Разрушающие напряжения элементов конструкции

РАЗРУШАЮЩИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ [c.61]

Глава II Разрушающие напряжения элементов конструкции [c.62]

Рассмотрим сжатие элементов конструкции при потере устойчивости общей — изгиб оси (рис. 2 3, а) и местной — изгиб стенки (см. рис. 2.3, б). Критические напряже]И1я общей или местной потери устойчивости акр являются разрушающими напряжениями элемента конструкции. Для определения этих напряжений прн отсутствии опытных данных удобно пользоваться эмпирической формулой [c.62]

В отличие от существующих методов расчета по допускаемым напряжениям в общем машиностроении и по разрушающим нагрузкам в авиации и ракетной технике, где вероятностная природа нагрузок и несущей способности скрыта либо в коэффициенте запаса прочности, либо в коэффициенте безопасности, в данной работе характеристики вероятностного описания нагрузок и несущей способности непосредственно входят в формулы для определения размеров поперечного сечения, обеспечивающих заданную надежность элемента конструкции. Такой подход более адекватно отражает реальную работу элемента конструкции. [c.3]

Общее уравнение прочности. Наиболее ответственный этап расчета — выполнение условий прочности, т. е. обеспечение надежности элемента конструкции в заданных условиях его эксплуатации. Для одноосного напряженного состояния выполняется эксперимент на растяжение или сжатие с выявлением разрушающего или опасного напряжения ар зр и последующим введением коэффициента запаса п. Частное от деления о р зр на коэффициент запаса и дает допускаемое напряжение [c.161]

Курс сопротивления материалов не претендует на то, чтобы точно указать, где и когда следует пользоваться тем или иным из упомянутых методов расчета конкретных конструкций. Сопротивление материалов дает в основном только изложение практически приемлемых средств для решения вопросов, связанных с определением напряжений, деформаций, перемещений, разрушающих нагрузок и пр. в типичных элементах конструкции. Вопрос о степени надежности конструкции в конкретных условиях изучают в основном в курсах деталей машин, прочности самолета, прочности корабля и т.д. [c.36]

Для обеспечения работы элементов конструкций в квазихрупкой или вязкой области, для которых разрушающие напряжения не ниже предела текучести, необходимо предусмотреть температурный запас АТ между максимальной критической (Т кр)к и минимальной эксплуатационной Гэ температурой [c.65]

Запасы прочности по разрушающему напряжению выбирают в пределах от 1,5 до 2. Большие из указанных запасов прочности предусматривают для элементов конструкций, изготавливаемых из хладноломких малоуглеродистых сталей или сталей повышенной прочности и низкой пластичности, а также в тех случаях, когда определение эксплуатационной нагруженности с достаточной точностью затруднено из-за сложности конструктивных форм, возникновения не поддающихся расчету статических и динамических перегрузок. Если для таких конструкций оказывается затрудненным дефектоскопический контроль, то запасы прочности по разрушающему напряжению увеличивают до 2,2—2,5. [c.67]

Снижение запасов прочности по критической температуре хрупкости и разрушающему напряжению ниже указанных возможно при наличии результатов натурных ИЛИ крупномасштабных модельных испытаний до разрушения, а также экспериментального исследования эксплуатационной нагруженности и температурных полей в элементах конструкций. [c.67]

Для практических расчетов деталей машин и элементов конструкций значение характеристик вязкости разрушения состоит в том, что по ним, задаваясь рабочим напряжением, можно оценить критический размер трещины, при котором произойдет хрупкое разрушение, и, наоборот, определив какими-либо методами дефектоскопии размер и форму трещин, можно Найти величину разрушающих напряжений. [c.135]

Уравнение (2.22) позволяет на основе измерения ширины зоны вытягивания определять уровень эквивалентного разрушающего напряжения. Ее величина (dgt)e, измеренная на изломе, включает в себя всю информацию о реализованном внешнем воздействии и стеснении пластической деформации за счет конечной геометрии элемента конструкции. Если ожидаемая на основании расчетов конструктора величина растягивающего напряжения близка установленной величине по соотношению (2.22), то предельное состояние было реализовано в расчетных условиях. Если же полученное из фрактографии напряжение существенно превышает прогнозируемую конструктором величину, то необходима оценка значений поправочных функций f(kii / 1), /(а / f), f(a /1 ), входящих в соотношение (2.22). Возможен поиск дополнительных факторов и соответствующих поправок, например / i)) повлиявших на нагружение элемента конструкции. [c.112]

Для сварных соединений и элементов конструкций, подвергавшихся предварительной пластической деформации при определении допускаемых величин [а ] и [7 ], учитывается снижение разрушающих амплитуд напряжений путем введения коэффициента фс, а также снижение пластичности и предела выносливости за счет остаточных напряжений в соответствии с п. 4. Кроме того, при расчете [от ] и [ТУ] должно быть учтено снижение сопротивления разрушению от деформационного старения и нейтронного облучения. [c.238]

Возникающие в местах концентрации напряжений трещины, как правило, распространяются под действием циклических эксплуатационных нагрузок в пластически деформированных зонах. В зависимости от конструктивных форм и абсолютных размеров сечений, температуры, скорости и характера нагружения, механических свойств, уровня начальной дефектности и остаточной напряженности в конструкциях могут возникать хрупкие состояния, характеризуемые весьма низкими (до 0,1 сгт) разрушающими напряжениями. Условия образования и развития хрупких трещин при этом оказываются связанными со стадией развития трещин циклического нагружения. В вершине трещин длительного статического, циклического и хрупкого разрушения в зависимости от номинальной напряженности и размеров трещин возникают местные упругопластические деформации соответствующего уровня. Таким образом, оценка несущей способности и обоснование надежности элементов машин и конструкций должны осуществляться на основе анализа кинетики местных упругих и упругопластических деформаций, статистики эксплуатационной нагруженности, энергетических и силовых деформационных критериев разрушения. [c.78]

Как уже отмечалось, при экспериментальном определении характеристик циклической трещиностойкости в трубчатых элементах конструкции образовывались продольные трещины расслоения. Впоследствии данные образцы подвергали статическому нагружению — растяжению вдоль направления армирования — до их разрушения. Результаты испытаний приведены на рис. 8.11 в виде отношения эффективного КИН, определенного по максимальной разрушающей нагрузке согласно (8.7), к значению предельного коэффициента интенсивности напряжений К, полученного экспериментально на образцах с поперечным надрезом. Это равносильно определению поправки [c.252]

В связи с изложенным выбор сталей для элементов конструкций, работающих в условиях малоциклового разрушения при различных температурах и различной жесткости нагружения и назначения допускаемых напряжений только по характеристикам статической прочности, оказывается недостаточным. Характеристики пластичности, существенно влияющие на разрушающие амплитуды деформаций и числа циклов до разрушения, не являются расчетными при оценке статической прочности с использованием указанных выше запасов прочности по пределам текучести и прочности. Поэтому в практике проектирования циклически нагружаемых конструкций выбор материалов по характеристикам статической прочности (пределу текучести и прочности) осуществляется на стадии определения основных размеров. Поверочные расчеты сопротивления циклическому разрушению проводятся по критериям местной прочности с использованием как характеристик прочности, так и характеристик пластичности. [c.260]

Для обеспечения работы элементов конструкций в квазихрупкой или вязкой областях, для которых разрушающие напряжения не ниже, чем предел текучести, необходимо предусмотреть температурный запас между максимальной критической (г р)п,ах и минимальной эксплуатационной (<э)п,(п температурами [c.249]

Оценка прочности элементов конструкций основана на концепции статической прочности, принадлежащей Галилею и заключающейся в том, что предельное разрушающее растягивающее напряжение предел прочности— является постоянной материала и не зависит от геометрии конструкции. Эта концепция позволяет оценивать статическую прочность конструкции, если предварительно определить на малых образцах из этого мате жала предел прочности материала конструкции. Чтобы предел прочности материала образца соответствовал пределу прочности материала конструкции, стараются сохранить геометрическое и механическое подо 1е образца и конструкции. Под механическим подобием в частном случае статического нагружения внешними силами и давлением понимается вьшолнение следующих требований [139] [c.211]

Для правильного выбора марки стали и ее качества (для углеродистых сталей применение спокойной, полуспокойной или кипящей стали) следует учитывать опасность хрупкого разрушения 10.21, 0.57, 2, 3, 5, 6, 13]. Для появления хрупкой трещины определяющими являются обстоятельства, снижающие пластичность, а именно трехосное напряженное состояние (по этой причине наибольшая толщина проката в сварных элементах из малоуглеродистой стали не должна превышать 50 мм, из низколегированной — 40 мм [9 ]), низкие температура и ударная нагрузка. Номинальные разрушающие напряжения при этом могут составлять 0,1—0,8 от предела текучести стали 161. Стали для сварных металлических конструкций кранов должны соответствовать указанным в табл. 1.1.1—1.1.6, где под толщиной проката следует понимать для листов толщину листа, для уголков — толщину полки, для труб — толщину стенки трубы, для швеллеров и двутавров — величину t из соответствующих стандартов, [c.8]

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]

Для сварных соединений и элементов конструкций, подвергающихся предварительной пластической деформации, при определении допустимых [ец ) и [Л 1 учитывают снижение разрушающих амплитуд напряжений введением коэффициента фе, а также пластичности и предела выносливости, вызванными напряжениями 00- Кроме того, при расчете (ea]([a J) и [Л ] должно быть учтено снижение сопротивления разрушению от деформационного старения. [c.135]

Расчеты по методу разрушающих нагрузок основаны иногда на предположении, что материал элементов конструкций имеет идеальные упруго-пластические свойства. Диаграмма его имеет вид, показанный на рис. 163 (диаграмма Прандтля). Из диаграммы видно, что материал предполагается идеально упругим до предела текучести (линия ОА), а по достижении он приобретает идеально пластические свойства, вследствие чего его деформации могут непрерывно повышаться при постоянном напряжении, равном пределу текучести (площадка А В). Поэтому расчет элементов по разрушающим нагрузкам можно произ- 6 водить лишь для конструкций, выполненных из пластичных материалов и только при действии статических нагрузок. [c.229]

Конструкционные материалы для оценки их прочности и жесткости подвергаются механическим испытаниям. По характеру воздействия на материал методы испытаний разделяются на прямые (разрушающие и методы, основанные на непосредственном измерении перемещений и деформаций, т. е. методы механических испытаний) и косвенные (неразрушающие методы). У неразрушающих методов испытаний выделяются три направления контроль физико-механических характеристик, дефектоскопия элементов конструкций и измерение напряжений. Косвенные неразрушающие методы исключительно важны, однако они должны быть обоснованы и проверены при помощи прямых методов. С помощью прямых методов испытаний получают сведения о свойствах конструкционных материалов, необходимых при проектировании разных конструкций. [c.189]

Прогнозирование включает следующие этапы анализ напряженно-деформированного состояния многоэлементных систем и определение распределения напряжений и деформаций в системе (на граничном слое, в элементах конструкции) выбор критерия прочности и определение разрушающих напряжений для каждого элемента и граничных слоев выбор эмпирических законов усталости отдельных элементов системы и граничных слоев расчет долговечностей для каждого элемента системы и граничных слоев. [c.274]

Изыскание способа определения абсолютных напряжений в конструкциях, нагруженных собственным весом и весом вышерасположенных элементов, методами, не разрушающими конструкции. Разработка и применение этих методов необходимы в силу большой стоимости и веса указанных конструкций, а также по условиям техники безопасности. [c.406]

Для оценки прочности любых силовых элементов конструкции необходимо зиать для них разрушающие напряжения при растяжении, сжатии н сдвиге. В каждом отдельном случае при отсутствии достаточно достоверных справочных данных разрушающие напряжения элементов определяют опытным путем. Когда нет данных эксперимента, разрушающие напряжения определяют расчетом. Ниже рассмотрим, как определяются разруишющие напряжения отдельно для каждого вида нагрузки. [c.61]

Повышение сопротивления элементов конструкций хрупкому разрушению с учетом изложенных выше основных механических закономерностей возникновения,развития и остановки хрупких трещин должно осуществляться путем рационального проектирования, правильного выбора металла и технологии изготовления, контроля и наблюдения за состоянием конструкций в эксплуатации. При этом задача сводится к обеспечению возможности снижения критической температуры хрупкости и повышения разрушающего напряжения. Решение этой задачи достигается снижением концентрации напряжений, уменьшением возможности динамических перегрузок, применением термической обработки сварных соединений, снижением начальной дефектности конструкций. Значительное снижение критической температуры возможно в результате легирования термообрабатываемых сталей при этом наибольший эффект достигается при легировании сталей никелем. [c.68]

Предложенный критерий обладает устойчивостью к разному уровню разрушающего напряжения. Этот критерий можно использовать для оценки уровня напряжения при доломе элемента конструкции в эксплуатации в момент его перегрузки, поскольку параметры излома в виде длины фронта трещины и площади трещины легко фрактографи-чески идентифицируются. [c.107]

Запас пр очности f любого элемента конструкции представляет собой отношение разрушающего напряжения к напряжению, возникающему от деГю-твия расчетных нагрузок [c.135]

К середине 60-х годов в области расчета железобетонных конструкций сложилась ситуация, когда усилия в элементах конструкции определялись в линейно-упругой стадии, а прочность отдельных элементов проверялась из условия нелинейной работы железобетона. Для устранения нелогичности такой ситуации вводились различные поправки. Например, учет иерераспределе-ния напряжения проводился за счет некоторого понижения экстермальных усилий или для некоторого класса задач методами предельного равновесия находилась разрушающая нагрузка, а допустимая эксплуатационная нагрузка определялась введением общего понижающего коэффициента. Такие приемы позволяли весьма приближенно учитывать действительную работу железобетона. Причем наиболее важная стадия работы железобетона— эксплуатационная (когда до предельного состояния еще далеко, а нелинейные деформации уже начали развиваться) выпадала из поля зрения. К сожалению, такая ситуация во многом продолжает сохраняться в настоящее время, хотя работы отечественных ученых в последнее десятилетие позволяют надеяться на ее изменение в лучшую сторону. Характерная особенность этих работ—стремление проследить поведение железобетонной конструкции на всем протяжении нагружения, начиная от небольших нагрузок, когда работа системы может считаться еще линейной, включая эксплуатационную стадию, когда влияние нелинейных деформаций уже существенно, и заканчивая стадией,, предшествующей разрушению. [c.88]

Количественной характеристикой трещиностойкости материала является критический коэффициент интенсивности/напряжений в условиях плоской деформации в вершине трещины На практике используют для 01д)еделения связи между разрушающими напряже-ниями и размерами дефектов в элементе конструкции. Определяют Ки-испытанием специальных образцов с предварительно выращенной усталостной трещиной (ГОСТ 25506—85). На рис. 2.11 изображена схема компактного образца с надрезом и выращенной усталостной трепщной для огфеделения АГь. Образец подвергается внецентренному растяжению (рис. 2.12, а) с автоматической регистрахщей диаграммы нагрузка (Р) — раскрытие берегов нгцфеза образца (Г) [c.40]

Оценка сопротивления машин и конструкций хрупкому разрушению, базирующаяся на силовых и энергетических критериях линейной механики разрушения, оказалась возможной для несущих элементов, изготавливаемых из материалов повышенной прочности и низкой пластичности (низколегированные высокопрочные закаленные и низкоотпущенные стали для авиационных и ракетных конструкций, упрочненные алюминиевые и титановые сплавы для авиационных, судовых и энергетических конструкций). В этом случае номинальные разрушающие напряжения в ослабленных сечениях не превышают предела текучести конструкционного материала, который обычно составляет 0,90-0,95 предела прочности. [c.69]

При проведении испытаний на удар образцов или элементов конструкции в условиях возникновения многоосного напряженного состояния оказывается, что разрушающее напряжение, называемое критическим нормальным разруишюи им напряжением, в этвм случае намного больше динамического разрушающего напряжения материала при одноосном состоянии. Возможно, что эти две величины связаны между собой каким-либо неизвестным соотношением. Предполагается, что наблюдаемая разница вызывается объемными ограничениями при динамическом сложном напряженном состоянии, приводящими к возникновению состояния трехосного растяжения. В настоящее время не существует, кроме экспериментальных, достаточно хороших методов оценки критического нормального разрушающего напряжения. Некоторые типичные величины приведены в табл. 15.3 [П]. [c.537]

Необходимо отметить, что такие элементы конструкции ракеты, как двигатели ЖРД или РДТТ, находящиеся в условиях интенсивного нагружения и нагрева, рассчитывают не только по разрушающим нагрузкам, а и по допускаемым напряжениям или по допускаемым перемещениям Г26]. Запас прочности при расчете по допускаемым напряжениям определяют как отношение [c.273]

Для вероятностной оценки сроков службы по критерию сопротивления усталостному разрушению и для описания надежности элементов конструкций в условиях эксплуатации Я. Сед-лачек [75] предложил использовать статистическое описание процесса усталости при стационарном переменном нагружении, позволяющее охарактеризовать рассеяние сроков службы элементов конструкций. Для нестационарной нагруженности, описываемой фиксированной функцией распределения величин измеренных напряжений Б. Лундберг [66] предложил определять допустимые сроки службы элементов авиационных конструкций в зависимости от требований к их надежности, используя линейное суммирование повреждения и кривые усталости с вероятностной оценкой разрушающего числа циклов. [c.255]

Современные достижения в области физики и механики разрушения позволяют, в рамках фрактографической экспертизы, перейти от качественных к количественным оценкам кинетики развития усталостных трещин. Основная задача, которая решается в настоящее время,— это определение длительности роста усталостных трещин в деталях и элементах конструкций. Кроме того, при проведении исследований причин разрушений деталей и конструкций возникает необходимость решать и другую важную задачу, связанную с оценкой уровня номинальных разрушающих напряжений. В настоящее время имеются лишь отдельные публикации в отечественной и зарубежной литературе, свидетельствующие о недостаточной методиче- [c.299]

Запасы по разрушающим нагрузкам (при изготовлении, монтаже и эксплуатации конструкций) назначаются в пределах 1,5—2, а запасы по коэффициентам интенсивности напряжений и деформаций — в пределах 1,7—2,2. Большие из указанных запасов выбирают для циклически нагружаемых элементов конструкции, изготовляемых из хладноломких малоуглеродистых сталей или сталей повышенной прочности и низкой пластичности, чувствительных к концентрации наг яжений, скорости деформирования и обладающих повышенным разбросом характерисгик сопротивления разрушению. Повышенные запасы прочности принимают для элементов конструкций, определение эксплуатационной нагруженности которых затруднено в силу сложности конструктивных форм, наличия высоких остаточных напряжений (например, от сварки и монтажа), возникновения нерасчетных статических и динамических перегрузок. Для таких элементов конструкций обычно затруднено проведение надлежащего дефектоскопи ческого контроля при их изготовлении и эксплуатации. В этом случае запасы по нагрузкам должны быть более высокими — до 2,5. [c.77]

Первые работы в СССР по малоцикловой усталости элементов авиационных конструкций были выполнены Н. И. Мариным (1946). Эксперименты, проведенные на цилиндрических трубах (со сварными швами и без них) и пластинах с отверстием, показали, что сопротивление мало-дикловому разрушению, выраженное номинальными разрушающими напряжениями, оказывается ниже сопротивления разрушению при однократном статическом нагружении, в зависимости от механических свойств материала и уровня концентрации напряжений. [c.411]

ЮХСНД — т ом = 0,25. Значение разрушающего напряжения а для заданного числа циклов нагружения конструкции N может быть получено на основании (1), где равно 5-10 сгдгв — значение ограниченного предела выносливости при Л 5, а т ом — характеристика материала. Участок кривой малоцикловой усталости при напряжениях выше для реальных конструкций, как правило, не реализуется, так как номинальные напряжения в элементах конструкций не превышают значения в то время как для обычно применяемых строительных сталей (с пределом текучести до 50 даН/мм ) существенно меньше о р. [c.264]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...