияние на прочность в большей степени при повторной нагрузке, чем при статической, особенно в условиях отрицательной температуры. Поры в угловых швах заметно снижают вибрационную прочность сварных элементов конструкций, так как концентрация напряжений, создаваемая порами, может достигать значительной величины. [c.11]

Непровары — несплошности на границах между основным и наплавленным металлами (рис. 1.4, в) или незаполненные металлом полости в сечении шва. Причинами образования непроваров являются плохая подготовка кромок свариваемых листов, малое расстояние между кромками листов, неправильный или неустойчивый режим сварки и т. п. Непровары снижают работоспособность соединения за счет ослабления рабочего сечения шва. Кроме того, острые непровары могут создать концентрацию напряжений в шве. В конструкциях, работающих на статическую нагрузку, непровар величиной 10—15 % от толщины свариваемого металла не оказывает существенного влияния на эксплуатационную прочность. Однако он является чрезвычайно опасным дефектом, если конструкции работают при вибрационных нагрузках. [c.13]

Характер зависимости Ор (Рг) в целом указывает на снижение прочностных характеристик при увеличении высоты микронеровностей поверхности образцов, что может быть вполне объяснено увеличением концентрации напряжений на микровпадинах, влияющим для непластичных материалов, какими и являются ВКПМ, на их прочностные характеристики при статических нагрузках [99]. Однако на обоих кривых ар (Яг) имеется нарушение монотонности их изменения, а именно в районе высоты микронеровностей / . = 40- 60 мкм наблюдается как бы провал прочности. Вероятно, влияние на прочностные характеристики оказывает не только высота микронеровностей, но и вид концентраторов напряжений. Для выяснения этого явления с поверхности всех образцов [c.65]

В таких условиях первоначальная концентрация напряжений, наблюдающаяся в различных сварных соединениях, не может оказывать влияния на их прочность, так как в процессе развития пластических деформаций происходит выравнивание напряжений, и к моменту разрушения сварного соединения напряжения в его опасном сечении полностью выравниваются. В связи с этим прочность многих различных по форме соединений, характеризующихся различной степенью концентрации напряжений в упругой стадии их работы, при испытании статической нагрузкой оказывается одинаковой. Это подтверждается многочисленными испытаниями сварных соединений. В частности это следует и из результатов, приведенных в табл. 6, полученных при испытании соединений, выполненных из стали марки М16С, применительно к условиям, характерным для сварных мостовых конструкций [16]. Эти данные показывают, что прочность различных по форме образцов при статической нагрузке является одинаковой во всем диапазоне изменения температур, возможных в реальных условиях. По этим данным можно также видеть, что предел прочности и предел текучести при понижении температуры несколько повышаются, тогда как характеристики пластичности (6 и г])) соответственно понижаются. В образце с отверстием, который характерен для клепаных конструкций, пластические деформации значительно меньше, чем в образцах со сварными соединениями. Это объясняется тем, что в образце, ослабленном отверстием, деформации концентрируются на очень коротком участке в районе ослабления. [c.63]

Наибольшее влияние дефекты оказывают при переменных нагрузках (см. гл. 4). При статических нагрузках вопрос о влиянии дефектов на прочность в большинстве случаев сводится к вопросу о чувствительности металла к концентрации напряжений. Общепринятого определения понятия чувствительности металла к концентрации напряжений не существует. Наметились два направления в оценке чувствительности— на базе аппарата механики разрушения в отношении трещин и трещинообразных дефектов и на базе теории концентрации напряжений. [c.127]

В настоящей главе в основном рассмотрена работа угловых швов при статической нагрузке в условиях, когда вязкость и пластичность металла высоки, а следовательно, концентрация напряжений оказывает умеренное влияние на прочность и пластичность угловых швов. Некоторые вопросы прочности сварньк соединений и угловых швов в условиях пониженной вязкости и пластичности меташга рассмотрены в гл. 11. [c.255]

При действии ВЫСОКИХ местных напряжений, вызванных тем или тшг фактором концентрации и обычно значительно превышающих предел текучести материала, в отдельных кристаллических зёрнах начшиются сдвиги, аналогичные тем, которые имеют место и при статическом растяжении. Разница заключается лишь в том, что при растяжении образца пластические деформации и явления сдвига в кристаллических зёрнах вызываются общими напряжениями, охватывают поэтому весь объём образца и растут в одном направлении при переменных нагрузках эти деформации происходят в пределах очень малого объёма, подвергающегося местным напряжениям, и происходят то в одном, то в противоположном направлениях. Поэтому они не оказывают заметного влияния на прочность образца в целом, но та часть материала, которая подвергается высоким местным напряжениям, постепенно проходит все стадии пластической деформации, которые испытывает материал всего образца, подвергающегося простому растяжению. [c.751]

Соединения, выполняемые контактной стыковой сваркой, обладают высокими механическими свойствами не только при статических, но и усталостных нагрузках. При сварке малоуглеродистых и многих низколегированных сталей соединения сваренные контактным стыковым способом, имеют предел выносливости, разный пределу выносливости основного металла. Например, для соединений малоуглеродистых сталей, испытываемых при симметричном цикле (г= —1), предел выносливости достигает 16- 19 кГ1мм . Большое влияние на усталостную прочность оказывает качество провара стыка, а также состояние его поверхности. При грубой обработке поверхности предел выносливости меньше при гладкой и особенно полированной больше. Стыковые соединения, сваренные контактным способом, почти не обладают концентрацией напряжений и поэтому рациональны. [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...