Диски Напряжения за пределами упругости

Бесконечная пластина постоянной толщины с отверстием под действием осесимметричного растяжения. В этом случае также имеется [ 1 ] аналитическое решение для упругопластического деформирования пластины, полученное с помощью формул для осесимметричного диска. Случай нагружения растягивающими силами на бесконечности представляет интерес с точки зрения исследования концентрации напряжений за пределами упругости. Так как радиальные напряжения на контуре отверстия равны нулю, текучесть в пластине начинается при достижении кольцевыми напряжениями предела текучести на этом контуре. С учетом коэффициента концентрации в упругой области, равного 2, получаем, что текучесть начинается при внешней нагрузке = 0,5 а , а при увеличении р вдвое, т. е. =а , несущая способность пластины исчерпывается и вся пластина переходит в пластическое состояние. Для случая материала пластины без упрочнения радиус границы Гт, отделяющей упругую область от пластической, определяется соотношением [c.213]

При требуемых величинах ресурса в десятки тысяч полетов условия работы дисков ГТД отвечают области малоциклового нагружения и характеризуются, в основном, регулярно повторяющимся от полета к полету воздействием на диски нагрузок в виде полетного цикла нагружения (ПЦН). Каждый ПЦН представляет собой сложный блок сочетающихся, накладывающихся друг на друга и изменяющихся во время полета силовых, температурных и вибрационных нагрузок. Диски современных ГТД проектируются с запасами прочности, при которых в процессе эксплуатации в их наиболее напряженных местах может происходить повторное упругопластическое деформирование их материала, а в зонах максимальных напряжений материал дисков может работать за пределами упругости. В этих местах с ростом наработки идет накопление повреждений материала, отвечающих области малоцикловой усталости (МЦУ). [c.38]

Расчету на прочность дисков турбомашин посвящена обширная литература. Известен ряд разработанных методов расчета напряжений и деформаций, возникающих в тонком диске вследствие вращения и неравномерного температурного ноля [6, 63, 78, 98, 120, 158 и др.]. Применение современных вычислительных средств позволяет без особых затруднений учитывать в расчете влияние температуры на физико-механические характеристики материала, рассматривать деформации за пределом упругости и в условиях ползучести. При этом отличия между расчетными методами, если они опираются на одни и те же предпосылки, становятся малосущественными. [c.136]

Предельная несущая способность де -талей конструкций при вязком состоянии материала рассматривается как такая стадия их нагружения, после которой существенное изменение размеров происходит без значительного увеличения нагрузки, т. е. наступает быстро развивающееся формоизменение. В ряде конструкций предельное состояние такого типа определяется наибольшими допустимыми остаточными перемещениями из условий сопряженной работы с другими узлами. Например, допустимая вытяжка диска турбомашины зависит от регламентируемых зазоров между ротором и корпусом. Образованию предельных состояний предшествует существенное упруго-пластическое перераспределение деформаций и напряжений, поэтому расчетное определение усилий, отвечающих предельным состояниям, требует решения соответствующих задач методами теории пластичности и в частных случаях способами сопротивления материалов. При повторном, ограниченном по числу циклов нагружении за пределами упругости перераспределение напряжений и деформаций может приводить к затуханию накопления пластической деформации, т. е. приспособляемости. [c.5]

В расчетах дисков за пределами упругости относительно характера напряженного состояния принимаются те же допущения, что и в упругом расчете диска [22]. Ниже приведены формулу [c.280]

Возникает, естественно, вопрос, можно ли повысить точность полученного решения для упруго-пластических конструкций. На этот вопрос можно дать положительный ответ. Отметим, что при расчете упруго-пластических конструкций (составная труба или диск за пределами упругости) мы всегда принимали здесь точные выражения для компонентов напряжений в упругих областях. Поэтому точность расчета упруго-пластических конструкций будет зависеть от принятых условий пластичности и соответствия граничных условий действительным условиям работы конструкций. [c.227]

Повышение предела текучести путем предварительного наклепа. Переход от упругой к упругопластической деформации практически очень редко происходит одинаково по всему объему. Большей частью вследствие неравномерности напряженного состояния и других причин одна часть объема детали (например, внешние зоны при нагружении изгибом и кручением, внутренние зоны при нагружении труб и сосудов внутренним давлением и вращающихся дисков центробежными силами и т. д.) может претерпевать значительные пластические деформации, в то время как соседние, менее напряженные области еще не выходят за пределы упругой деформации. Пластические деформации по величине обычно значительно превышают упругие. После удаления внешних сил, вызывающих неравномерную пластическую деформацию, в разных зонах тела возникают внутренние напряжения противоположных знаков, взаимно уравновешивающиеся в пределах данного тела. [c.262]

В полом цилиндре (или трубе), нагруженном симметрично относительно оси и равномерно по длине, главными направлениями напряжений и деформаций являются радиальное, окружное и осевое. Как и при рассмотрении двухмерных задач математической теории упругости, здесь следует различать два случая 1) осесимметричная плоская пластическая деформация в цилиндре, осевая деформация которого постоянна, и 2) плоское пластическое напряженное состояние, при котором в нуль обращаются нормальные напряжения по направлению, параллельному оси цилиндра. Первый случай относится к распределению напряжений и деформаций в длинных цилиндрах, второй—к плоским круговым дискам или кольцам, нагруженным параллельно их срединной плоскости. В каждом из этих случаев для приложений важно рассматривать вопросы, относящиеся как к бесконечно малым, так и к конечным деформациям. Ввиду той значительной роли, которую играют пластичные металлы и их сплавы в качестве технических материалов, нам надлежит рассмотреть пластическое деформирование цилиндра как из идеально пластичного вещества (представляющего случай металла с резко выраженным пределом текучести), так и из металла, который деформируется за пределом упругости прп монотонно возрастающих напряжениях (т. е. из металла, обладающего упрочнением). На практике такие случаи пластической деформации встречаются, например, в цилиндрических резервуарах, находящихся под действием высокого внутреннего или внешнего давления, при прокатке труб или их формовке из мягких металлов путем продавливания через матрицу со слегка суживающимся отверстием. [c.493]

Использование электронной цифровой машины Стрела для определения напряжений и перемещений в дисках в пределах и за пределами упругости, а также в условиях ползучести рассмотрено в статье А. В. Амельянчика [1]. Для расчетов на ползучесть используется гипотеза старения в формулировке Ю. Н. Работнова и метод переменных параметров упругости [6]. [c.265]

Задача профилирования равномерно нагретого равнопрочного диска на основе современной гипотезы интенсивности напряжений, как в пределах, так и за пределами упругости, решена Ю. И. Работновым [36]. [c.169]

Наконец, анализ предсказывает остаточные напряжения (0л ) г и [Оу)г, которые образуются из-за пластических деформаций. Изменение напряжений с глубиной для ро — 4.8й показано на рис. 9.7. На этом же рисунке штриховой линией нанесены измерения [297] окружных и осевых компонент остаточных напряжений в диске из алюминиевого сплава в условиях свободного качения. По основным чертам согласование теории и эксперимента удовлетворительное обе компоненты напряжений сжимающие они возрастают в слое, где рассчитанные по упругому решению напряжения превышают предел упругости максимальные значения примерно совпадают на глубине, где %гх имеет максимум. Величины измеренных напряжений заметно ниже рассчитанных. Эти различия, по-видимому, объясняются в основном тем, что в эксперименте не реализовывались условия плоской деформации. [c.337]

Чтобы выяснить изменение напряженного состояния в материале при отражении от свободной поверхности плоской упругопластической волны нагрузки, амплитуда которой сравнима с пределом упругости по Гюгонио, проанализируем волновую картину в материале при соударении двух дисков [269]. Для упрощения анализа ограничимся рассмотрением соударения пластины определенной толщины, движущейся со скоростью va, с неподвижным образцом удвоенной толщины из того же материала. Не ограничивая общности рассмотрения, принимаем а) скорость распространения напряжений при упругом поведении материала (скорость распространения упругих возмущений) равна скорости распространения продольной упругой волны ао независимо от интенсивности волны как при нагрузке, так и при разгрузке б) пластическая деформация одного знака не меняет предел текучести материала при перемене знака деформации, т. е. эффектом Баушингера можно пренебречь в) скорость распространения возмущений, связанных с пластической деформацией, изменяется в соответствии с изменением величины деформации по одному и тому же закону при нагрузке и разгрузке, т. е. эффектами, обусловленными вязкой составляющей сопротивления при распространении упруго-пластических волн, пренебрегаем. Последнее допущение требует пояснения. Как показано выше, при распространении упруго-пластической волны вблизи поверхности нагружения конфигурация фронта волны меняется в связи с проявлением зависимости сопротивления сдвигу от скорости пластического сдвига. При удалении от контактной поверхности конфигурация волны за упругим предвестником приобретает стабильность и может быть определена на основе деформационной теории распространения волн. Анало- [c.216]

На приведенных графиках сопоставлено распределение в дисках суммарных упругих напряжений и напряжений ползучести, которые получились в результате перераспределения первоначального напряженного состояния за время ресурса работы двигателя. Там же даны значения пределов длительной прочности за 50 000 час (ресурс работы двигателя) по радиусу диска. Разница между кривой оа. по ООО и кривыми рабочих напряжений определяет величину запаса прочности в различных участках диска. [c.128]

Сложное напряженное состояние диска, изменяющиеся вдоль радиуса температура и свойства материала не позволяют заранее указать те радиусы, на которых запасы прочности окажутся минимальными. Для оценки упругого состояния диска строится полная характеристика распределения запасов прочности вдоль радиуса диска. На рис. 6.20 показано примерное распределение напряжений и запасов прочности в диске с неравномерным нагревом. На участке от нулевого сечения до радиуса наибольшим главным напряжением является окружное напряжение ае, а наименьшее осевое а = 0. На этом участке запас прочности определяется по напряжению ае. На участке в пределах радиусов г . .. Гь наибольшим напряжением является а , и оно определяет запас прочности. В периферийной части диска на радиусах больше Гь Запас прочности определяется суммарным напряжением а + + ае, так как последнее является отрицательным и складывается с первым главным. Наименьшие запасы могут быть на контуре отверстия или на внешнем контуре диска. В первом случае имеет место пиковое возрастание окружного напряжения ае, а во втором — сложение двух достаточно больших главных ае и а . Кроме того, на внешнем контуре существенно снижается предел длительной прочности материала из-за высоких рабочих температур. В средней части диска запасы прочности достаточно высоки По сравнению с критическими сечениями. Подбором толщины и [c.311]

Дирихле формула 1 (1-я)—180 Диски — Напряжения за пределами упругости 1 (2-я) —372 [c.69]

Важнейшей особенностью работы конструктивных элементов является циклический характер температурного поля, определяемый режимом работы изделия. Например, за двухчасовой полетный цикл транспортного газотурбинного двигателя (ГТД) температура выходной кромки лопатки существенно изменяется, при этом довольно значительно меняются и скорости нагрева при выходе на полетный режим [25]. Значительная неравномерность температурного поля свойственна охлаждаемым рабочим лапатка(М газовой турбины [71]. Менее опасные сочетания температур t и напряжений а реализуются в турбинном диске [71], однако для них свойственны высокие уровни температур и значительные градиенты. Из приведенных данных видно, что для температурного цикла нагрева элемента характерно чередование нестационарных и стационарных участков, причем последние занимают значительное время цикла. Высокие уровни температур, циклический характер температурного воздействия, чередование нестационарных и стационарных режимов создают е материале особые условия работы высокую термомеханическую напряженность, больщие уровни термических напряжений. Все это обусловливает в большинстве случаев работу материала конструктивного элемента за пределами упругости в наиболее напряженных точках наблюдается процесс циклического упругопластического деформирования, приводяший материал к разрушению за ограниченное число циклов (Ю —10 ). [c.8]

ДО трех диаметров (рис. 3.19, а). Диаграмма сжатия пластичной малоуглеродистой стали в интервале до предела текучести такая же, как и при растяжении. Пределы пропорциональности сГпц упругости Суп и текучести ст , а также модуль упругости у сталей при растяжении и сжатии практически одинаковы (рис. 3.20). Предел прочности при сжатии у пластичной стали получить невозможно, так как образец при появлении пластических деформаций сначала принимает бочкообразную форму (рис. 3.19, , а затем, не разрушаясь, превращается в диск (рис. 3.19, в). Площадка текучести при сжатии стали не выражена, а зависимость между напряжениями и деформациями за пределом упругости имеет другой характер, чем при растяжении. [c.61]

Расчеты существующих дисков на изгиб в упругом состоянии [оказывают, что суммарные напряжения растяжения и изгиба в шх выходят за пределы упругости, а максимальные напряжения гревышают допускаемые. [c.183]

Кинетика напряжеииого и деформированного состояний при нагружении замков за пределами упругости имеет много общего с другими деталями максимум напряжений смещается в тело диска и находится вблизи границы упругой и неупругой вон теоретический коэффициент концентрации напряжений существенно снижается. [c.108]

Теория старения в расчетах дисков на ползучесть была использована в работах Р. М. Шнейдеровича [147, 184, 185], А. Г. Костюкова [74], И. И. Трунина [160], А. Ф. Пронкина [121, 122], Милленсона и Мэнсона [248], А. В. Стрункина [158]. В большинстве этих работ задача решена по теории старения в формулировке Ю. Н. Работнова [74, 121, 122, 158, 160] в напряжениях методом последовательных приближений. В работах [147 и 185] показано, что сходимость метода лучше, если задача решается в деформациях, при условии, что в исходном нулевом приближении выбирается распределение деформаций в пределах упругости. Это, грубо говоря, объясняется тем, что различие между деформациями при деформировании в пределах и за пределами упругости меньше, чем между напряжениями. В работе 248] для решения основных уравнений использован метод конечных разностей. [c.243]

Использование ЭВЦМ Стрела и Урал-2 для определения напряжений и перемещений в дисках в пределах и за пределами упругости, а также в условиях ползучести рассмотрено в статьях [c.243]

Прерывате л ь состоит из чугунного корпуса 20, внутри которого помещается приводной валик, соединенный через центробежный регулятор с кулачком 10, неподвижного опорного диска и подвижного диска 9. Снаружи корпуса укреплены бакуумный регулятор опережения зажигания 8 и конденсатор 16. На подвижном диске установлены неподвижный контакт П, соединенный с массой, подвижный контакт, изолированный от массы и соединенный проводником с изолированной клеммой низкого напряжения 15, и фитиль 18 для смазки кулачка 10. Неподвижный контакт установлен на специальной площадке, закрепленной на диске винтом. Площадка, вместе с контактом может перемещаться эксцентриком, что дает возможность регулировать зазор между контактами. Подвижный контакт при помощи пластинчатой пружины прижимается к неподвижному. При вращении валика кулачок своими выступами периодически отжимает подвижный контакт, прерывая цепь тока низкого напряжения. Замыкание контактов осуществляется за счет упругости пластинчатой пружины подвижного контакта. Нормальный зазор между контактами прерывателя, находящимися в полностью разомкнутом состоянии, должен быть в пределах 0,35— [c.94]

При очень большом числе циклов нагоужения (порядка 10 -1 (г), характерном для транспортных ГТУ (судовых, авиационных), и температурах, при которых ползучесть металла в пределах полотна диска не играет существенной роли, представляется наиболее обоснованным требование практически полного отсутствия пластических деформаций во всех циклах (за исключением разве некоторого, относительно небольшого, количества первых циклов). Этому требованию проще всего удовлетворить при проектировании с использованием расчетов, основанных на теории приспособляемости. Поэтому такой подход в последнее время кладется в основу нормирования запасов прочности для циклических режимов (с учетом температурных напряжений), соответствующих наиболее часто встречающимся в эксплуатации маневрам ГТУ. При этом следует отметить, что в тех случаях, когда в пределах полотна диска имеют место значительные концентраторы напряжений (на ободе, у отверстий для крепления и т.д.), обычный его упругий расчет (лежащий в основе расчета дисков по теории приспособляемости) необходимо дополнять расчетом его по схеме плоской задачи или пространственной осесимметричной задачи теории упругости (например, методом конечных элементов) с тем, чтобы при нахождении условий приспособляемости учесть фактические значения напряжений в районе концентраторов. В тех случаях, когда диск ГТД работает при таких температурах, при которых уже нельзя пренебречь ползучестью его материала, расчет диска по теории приспособляемости (даже если в рамках этого расчета вместо предела текучести используется какая-либо другая характеристика материала, связанная с ползучестью, например предел ползучести сгл на соответствующей базе и циклический предел упругости в условиях ползучести Sт), представляется недостаточным и его желательно дополнять расчетом стабилизированного цикла [71] и деформаций ползучести, накапливаемых в каждом таком цикле. Применительно к переменным режимам аварийного типа Например, пуск из холодного состояния с последующим мгновенным или просто очень быстрым набором перегрузочной мощности), в процессе которых могут возникать относительно большие пластические деформации (и, может быть, ползучесть), но зато известно, что число таких циклов нагружения за весь срок службы двигателя невелико (например, несколько десятков) описанный выше подход уже не является целесообразным. Для оценки запасов прочности применительно к таким режимам (определяемых как отношение числа циклов до разрушения или появления макроскопической трещины к фактическому числу циклов) необходим расчет, как минимум, параметров стабилизированного цикла или полный расчет кинетики нагружения - цикл за циклом, а также знание соответствующих критериев разрушения, учитывающих накопление повреждений от необратимых деформаций любого типа. аяя [c.483]

Иногда наклеп пластических материалов находит себе практическое применение в производстве. Обычно на практике цепи и канаты, подъемных машин предварительно растягивают на некоторую остаточную величину для того, чтобы устранить нежелательное вытягивание этих частей в работе. Цилиндры гидравлических прессов подвергают иногда предварительному внутреннему давлению, Достаточному для того, чтобы пройзвести остаточную деформацию в стенках. Деформация наклепа и остаточные напряжения, вызываемые этим способом, препятствуют возникновению какой-либо остаточной деформации во время службы. Предварительное вытягивание металла производят и при изготовлении артиллерийских орудий (см, стр. 179, 323). Растягивая металл в стенках орудия за первоначальный предел текучести и затем подвергая его умеренной термической обработке, можно улучшить упругие свойства материала в то же само время возникают первоначальные напряжения, которые в сочетании с напряжениями, возникающими при выстреле, дают более благоприятное распределение напряжений в стенках орудия. Турбинные диски и роторы подвергают иногда аналогичной обработке. При вращении этих частей [c.352]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...