Традиционные критерии прочности

Таким образом, последние годы отмечены значительным прогрессом в развитии теории прочности материалов при сложном напряженном состоянии. Критерии (6.8) и (6.10) получили экспериментальную проверку на сильно анизотропных материалах типа стеклопластиков [34, 39, 86, 132, 1561, изотропных жестких полимерах [97, 156]. Критерий (6.14) проверен в опытах на металлах и сплавах, а также на некоторых жестких пенопластах [130, 131, 1341. Наряду с этим имеются работы, посвященные проверке пригодности традиционных критериев прочности к описанию предельных свойств полимеров при кратковременном нагружении. В опытах А. М. Жукова [681 установлено, что в первом квадранте плоскости главных напряжений разрушение оргстекла удовлетворительно описывается теорией наибольших нормальных напряжений. Данные по пределам текучести этого материала, опубликованные в [194, 254), в том же квадранте хорошо согласуются с критерием Мизеса, а при двухосном растяжении—сжатии — с видоизмененным критерием Мизеса, учитывающим различия в сопротивлении оргстекла (ПММА) растяжению и сжатию [1941. В [208, 2091 представлены результаты испытаний образцов из [c.209]

Традиционные критерии прочности [c.280]

Все эти задачи выбора технологических, конструктивных, структурных и эксплуатационных параметров машин-автоматов и автоматических линий не могут быть решены только с точки зрения кинематики, кинетостатики, прочности, динамики и других традиционных критериев теории механизмов и машин. Достигнутые успехи теории производительности как в фундаментальном, так и в прикладном направлении позволяют утверждать, что в настоящее время теория производительности стала основой проектирования машин-автоматов и автоматических линий. [c.6]

Критерии прочности и пластичности, рассмотренные в предыдущих параграфах, справедливы для традиционных конструкционных материалов — однородных и изотропных. Однако в последнее время в различных областях техники, в том числе и в строительстве, все большее распространение получают новые, так называемые ком-позиционные материалы (композиты). Композит представляет собой полимерную или металлическую матрицу, армированную высокопрочными волокнами (стеклянными, угольными и т. п.). Отличительными признаками этих материалов являются их неоднородность и, как правило, ярко выраженная анизотропия свойств. Последнее обстоятельство находит отражение в том числе и в прочностных свойствах композитов. [c.389]

Повышение эксплуатационных нагрузок и снижение запасов прочности приводят к тому, что расчеты прочности и надежности по критериям сопротивления длительному и циклическому разрушению должны осуществляться не только в напряжениях, как это традиционно имело место, а в деформациях. Это связано с тем, что в неупругой области небольшим изменениям номинальных напряжений соответствуют еще меньшие изменения максимальных напряжений в перенапрягаемых зонах и существенные изменения местных деформаций. Поэтому для случаев однократного и малоциклового нагружения в упругопластической области необходима разработка методов кинетики местных дефор.маций и деформационных критериев разрушения. [c.69]

Наличие в волокнистых композитах развитой зоны диссипации энергии в вершине дефекта обусловливает разработку моделей разрушения, учитывающих перераспределение напряжений и снижение их концентрации. В отличие от традиционных методов расчета на прочность такие подходы, часто называемые нелокальными [17, 18], учитывают напряженно-деформированное состояние не только в исследуемой точке материала (например, в вершине концентратора), но и в примыкающей к ней области. Отличительная особенность нелокальных критериев — определение характерного размера, который является константой материала для конкретного механизма разрушения. [c.236]

Зависимость номинальных разрушающих напряжений от длины трещины в пересчете для бесконечной пластины (рис. 8.13) показывает хорошее соответствие экспериментальных данных и результатов расчетов по предложенной двухпараметрической модели разрушения ВКМ. Штриховой линией нанесена кривая остаточной прочности, соответствующая уравнению (8.14). Из рисунка следует, что использование данного критерия позволяет определять предельные нагрузки и в случае относительно коротких трещин, когда применение традиционных подходов ЛМР затруднительно. [c.248]

Предложена методика исследования и расчета предельных нагрузок неравномерно нагреваемых тонкостенных конструкций из КМ, в том числе и оболочечных, согласно которой влияние на прочность или устойчивость различных физико-химических явлений, возникающих в условиях неоднородного и нестационарного поля температур, оценивается по результатам испытаний фрагментов или образцов конструкций вместо традиционных образцов материалов. Она базируется на представлениях, вытекающих из законов термодинамики и механики твердого деформируемого тела. Расчет конструкции при различных режимах нагрева ведется с помощью ее обобщенной характеристики — функциональной зависимости между несущей способностью и распределением температур в стенке, определяемой при нестационарных режимах нагрева (метод замены температурных полей, метод преобразования обобщенных характеристик с помощью критериев теплового подобия) либо при изотермических состояниях (метод определяющей температуры). [c.11]

К решению задачи (16.34) приходят при использовании распространенного в машиностроении метода расчета на прочность по допускаемым напряжениям. С позиций такого (традиционного) подхода к выбору наилучшего подкрепляющего элемента легко усматривается основной недостаток энергетического критерия — он не улавливает резких изменений напряжений на краю отверстия. Однако очевидно, что при быстроменяющемся вдоль контура dQ НДС возникновение пластических деформаций в одной, наиболее нагруженной точке границы, отнюдь не означает достижение предельного состояния подкрепленного края в целом. Энергетический критерий характеризует как раз средний уровень напряжений вблизи отверстия и является, на наш взгляд, более достоверной мерой напряженности этой части конструкции. [c.600]

Предельные состояния, виды и критерии разрушения. Традиционные инженерные расчеты на прочность деталей машин и элементов конструкций при однократном нагружении основаны, с одной стороны, на номинальных напряжениях, определяемых по формулам сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, теории пластин и оболочек и, с другой стороны, на характеристиках прочности материалов при однократном нагружении,, определяемых при стандартизированных или унифицированных испытаниях лабораторных образцов из применяемых конструкционных материалов [16]. В зависимости от большого числа конструктивных (вид нагружения, размеры и форма сечений, наличие концентрации напряжений), технологических (.механические свойства применяемых материалов, вид и режимы сварки, термообработки, упрочнения) и эксплуатационных (скорость нагружения, уровень нагрузок, температура, среда) факторов при однократном нагружении возможно возникновение трех основных видов разрушения — хрупкого, квазихрупкого и вязкого 16]. Каждый из этих видов разрушения существенно отличается по уровню номинальных и местных разрушающих напряжений и деформаций, скоростям развития трещин и времени живучести деталей с трещинами, внешнему виду поверхностей разрушения. Применительно к этим видам разрушения выбирают те или иные критерии разрушения из трех основных групп — силовых, деформационных и энергетических. [c.9]

Р = 10 Дж/м получим условие прочности а < 264 МПа. Допускаемое напряжение такого порядка фигурирует и при традиционном подходе с представлениями о пределе прочности и коэффициенте запаса. Вместо операций с этими размытыми понятиями предпочтительнее критерий (1) с заданной длиной трещины [23]. [c.289]

Случай больших (высокоэластичных) деформаций для гипотетически бесструктурного тела по сутцеству нуждается не во вновь создаваемых критериях, а в выборе (и возможно в их обобтцении) среди известных в применении к конкретно поставленным задачам [249, 272]. Папример, можно мыслить аналог вязкого разрушения в виде возникновения, роста и последуютцего слияния полостей (пор) на продолжении большой оси исходного овального отверстия. Условия возникновения пор можно заимствовать из традиционных критериев прочности — ограниченности эквивалентных напряжений (условных или истинных) или ограниченности деформаций (кратностей) или ограниченности удельной энергии деформации. Перемычки между порами, вытягиваясь, уподобляются растягиваемому образцу и разрываются с образованием шейки. В итоге образуется ямочная поверхность излома, если допустить необратимость процесса после разрушения. Расширение полости с образованием новой ее поверхности может также обосновываться энергетическими критериями или деформационным критерием П.Ф. Морозова о предельных взаимных уг- [c.12]

В практике эксплуатации трубопроводных систем фиксируются случаи разрушения трубопроводов при рабочих давлениях, ниже допускаемых. Причиной тому, в большинстве случаев, служит наличие в трубах трещиноподобных дефектов. Несмотря на свою распространенность, термин трещиноподобный дефект четкого определения не имеет. С точки зрения специалиста по прочностным расчетам, любой дефект, в зоне которого при расчете с учетом только упругих свойств материала появляются стремящиеся к бесконечности напряжения, можно характеризовать как трещиноподобный дефект. При оценке несущей способности трубы с этим типом дефектов нельзя использовать традиционный критерий прочности аэкв < сгв/п, где Стэкв " максимальное эквивалентное напряжение в зоне дефекта, (т в - предел прочности материала трубы, п - коэффициент запаса. [c.176]

До 40-х годов нашего века развитие идей в этом направлении было незначительным. Это в основном связано с тем, что в традиционной схеме процесс распространения трещин оставался в стороне. Кроме того, существовавшее мнение о том, что разрушение наступает почти мгновенно, сразу указывало на ограниченность возможных построений таких критериев прочности, где константы зависят от размера начальных трещин, имеющихся в теле. В последующие десятилетия эта точка зрения была пере-, смотрена. Было установлено, что развитие трещины занимает значительный период, предшествующий полному разрушению, пр ичем это относится не только к усталостному и пластическому, но даже и к хрупкому разрушению. Так, например, для еили-катных стекол, для которых процесс разрушения считался практически мгновенным, скорость развития трещины в начале процесса в 10—100 млн. раз меньше, чем на заключительном этапе. В то же время экспериментальные факты свидетельствуют о том [53], что в правильно (по сопротивлению разрушению) спроекти- [c.15]

Этому способствовало также изменение ранее существовавших критериев сравнительной оценки прочности чугуна и стали, когда исходили только из номинальных напряжений, не принимая во внимание местных концентраций напряжений, в ослаблении которых роль чугуна трудно переоценить. Сказанное объясняется структурным свойством чугуна (наличием внутренних надрезов), изучение которого и явилось одной из основных предпосылок для изменения традиционных критериев при сравнительной оценке чугуна и стали. То же свойство чугуна одновременно способствует более равномерному распределению напряжений в металле как при работе деталей хмашин на усталость, так и при вибрации. Кроме того, данное свойство способствует как бы эмансипации предела усталостной прочности чугуна от влияния внешних надрезов как концентраторов напряжений в неизмеримо большей степени, чем это имеет место у стали. В свете новых критериев при сравнительной оценке деталей из чугуна и стали относительно небольшое значение коэффициента удлинения чугуна при растяжении уже не может служить решающим критерием. [c.321]

Усложнение геометрии исследуемых элементов конструкций по мере снижения их материалоемкости, нелинейное поведение материалов в зонах конструктивной неоднородности, в вершинах исходных технологических дефектов (трещин, пор, включений, подрезов и т. д.), особенно при длительных статических и циклических нагрузках в условиях повышенных температур, ведут наряду с применением традиционных в практике проектирования аналитических методов к существенному развитию и совершенствованию численных методов и самих критериев прочности и разрушения, ориентированных на использование ЭВМ [1]. При этом вместе с нормативными подходами д.ля оценки ма.лоцикловой прочности и долговечности по условным упругим напряжениям (равным произведению местных упругих или упругопластических деформаций на модуль упругости при соответствующей температуре [2]) разрабатываются уточненные методы расчетов, основанные на деформационных критериях разрушения поцикловой кинетики местных упругопластических деформаций и учитывающие температурно-временные эффекты, частоту нагружения, форму циклов [3—7]. [c.253]

Рассмотрим последнее ограничение подробнее. В работе [11] отмечается, что использование традиционных критериев оптимизации, например аддитивного, часто ведет не только к упрощению задачи, но и к неправильным выводам. При выборе оптимальных технологических режимов при изготовлении многослойных печатных плат (операция прессования) свертка выделенных критериев (текучесть связующего материала, пробивное напряжение, адгезионная прочность) приводила к режимам, которые оказывались хуже подобранных эмпирически. Оптимальные результаты получаются путем выделения областей оптимальных решений. (множество Парето) и определения подмножества решений, оптимальных в смысле Парето (а-сети для дискретных точек в случае простых аналитических выражений для выходных параметров). В результате была определена область режимов, близких к оптимальным по совокупности выбранных критериев, для двух варьируемых параметров (давление и время прессования). Контрольные опыты в рассчитанных режимах подтвердили их опти-1у1альность. [c.214]

Традиционные расчеты статической и длительной прочности изделий, основанные на оценке номинальной нагруженности, оказываются в силу назвайных обстоятельств недостаточными, и в ряде случаев наблюдается выход деталей из строя вследствие исчерпания ресурса по критерию малоциклового сопротивления в зонах местной нагруженности изделия. [c.3]

Другим важным вопросом обеспечения прочности и ресурса атомных реакторов, не получавшим отражения в традиционных расчетах энергетических установок по уравнениям (2.1) —(2.3), являлся анализ сопротивления деформациям и разрушению при циклическом нагружении [2,5-7,16]. Как следует из данных гл. 1, в процессе эксплуатации атомных реакторов число циклов нагружения на основных режимах изменяется в достаточно широких пределах - от (2- 5) 10 при гидроиспытаниях до (1 2) Ю при программных изменениях мощности и до 10 —10 с учетом вибро-нагруженности. Систематические исследования прочности в этом диапазоне числа циклов были начаты применительно к энергетическим установкам в середине 50-х годов, а в середине 60-х годов были сформулированы основные (преимущественно деформационные) критерии разрушения и свойства диаграмм циклического деформирования [17,18 и др.]. По опытным данным, полученным на лабораторных образцах, было показано, что при числе циклов до 10 циклические пластические деформации оказываются сопоставимыми (в диапазоне числа циклов 10 —10 ) или существенно большими (в диапазоне числа циклов 10 -5 10 ), чем циклические упругие деформации. При этом в зависимости от типа металлов и условий нагружения (с заданными амплитудами деформаций или напряжений) пластические деформации по мере увеличения числа циклов могут возрастать (циклически разупрочняющиеся металлы), уменьшаться (циклически упрочняющиеся металлы) или оставаться постоянными (циклически стабильные металлы). Указанные особенности поведения металлов при циклическом упругопластическом деформировании обусловливают нестационар-ность местных напряжений и деформащ1Й в зонах концентрации при стационарных режимах внешних нагрузок. Для малоцикловой области уравнения кривых усталости и сами кривые усталости при числах циклов 10 —Ю представлялись не в амплитудах напряжений (как для обычной многоцикловой усталости при числах циклов 10 —10 ), а в амплитудах упругопластических деформаций. [c.40]

В то же время амали.э разрушений деталей машин, эксплуатирующихся при циклических нагрузках, показывает, что в большинстве случаев инициатором таких разрушений являются технологические (непровары, неметаллические включения, волосовины, закалочные трещины, плохое качество обработки поверхности и т. п.) или эксплуатационные (забоины, язвы коррозии, следы фреттинг-коррозии, трещины а зонах концентрации напряжений при малоцикловом нагружении и т. п.) дефекты, которые или сами по себе являются трещинами, или приводят к зарождению трещин после некоторого времени эксплуатации. В этом случае преобладающая часть долговечности реализуется при наличии трещин. Все это требует наряду с традиционными методами расчетов на прочность обоснования живучести деталей машин с использо-еанием критериев механики разрушения. [c.4]

В то время как возрастало использование стеклопластиковых композитов при создании морских судов за последние годы, расширение областей применения СП проходило относительно медленно. Это происходило частично из-за недостатка знаний или недостаточно хорошей осведомленности конструкторов морских судов о свойствах и критериях использования композиционных материалов. Кроме того, суш,ествует понятное сопротивление части конструкторов и судостроителей этим новшествам из-за существенных различий переработочных характеристик этих материалов по сравнению с традиционным металлом, а именно они непластичные (нековкие), не могут быть сварены и конструирование на их основе требует рассмотрения как основного материала, так и процессов его переработки, долговременной эксплуатации в условиях определенной окружающей среды и т. д. Однако приобретенный опыт показал, что при правильном использовании композиционных материалов возникают новые существенные возможности по уменьшению стоимости и массы, улучшению внеш- него вида, увеличению долговечности, снижению эксплуатационных затрат и увеличению срока службы судов. Все это сегодня должно стать значительной частью той информации и практического опыта, которую мог бы получить конструктор морских судов. Тем более, что с развитием КМ появляюгся новые материалы, которые при сопоставлении по прочности и жесткости приближаются к любым металлам, существующим сейчас или могущим появиться в ближайшем будущем. Ближайшие 20— 30 лет могут привести человечество в эру композиционных материалов. [c.535]

Предложенные Н. А. Махутовым деформационные критерии применимы в условиях как статического, так и малоциклового нагружения. Их использование позволяет определять запасы прочности и долговечности по предельным нагрузкам, локальным упру го пластическим деформациям, коэффициентам интенсивности напряжений и деформаций (при квазиупругом и упругопластическом пойедении), числам циклов на стадиях зарождения и развития трещин и т. п. Преимущество использования деформационных характеристик критериев локального разрушения взамен силовых связано с возможностью использования таких традиционных механических свойств, как временное сопротивление, предел текучести, удлинение, поперечное сужение, показа- [c.24]

Для элементов машин и конструкций в экстремальных условиях нагружения (в зонах концентрации, в местах действия высоких температ рны5в и остаточных напряжений, в окрестности трещин) традиционно применяемые в инженерной практике расчеты прочности, основанные на определении номинальных и местных напряжений (методы сопротивления материалов), оказываются недостаточными и в целом ряде случаев неправол1ерньдаи-Поэтому запасы прочности и долговечности в рамках поверочных расчетов устанавливают на базе деформационных критериев разрушения, т. е. по предельным нагрузкам, местным упругопластическим деформациям, коэффициентам интенсивности напряжений и деформаций по размерам дефектов типа трещин. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...