Внешние силы и контактные напряжения

Внешние силы и контактные напряжения [c.347]

Элементы матрицы i отличны от нуля лишь в узлах, в которых действуют внешние силы и контактные усилия, эквивалентные действующим контактным напряжениям. [c.117]

Пусть температура оболочки изменилась на 9 = 0 (а, [5 ц) град. При этом каждый ее элементарный объем испытывает равномерное объемное расширение, определяемое коэффициентом линейного (температурного) расширения к = к (а, Р ). Неравномерность нагрева и переменность коэффициента линейного расширения приводят к появлению температурных напряжений. Еще большие напряжения возникают при нагреве сочлененных оболочек разной жесткости или с резко различными коэффициентами линейного расширения. Возникающие напряжения (их обычно называют контактными) часто значительно превышают напряжения, обусловленные внешними силами, и вместе с последними существенно влияют на прочность конструкции. [c.651]

Усталостное разрушение (выкрашивание) рабочих поверхностей зубьев — основной вид разрушения зубьев закрытых передач. Возникает под действием переменных контактных напряжений Оц, вызывающих усталость материала зубьев. Обычно разрушение начинается вблизи полюсной линии на ножках зубьев, где возникает наибольшая сила трения, способствующая образованию микротрещин. При перекатывании зубьев масло запрессовывается в трещины и, находясь под большим внешним давлением, вызывает выкрашивание частиц металла (см, рис, 3,3), На поверхности зубьев образуются раковины (рис, 3.103, а), нарушающие условия возникновения сплошной масляной пленки, появляется металлический контакт, что приводит к быстрому износу и задиру зубьев. [c.349]

Первые две главы посвящены выводу основных уравнений теории упругости для пространственной и плоской задач. В качестве приложения плоской задачи приводится расчет толстостенных цилиндров с днищем от внутреннего и внешнего давления и вращающихся дисков. Исследуются напряжения при действии силы на острие клина и полуплоскость. В пособии рассматриваются контактные напряжения и деформации при сжатии сферических и цилиндрических тел, дан расчет тонких пластин и цилиндрических оболочек, рассматривается кручение стержней прямоугольного, круглого постоянного и переменного сечений, дается понятие о задачах термоупругости, приводятся расчет цилиндров и дисков на изменение температуры, общие уравнения теории пластичности, рассматривается плоская задача, приводятся примеры. [c.3]

Заметим, что пропорциональность ме щу компонентами напряжений и компонентами деформации в каждой точке тела (обобщенный закон Гука) не всегда приводит к заключению о существовании прямой пропорциональности между величинами внешних нагрузок и перемещений, а следовательно, и к закону сложения отдельных действий — принципу независимости действия сил. В отдельных случаях (например, в так называемых контактных задачах, см. [6], [72], [74]), линейная связь между компонентами напряжений и компонентами деформаций приводит к нелинейной зависимости между силами (например, нагрузка на шар) и перемещениями (смятие шара и т. п.). [c.6]

При решении контактной задачи общим методом (см. гл. 1) вычисление функции влияния производится ио обычной методике численного расчета напряженного и деформированного состояния в телах при заданной внешней нагрузке (единичной силе) и краевых условиях. При этом автоматически учитывается реальная форма тела и его общие деформации. [c.116]

Если способность деталей и узлов воспринимать воздействие внешних и внутренних сил без возникновения пластических деформаций определить условно как прочность, тогда отношение соответствующего предела, характеризующего механические свойства материалов в месте контакта, к контактному напряжению будет выражать запас прочности [c.117]

Рассмотрим резьбовое соединение (рис. 4.1) при заданной внешней силе Г, полагая для упрощения, что витки резьбы благодаря малому углу подъема имеют кольцевую форму и силы трения в контактах пренебрежимо малы. Требуется определить силы (контактные напряжения), действующие на витки резьбы. [c.70]

После решения контактной задачи и определения сил в узлах витков по уравнению (4.42) находят перемещения, затем вычисляют деформации и напряжения в узлах модели при заданных силах (внешней и контактных). [c.87]

Далее, приложив к каждому из контактирующих тел найденные контактные силы и известную внешнюю силу Ро, с помощью МКЭ можно определить напряженно-деформированное состояние тела. Для этого используется программа, аналогичная программе вычисления коэф( )ициентов влияния. [c.289]

Смазка узлов подшипников ротора двигателя, зубчатых и шлицевых соединений необходима для снижения контактных напряжений уменьшения сил трения и износа детален отвода тепла, выделяющегося при трении и передающегося от более нагретых сопряженных деталей предохранения от коррозии и наклепа, для выноса твердых частиц с поверхностей трения и, как следствие, для повышения надежности и долговечности. Система смазки должна обеспечивать подвод к деталям достаточного количества смазкн на всех режимах работы двигателя при любых положениях его в пространстве и любых внешних условиях. Система смазки должна быть экономичной и сохранять в течение заданного времени необходимое качество смазки. [c.271]

Если можно принять определенные допущения, например допущение о том, что плоское поперечное сечение балки при рассматриваемых нагрузках остается плоским, теория упругости упрощается и переходит в теорию сопротивления материалов. В основе обеих теорий лежит понятие О равновесии сил, характеризуемое стабильностью. Стабильность является главным условием адекватности функционирования изделия. Стабильность рассматривается с позиций нагрузок, которым подвергается изделие, и напряженного состояния, вызываемого этими нагрузками. Она рассматривается по внутреннему и внешнему напряженному состоянию с учетом прочности и контактных деформаций. Нестабильность является следствием внутренних дефектов материала, отклонений размера, формы, расположения, волнистости, шероховатости, изменяющих состояние контактной поверхности. Условие стабильности — соответствие нагружения и напряжений отсутствие такого соответствия может привести к самым тяжелым последствиям. При соблюдении [c.245]

Критерий не требует проведения каких-либо дополнительных измерений, кроме исследования самих контактных напряжений. Если прокатку ведут с натяжением концов полосы, то удвоенное значение суммы трех слагаемых в левой части уравнения (153) должно быть равно алгебраической сумме внешних продольных сил. Рассмотренный критерий может быть применен и для проверки достоверности исследования контактных напряжений при волочении. В этом случае уравнение равновесия продольных сил имеет вид [c.54]

При весьма высоких скоростях вращения подшипников, превышающих предельные скорости, указываемые в каталогах, развиваются значительные центробежные силы тел качения, которые создают дополнительные контактные напряжения на дорожке качения наружного кольца подшипника. Эти напряжения часто достигают 100—150 кГ/лш и более. В результате суммарные контактные напряжения от внешних нагрузок и центробежных сил тел качения могут ограничивать долговечность подшипников из-за контактной усталости рабочей поверхности дорожки качения наружного кольца или тел качения. В этом случае долговечность подшинников дополнительно проверяют цо формулам [c.132]

В процессе прессования под действием внешних сил в блоке возникают значительные внутренние напряжения, которые сохраняются после снятия уплотняющей нагрузки. При увеличении давления прессования возрастают и остаточные напряжения, что может вызвать деформацию или образование трещин спрессованного анода после прессования или в процессе обжига из-за разрушения многих контактных связей между частицами. [c.59]

Схема внешних и внутренних сил, напряженное состояние. При обжиме иа заготовку действует продольная внешняя сила Рпр. заталкивающая ее в матрицу. При этом на внешней поверхности заготовки, контактирующей с матрицей и перемещающей относительно иее, возникают контактные нормальные а и контактные касательные (от сил трения) напряжения ца (рис. 2). [c.200]

Пусть клин на некоторой конечной части своей границы ф = О усилен жестко сцепленным с ней упругим стрингером малой высоты А, причем в первой задаче предполагается, что другая грань Ф = а клина свободна от внешних напряжений (рис. 2.17), а во второй задаче она защемлена. Требуется определить закон распределения тангенциальных контактных напряжений вдоль линии крепления упругого стрингера с клином, когда на стрингер действует касательная нагрузка произвольной интенсивности т+(г) и сосредоточенная сила Р, приложенная к его правому концу. [c.197]

В тех случаях, когда контактное напряжение создается не только напряжениями Ор и ад, но и внешними силами (например, действием прижима), трущимися поверхностями становятся обе поверхности заготовки, а в уравнении равновесия должно быть учтено влияние удельного усилия д, создаваемого внешними силами. Уравнение равновесия в этом случае может быть представлено в виде [c.18]

Процесс уменьшения механических напряжений а в контактной зоне (рис. 3.28) при переходе твердого тела из одного неравновесного состояния (возникшего в момент приложения внешних сил) в другое, более близкое к термодинамическому равновесию при фиксированной полной деформации в условиях, когда основную часть изменения свободной энергии контактирующих тел составляет упругая энергия, получил название релаксации напряжений [14]. Исходное состояние с деформацией е достигается наложением внешней нагрузки. Достижение исходного состояния с деформацией 8 при наложении ад возможно в двух случаях когда значение Стд настолько мало, что исходная деформация обратима, и велико, что помимо обратимых процессов в контактной зоне приводит к необратимой пластической деформации. [c.81]

Исходя из схемы внешних сил, приложенных к очагу деформации, можно заключить, что схема напряженного состояния разноименна. Действительно, сила Р1 (см. рис. 8.22), приложенная к донной части заготовки, вызывает появление растягивающих напряжений, действующих вдоль образующей заготовки, как в ее протянутой части, так и в очаге деформации. Эти растягивающие напряжения максимальны на границе между очагом деформации и стенкой заготовки, получившей заданное утонение, и убывают до нуля на входе в очаг деформации. В то же время нормальные напряжения на контактных поверхностях вызывают сжимающие напряжения в направлениях, перпендикулярных к контактным поверхностям. [c.402]

При сжатии подобных цилиндрических заготовок из одного и того же металла, но разных по размеру сопротивление деформации тем больше, чем меньше размер образца. С. И. Губкин объясняет этот эффект тем, что для меньшего по размерам образца создаются в большей степени условия для всестороннего объемного сжатия за счет относительно более сильного развития контактной поверхности и возникновения относительно больших напряжений сжатия от сил контактного трения. Однако эффект увеличения напряжения — незначительный, и, видимо, более существенное значение фактора FjV обусловлено большей относительной развитостью поверхности и за счет этого более существенным воздействием внешней среды на пластичность и сопротивление деформации меньших по объему образцов. При этом на изменение пластичности и сопротивление деформации оказывают влияние 1) окружающая среда 2) состояние поверхности слоев, сформировавшихся по структуре и свойствам в результате обработки резанием 3) контактное трение и поверхностное натяжение. [c.480]

Соотношения, связывающие между собой внешнюю нагрузку F, характерный размер контактной плош,адки а и максимальное удельное давление q ax на ней, впервые вывел немецкий ученый Г. Герц в 1881 г. Законы распределения напряжений по объему оказались в сильной зависимости от дополнительных условий, включая умет или неучет сил трения. Изучение проблемы далеко не закончено й к настоящему времени. Если же говорить об истории вопроса в первые три-четыре десятилетия после пионерной работы Г. Герца, то. наибольший прогресс был достигнут в трудах наших выдающихся соотечественников А. Н. Динника (1909 г.) и Н, М. Беляева (1916-1924 гг.). [c.380]

Давление р должно быть таким, чтобы силы трения, возникающие на посадочной поверхности соединения, оказались больше внешних зада шых сдвигающих сил и моментов. Контактные давления в направлении длины втулки изменяются по некоторой кривой, приближенной характер KOTopoii изображен па рис. Il3. Здесь наблюдается концентрация давлений (напряжений) у краев отверстия, вызванная вытеснением сжатого металла от середины отверстия в обе стороны. Для уменьшения концентрации напряжений посадочную часть вала выполняют короче ступицы. [c.59]

На рис. 6.8 показано распределение контактных напряжений На стыке фланцев для этого же соединения при различной внешней нагрузке. С увеличением внешней нагрузки характер распределения напряжений в зоне контакта фланцев изменяется (кривые / и 4 на этом рисунке соответствуют затяжке соединения Ра = 0). Сплошные линии соответствуют фланцам с /i = /2 = 36 мм, штриховые — /i = 2 = 9 мм. Зависимость дополнительных усилий в болтах от внешней растягивающей силы дана на рис. 6.9. Из рис. 6.9 видно, что эта зависимость существенно нелинейна, что объясняется изгибом флагщев и рычажным характером их взаимодействия из-за смещения контакта к внешнему радиусу. С увеличением усилия предваритель ной затяжки дополнительная сила в болте iVo от в. шшней нагрузки снижается и затяжка таким образом является эффективным средством повышения прочности резьбовых соединений. [c.110]

Изучение структурных и энергетических закономерностей пластической деформации в приповерхностных слоях материалов в сравнении с их внутренними объемными слоями имеет важное значение для развития теории и практики процессов трения, износа и схватывания. При этом следует отметить, что. поверхностные слои кристаллических материалов имеют, как правило, свои специфические закономерности пластической деформации. Так, например, в работе [11 при нагружении монокристаллов кремния через пластичную деформируемую среду силами контактного трения было найдено, что в тонких приповерхностных слоях на глубине от сотых и десятых долей микрона до нескольких микрон величины критического напряжения сдвига и энергии активации движения дислокаций значительно меньше, чем аналогичные характеристики в объеме кристалла. Было также показано [2], что при одинаковом уровне внешне приложенных напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил изображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. Поэтому поверхностные источники генерируют значительно большее количество дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичной конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Высказывалось также предположение, что облегченные условия пластического течения в приповерхностных слоях обусловлены не только большим количеством легкодействующих гомогенных и различного рода гетерогенных источников сдвига [3], но и различной скоростью движения дислокаций у поверхности и внутри кристалла [2]. Аномальное пластическое течение поверхностных слоев материала на начальной стадии деформации может быть обусловлено действием и ряда других факто-зов, например а) действием дислокационных сил изображения 4, 5] б) различием в проявлении механизмов диссипации энергии на дислокациях, движущихся в объеме кристалла и у его поверхности причем в общем случае это различи е, по-видимому, может проявляться на всех семи фононных ветвях диссипации энергии (эффект фононного ветра, термоупругая диссипация, фонон-ная вязкость, радиационное трение и т. д.) [6], а также на электронной [71 ветви рассеяния вводимой в кристалл энергии в) особенностями атомно-электронной структуры поверхностных слоев и их отличием от объема кристалла, которые могут проявляться во влиянии поверхностного пространственного заряда и дебаевского радиуса экранирования на вели- [c.39]

Диск подвергается как воздействию центробежных сил собственных масс, так и центробежной силы облопачивания, которую будем называть внешней радиальной нагруз- кой. Обычно она известна из расче- та бандажей, лопаток и хвостовых соединений. Кроме этих нагрузок, диск зачастую подвержен действию других внешних усилий, как-то разности давлений на полотно диска, боковой нагрузке от рабочих лопаток (в случае диска радиальной турбины), воздействию различного рода конструктивных выступов на теле диска, контактных напряжений натяга, возникающих вследствие горячей посадки диска на вал, и др. В зоне сравнительно высоких температур и в пусковые периоды диск подвержен также влиянию неравномерного температурного поля, которое вызывает в нем дополнительные термические напряжения. [c.205]

Рассмотрим элемент уплотняюш,ей губки, ограниченный углом da (рис. 92, а). На него действуют внешние силы, напряжения по плоскостям сечения и инерционные силы. Пусть в полости, где расположена пружина, действует давление жидкости р, со стороны внешней среды давление а перепад .р = р — р . При установке на вал губка манжеты с пружиной растягиваются, за счет дефоршции возникает равномерно распределенное усилие пру-жийы а со стороны вала контактное усилиеЯ. При неподвижном вале все эти силы находятся в равновесии. При вращении вала возникнут силы трения и инерционные силы от перемещений кромки вслед за радиальными биениями его поверхности. Контактное усилие удобнее рассматривать для сектора с длиной дуги 1 см. Полученное при этом удельное усилие Р в кПсм можно использовать для расчета любой манжеты с диаметром кромки более 20 мм. Если определять Р при действии только одного из рассмотренных выше факторов, получим следующие его соста- [c.193]

В случае 2 pen, W определяются при решении соответствующих контактных задач (см. гл. 2). Для первой задачи — в случае действия растягивающих сил иотеря устойчивости происходит от действия сжимающих напряжений в кольцевом направлении, для второй задачи р(ф) определяется при решении задач о контактном взаимодействии оболочек и ложементов (см. гл. 2). При этом возможны две постановки задачи определение критического значения внешней силы, приложенной к ложементу при заданных параметрах оболочки, шпангоута и ложемента, или критической жесткости основания при фиксированной внешней нагрузке. [c.204]

Основной причиной усталостного разрушения поверхностного слоя являются внутренние напряжения. В том случае, когда напряжения в поверхностном слое являются растягиваюшими, они, слагаясь с такими же напряжениями от внешних сил, способствуют быстрейшему разрушению сопряженных участков детали. Обычно разрушение начинается с образования микротреш,ин, а затем и оспин на сопряженной поверхности. Так как процесс химического никелирования позволяет наносить износостойкие никель-фосфорные покрытия на изделия любой по сложности конфигурации (в том числе и на перечисленные выше детали), то представляет интерес выяснить поведение этих покрытий в условиях циклических контактных нагрузок. [c.71]

В условиях значительных давлений процесс трения между чистыми металлическими поверхностями носит несколько иной характер, чем в обычных условиях. При сравнительно малых давлениях площадь, занимаемая контактными участками, очень мала по сравнению с контурной площадью контакта двух металлов. В связи с этим, хотя на контактных участках и происходит сваривание сопряженных металлических поверхностей и срез более мягкого (менее прочного) металла, рассчитывать силу трения как напряжение среза (с учетол пластического оттеснения металла) невозможно, так как остается неопределенной истинная площадь контакта. При больпшх давлениях число истинных контактных участков с молекулярной связью на сопряженных поверхностях становится значительным и сохраняется на большом пути относительного перемещения металлов. В результате при тангенциальном перемещении возникает пластическое течение в поверхностнол слое более мягкого и пластичного металла на всей контурной площади контакта. Этот поверхностный слой увлекается вторым более прочным металлом (инструментом), образуя на его кромке пластическую волну — валик, на перемещение которого тоже затрачивается некоторая часть общего усилия. Таким образом, внешнее трение. чистых металлических поверхностей в условиях высоких давлений переходит во внутреннее трение поверхностного слоя более мягкого металла, вовлеченного в пластическо течение. [c.85]

Еще одну трактовку можно условно назвать "капиллярной". На контактных поверхностях непрерывно создается и разрушается сеть микроканалов и микрорезервуаров. Диаметры капилляров составляют 2... 100 мкм [8, 19, 32, 34] и достаточны для проникновения даже крупных молекул СОЖ. Скорость движения среды по капиллярам достигает 3,5...4 м/с [8, 19, 34]. Движущими силами проникновения СОЖ по капиллярам могут быть разность давлений и вибрация, силы химического взаимодействия, адсорбционные процессы, внешние магнитные и электрические поля и др. При относительно напряженных режимах или при использовании легкоки-пящих СОЖ возможно, что последние движутся по капиллярам в газообразном состоянии по законам вязкого течения или молекулярной диффузии (для малых капилляров) [32]. Снижение напряженности режима резания предопределяет возможность существования эффекта капиллярной конденсации, который интенсифицирует проникновение СОЖ. При сравнительно легких режимах резания проникновение СОЖ в зоны контакта при резании возможно в жидком виде по законам вязкого течения [24]. [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...