Концентрация напряжений Определение в условиях пластичности

Разрушение при ползучести. В. И. Розенблюм (1957) получил решение задачи об определении времени до разрушения диска постоянной толщины с отверстием. В основу положены уравнения установившейся ползучести, распространенные на случай конечных деформаций, таким образом, рассмотрена схема вязкого разрушения. Л. М. Качанов (1960) рассмотрел на основе своей теории некоторые задачи о времени разрушения стержневых систем, сформулировал общую постановку задачи о движении фронта разрушения и определил время разрушения скручиваемого вала. Ю. Н. Работнов (1963) решил задачу о разрушении диска с отверстием по схеме хрупкого разрушения. При этом учитывалось влияние накопления поврежденности на скорость ползучести и, следовательно, на распределение напряжений. Позже Ю. Н. Работнов (1968) рассмотрел вопрос о влиянии концентрации напряжений на длительную прочность. При этом считалось, что распределение напряжений мало отличается от распределения напряжений в жестко-пластическом теле, но переменная величина степени поврежденности со фигурирует в условии пластичности, которое становится подобным условию равновесия неоднородной сыпучей среды. [c.149]

Создание установок для определенных условий эксплуатации связано с назначением расчетных параметров (например, запасов прочности) и выбором материала. Эта задача может быть решена при наличии соответствующих сведений по механическим свойствам многих материалов и их поведению в условиях эксплуатации (прочность и пластичность, удельная прочность, ударная вязкость, чувствительность к концентрации напряжений, склонность к хрупкому разрушению, прочность сварных соединений и т. п.). [c.23]

Самым жестким из стандартных статических испытаний гладких (без надрезов) образцов является испытание на растяжение с а=0,5. Для многих пластичных конструкционных материалов та ой жесткости недостаточно для хрупкого разрушения даже при глубоких отрицательных температурах. Однако в реальных условиях эти материалы часто разрушаются хрупко в первую очередь из-за наличия различных концентраторов напряжений — механических надрезов, поверхностных и внутренних трещин, резких переходов от толстого к более тонкому сечению и др. В результате их конструктивная прочность может оказаться значительно ниже, чем определенная методом обычных статических испытаний. Необходима, следовательно, постановка специальных испытаний для оценки чувствительности материала к концентрации напряжений. [c.195]

Метод оценки критических условий образования холодных трещин [5.3]. Образцы из основного металла электролитическим путем насыщают водородом и непосредственно после насыщения нагревают по циклу околошовной зоны. По достижении комнатной температуры образцы подвергают статическому нагружению и выдерживают в состоянии нагружения длительное время. Определяют прочность и пластичность разрушенных образцов для ряда термических циклов и концентраций водорода. Критическими условиями считают те, при которых разрушающее напряжение ниже, чем у исследуемого материала в состоянии поставки. Параметрами критических условий служат скорость охлаждения при 300° С и концентрация водорода в образце. Метод не позволяет оценить поведение реальных сварных соединений, поскольку в образцах отсутствует литая зона, т. е. не учитывается взаимодействие между наплавленным металлом и металлом околошовной зоны. Помимо этого, представляется весьма спорным определение критических условий образования трещин путем сопоставления свойств материала в состоянии поставки и после обработки по циклу околошовной зоны. [c.164]

Коэффициент р изменяется для указанных случаев в пределах от 1,4 до 3,5, причем значение его зависит не только от вида и формы ослабления сечения, но и от качества и состояния материала. Так, для материалов в пластичном состоянии при прочих равных условиях коэффициент р значительно меньше, чем для материалов, находящихся в хрупком состоянии. Именно это позволяет при определении предельного напряжения для материала в пластичном состоянии не учитывать влияния концентрации напряжений. Увеличение предела прочности сталей повышает их чувствительность к концентрации напряжений. [c.119]

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]

Более глубокий анализ напряженного состояния, имеющего место в сварных объектах, и определение коэффициентов концентрации напряжений в них осуществляются на базе теории упругости и пластичности. Такие пути определения напряжений бывают необходимы при оценке прочности конструкции под переменными нагрузками, для установления с позиций механики материалов условий распространения возникших в изделиях трещин, а также при учете собственных напряжений, вызванных сварочным процессом. [c.22]

С увеличением концентрации напряжений более отчетливо проявляется влияние напрягаемых объемов и температуры на переход от вязкого состояния к хрупкому. Поэтому для определения условий перехода от вязкого к квазихрупкому или хрупкому разрушению широко используют температурные зависимости характеристик прочности и пластичности. В качестве примера на рис. 1.10 приведены результаты испытаний для малоуглеродистой стали 22К при растяжении образцов с площадью сечения f=lOOO мм . При испытаниях образцов с острыми надрезами регистрировались разрушающее напряжение Ск, сужение площади поперечного сечения ij) и максимальная деформация бтах в зоне концентрации напряжений после разрушения, измеренной методом сеток с шагом 0,1 мм. Кроме указанных характеристик на диаграмме рис. 1.10 нанесены величина Fb — доля вязкой ягтp и.члома (как хаоареристика степени [c.17]

Предполагается, что однонаправленные ленточные композиции должны обладать высокой трансверсальной прочностью. Теоретические расчеты, выполненные с использованием ЭВМ, подтверждают это предположение [96]. Однако на практике часто наблюдается низкая прочность таких композиций [97]. Если адгезионная прочность сцепления ленты с матрицей мала, то прочность композиций резко падает с увеличением концентрации лент [96]. Кроме того, даже при хорошей адгезии экспериментальные значения прочности могут быть низкими из-за того, что матрица не удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям. Для достижения высокой прочности ленточных композиций необходимо выполнение следующих условий [98] повышенная адгезия полимера к ленте пластичность и высокие значения удлинения при разрыве матрицы для сведения к минимуму влияния концентрации напряжений из-за термических напряжений, возникающих в процессе получения образцов и изделий высокие значения wit (выше определенного критического уровня) и перекрывание лент для обеспечения полной передачи напряжений от матрицы к лентам регулярное распределение лент, с тем, чтобы обеспечить размер перекрываемых участков выше критического, а также полное отсутствие пор, пустот, отслоений матрицы от лент (это условие может быть выполнено только при высокой точности технологических процессов получения композиций) прочность матрицы при растяжении и сдвиге должна быть выше ее предела текучести композиция должна разрушаться трансверсальным разрывом лент, а не разрушением при сдвиге матрицы. [c.285]

Водородное охрупчивание в большой степени определяется напряженным состоянием материала, содержащего водород. Наводоро-женный металл, располагая определенным запасом пластичности в условиях одноосного и плоского растяжения, способен полностью утратить свои пластические свойства в местах концентрации напряжений, в которых реализуется обьемное напряженное состояние. При эксплуатации в водородсодержащей среде известны случаи выхода из строя труб из-за макрохрупко-го разрушения стенки в местах концентрации напряжений (скопления неметаллических включений или дефектов на внутренней поверхности стенки), хотя материал при испьп аниях на одноосное растяжение имел достаточный запас пластичности. [c.818]

Каждое из указанных испытаний не определяет всех механических свойств металла и не отражает полностью его поведения в готовых деталях различного назначения, а лишь обнаруживает те его свойства, которые характерны для данного напряженного состояния (для данного вида иснытания). Различие в прочности, пластичности и других механических свойствах образцов и готовых деталей или конструкций объясняется следующим 1) напряженное состояние, создаваемое при каком-либо механическом испытании, не воспроизводит того сложного напряженного состояния, которое в действительности возникает в условиях эксплуатации. Готовая деталь (или конструкция) часто подвергается совместному воздействию различных по характеру нагрузок. Так, например, коленчатый вал двигателя воспринимает не только изгибающие нагрузки, но работает в условиях кручения и повторно-переменных статических и динамических нагрузок 2) надрезы, например в виде галтелей, шпоночных канавок и т. д., имеющиеся в готовых деталях, изменяют распределение напряжений по сечению и объему и создают концентрацию напряжений. Поэтому многие механические свойства, особенно вязкость и пластичность, в готовой детали сложной формы с резкими переходами по сечению могут быть по величине существенно отличными и ниже значений этих же свойств, определенных при испытании гладкого образца (если даже условия нагружения детали и образца одинаковы) 3) в деталях, имеющих большие размеры, чем испытуемый образец, встречается относительно больше пороков металла (ликвация, поры, микротрещины), понижающих механические свойства. [c.116]

Хрупкое разрушение в готовых деталях и конструкциях выявляется главным образом при эксплоатации их при низких температурах (ниже 0°), в условиях действия ударных нагрузо , при наличии в деталях резких переходов и надрезов (канавки, галтели и т. д.). Надрезы создают в детали (образце) объемно-напряженное состояние и вызывают концентрацию напряжений в этом участке. Влияние концентрации напряжений не выявляется при обычных статических испытаниях, но обнаруживается при определении ударной вязкости. Чем выше пластичность металла, тем больше способность к рассеиванию местной концентрации напряжений. Такой металл труднее перевести в хрупкое состояние. [c.114]

Аналитические методы определения напряженно-деформированного состояния в пластической области деформирования сварньи соединений хотя и получили некоторое применение, но дальнейшее их использование вряд ли расширится. Применение этих методов почти каждый раз сопровождается рядом допущений и упрощений, которые приводят к тому, что результаты решения приходится использовать лишь как качественные. Примером, когда решение является точным с позиций теории пластичности, а допущения относятся к фаничным условиям, может служить задача о распределении напряжений в угловом лобовом шве [23]. Угловой лобовой шов бьш представлен как бесконечный клин, нагруженный равномерной нагрузкой д по одной из граней (рис.5.3.1). В этой модели два недостатка. Во-первых, не отражена концентрация напряжений вблизи точки непровара углового шва. Во-вторых, нагрузка д принята равномерной и равной напряжению о в полосе не отражено наличие возможных касательных напряжений между швом и полосой после наступления пластических деформаций в шве. [c.106]

Для пластических материалов вопрос о прочности в условиях концентрации напряжений также далеко не прост. Если разрушению предшествует значительная пластическая деформация в тех местах, где напряжения по расчету особенно велики, то материал перейдет в пластическое состояние, образуются пластические зоны. Напряженное состояние будет пространственным, сложным для его изучения нужно решать пространственную задачу теории пластичности, что удается лишь в немногих случаях. Экспериментальные методы определения напряжений в пластической области весьма сложны, и соответствующие измерения крайне немногочисленны. Таким образом, первая трудность состоит в нахождении величин напряжений при переходе за предел упругости. Вторая трудность заключается в установлении критерия прочности при сложном пластическом напряженном состоянии. Мы вернемся к этим вопросам в главе XVII, предварительно рассмотрев общую теорию напряженного состояния и общие законы пластичности, а пока ограничимся грубой трактовкой вопроса на базе элементарных представлений. [c.69]

Прочность при низких температурах. Хрупкое разрушение стальных конструкций наблюдается особенно часто при низких температурах. Упомянутые выше случаи разрушения резервуаров а судов происходили при температурах ниже нуля. В условиях крайнего севера, где металлические конструкции и механизмы работаюг зачастую при температурах —40° и —50°, хрупкие разрушения, особенно часты, и проектирование сооружений, работающих в этих, условиях, требует особого внимания. Явление хрупкости стали при низких температурах получило название хладноломкости. Схематическое объяснение хладноломкости может быть следующее (А. Ф. Иоффе,. 1924 г.). Пластические свойства металла в сильной степени зависят от температуры, предел текучести с понижением температуры повышается. В то же время сопротивление отрыву практически не зависит от температуры. Поэтому при низких температурах условия перехода от хрупкого разрушения к пластическому меняются и отрыв становится возможным прежде, чем наступит пластическое состояние. В частности, и при растяжении может случиться, что образец разорвется прежде, чем появятся пластические деформации. Не у всех металлов оказывается возможным получить хрупкое разрушение при растяжении за счет понижения температуры металлы с гранецеитри-рованной решеткой сохраняют пластические свойства при весьма низких температурах, среднеуглеродистая сталь, весьма пластичная в обычных условиях, становится хрупкой при растяжении лишь при температуре жидкого водорода. При динамическом деформировании, предел текучести оказывается выше, чем при статическом, поэтому критическая температура хладноломкости, то есть температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому, повышается, В опытах Давиденкова Н. Н. (1936 г.), который испытывал на ударное растяжение цилиндрические образцы из среднеуглеродистой стали, критическая температура получилась —95° для крупнозернистой структуры и — 160° для мелкозернистой. При сложном напряженном состоянии, например в месте концентрации напряжений, условия перехода от пластического разрушения к хрупкому будут другими и критическая температура, определенная в этих условиях, отличается от критической температуры, найденной путем испытания гладких образцов иа растяжение. В настоящее время не существует теории, которая позволяла бы надежным образом производить расчеты на прочность в условиях низких температур с тем, чтобы предусматри вать возможность хрупкого разрушения, однако надлежащий выбор, материалов и соблюдение некоторых конструктивных и технологических предосторожностей позволяют избежать хладноломкости. [c.411]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...