Расчет напряженно-деформированного состояния в пластической зоне

Для установления особенностей напряженно-деформированного состояния в зоне локальной текучести (в вершине дефекта) на границе двух пластически неоднородных сред использовали метод конечных элементов (МКЭ). В основу программы МКЭ положены уравнения структурной модели упруго-вязкопластической среды /29/. Сетка конечных элементов состояла из 680 элементов со значительным сгущением узлов в окрестности вершины дефекта (рис. 3.12). В силу симметрии рассматривали половину соединения. Численные расчеты были выполнены для степени механической неоднородности равной 1,0, 1,125, 1.25, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 5,0 и 100 при размерах дефекта 1/В = 0,1. ..0,5. В результате было установлено, что вследствие высокой кон- [c.93]

В многослойной стенке кольцевые напряжения на внутренней поверхности всегда несколько больше вследствие наличия зазоров между слоями, а на наружной поверхности стенки — соответственно меньше, чем в аналогичном однослойном сосуде. Более существенные отклонения в напряженном состоянии в многослойной стенке наблюдаются в районе кольцевых сварочных швов. Вследствие более высокой податливости многослойной стенки относительно кольцевого шва возникают изгибающие напряжения, которые приводят к увеличению осевых напряжений в его корне. Результаты исследований более 30 многослойных сосудов диаметром от 500 до 1000 мм различных по конструкциям и материалам подтвердили решающее влияние контактной податливости и плотности прилегания слоев на напряженное состояние многослойных сосудов. Впервые с учетом контактной податливости были разработаны методики расчета напряжений в многослойной стенке [6], в том числе выполненной с натягом [11], и в зоне кольцевого шва, соединяющего две многослойные обечайки [12]. Поскольку при первичном нагружении внутренним давлением в некоторых слоях возникают пластические деформации, то нами были разработаны методики расчета напряженно-деформированного состояния многослойной стенки [13, 14] и кольцевого шва [15J при упругопластической работе. [c.40]

Расчеты элементов конструкций на малоцикловую усталость базируются на экспериментальных данных изучения закономерностей сопротивления деформированию и разрушению при циклическом упруго-пластическом деформировании, а также исследованиях кинетики неоднородного напряженно-деформированного состояния и накопления повреждений в зонах концентрации — местах вероятного разрушения. Ниже приведены основные понятия и некоторые результаты изучения кинетики деформирования и разрушения материалов при циклическом упруго-пластическом деформировании. [c.683]

Пример напряженного и деформированного состояния в диске турбины показан на рис. 4.7 [4, 14]. Как упоминалось выше, температурные напряжения на ободе в период запуска и стационарной работы сжимающие суммарные окружные напряжения в этой зоне поэтому оказываются незначительными. Основную нагрузку на обод создают усилия от рабочих лопаток. Как показывает эпюра рис. 4.7, я, наиболее напряженные зоны в диске — у отверстия в ступице и в полотне, где сказывается влияние концентрации напряжений. На рис. 4.7, б показано распределение пластических деформаций по радиусу как видно, наибольшие деформации развиваются на контуре отверстия в ступице. Зоны перехода в полотне также имеют повышенную деформацию. Кинетика напряженного состояния в течение первых семи циклов, установленная авторами [4, 14], показана на рис. 4.7, в. Как видно из этого рисунка, размах деформаций и их величина в экстремальных точках цикла, а также коэффициент асимметрии цикла деформирования существенно изменяются уже в первых циклах деформирования. Очевидно, что для расчета циклической долговечности следует использовать размах деформаций в стабилизированном цикле, если стабилизация вообще происходит. В ином случае необходимо использовать представления о закономерностях суммирования повреждений от нестационарных нагрузок, например, так, как это будет показано ниже на примере расчета диска малоразмерного газотурбинного двигателя. [c.86]

В рассмотренные выше зависимости входят в основном характеристики механических свойств материалов, определенные при статическом нагружении. При этом предполагается, что развитие трещины происходит в каждом цикле, поэтому не учитывается накопление повреждений и изменение характеристик механических свойств материала у вершины при циклическом нагружении. Силовые, энергетические и деформационные характеристики режимов циклического нагружения, определяемые расчетом, используемые в указанных зависимостях, не учитывают влияния остаточных напряжений, изменение толщины образцов и коэффициента асимметрии цикла на реальное напряженно-деформированное состояние материала у вершины трещины, когда размеры пластических зон достаточно велики, но не происходит пластического течения всего оставшегося сечения образца. Все это ограничивает применение рассмотренных зависимостей, как правило, только исследованными-материалами, условиями испытаний, режимами нагружения и толщинами образцов и не позволяет прогнозировать условий перехода к нестабильному развитию трещин и закономерностей нестабильного развития трещин. [c.31]

На рис. 197, а представлены результаты расчета истинных предельных напряжений для пяти уровней температур с учетом деформированного состояния в зоне равномерной пластической деформации. Экспериментальные точки, как видно из рисунка, находятся в основном между эллипсом Мизеса и прямоугольником Кулона. Аналогичный характер расположения экспериментальных точек имеет место и при построении предельных кривых в условных напряжениях (рис. 197, б). [c.369]

Большое значение при использовании рассмотренного выше метода определения критических размеров трещин в деталях имеет обоснование характеристик вязкости разрушения /Сс и Ос, полученных на лабораторных образцах. Основная сложность, возникающая при этом, связана с наличием в вершине трещины зоны пластической деформации, что при ее достаточно больших размерах приводит к несоответствию действительной картины напряженно-деформированного состояния и вида разрушения тому, что предполагается соотношениями, полученными на основе теории упругости (линейной механики разрушения). Для расчетов могут быть использованы только те значения коэффициентов интенсивности напряжений, которые получены в условиях плоского деформированного состояния. Иногда это достигается выбором образцов таких размеров, в которых для исследуемого материала реализуется указанное условие. [c.304]

Вместе с тем установлено, что в реальных конструкциях в зоне примыкания патрубка пластические деформации возникают при весьма низких номинальных напряжениях, составляющих примерно 0,2от- Поэтому для определения фактических внутренних усилий в этой зоне необходимо проведение испытаний крупномасштабных моделей, выполненных из натурного материала и нагруженных в упругопластической области. Кроме того, как отмечалось выше (см. гл. 1, 2, 3), для уточненных расчетов малоцикловой прочности необходимо учитывать кинетику деформированного состояния расчетных сечений при повторном нагружении. Для неосесимметричных задач теории оболочек перераспределение упругопластических деформаций на каждом цикле нагружения может быть изучено в настоящее время преимущественно экспериментальным путем. Проведение таких экспериментальных исследований сопряжено с измерением полей упругопластических деформаций, характеризующихся значительным градиентом при этом возникает необходимость измерения и регистрации больших пластических деформаций в процессе циклов нагружения и малых упругих деформаций при разгрузке. Из известных методов измерения полей упругопластических деформаций на плоскости обычно используются методы оптически активных покрытий, муаровых полос и малобазные тензорезисторы. [c.139]

При циклически меняющемся длительном нагружении в нагретом состоянии в детали протекают процессы перераспределения деформаций и напряжений в результате как активного деформирования при изменении нагрузки, так и ползучести или релаксации во время выдержек в нагруженном и деформированном состояниях. Расчет усилий, чисел циклов и времен, соответствующих предельным состояниям, основывают на решении задач об упруго-пластическом распределении деформаций и напряжений в зонах концентрации в зависимости от циклов и времени, а также на использовании критериев разрушения (возникновения трещины) в условиях сочетания длительных статических и циклических изменений, постепенно протекающих в материале. [c.7]

Бесконечная пластина постоянной толщины с отверстием под действием осесимметричного растяжения. В этом случае также имеется аналитическое решение для упругопластического деформирования пластины. Так как радиальные напряжения на контуре отверстия равны нулю, текучесть в пластине начинается при достижении кольцевыми напряжениями предела текучести 0т, т. е при внешней нагрузке р = 0,5от- При увеличении р о вдвое вся пластина переходит в пластическое состояние. Расчет выполнен для р = 0,8 0т, когда кольцевые напряжения на контуре отверстия в упругой пластине в 1,6 раза превышают 0т. Разбивая центральную зону пластины на кольцевые участки шириной 0,1 г, получим кольцевые напряжения на контуре отверстия в четвертом приближении с погрешностью 1,5%, в пятом —0,6%. [c.131]

При развитых пластических деформациях можно применять прямые методы расчета, но требуется надежный и сложный аппарат расчета напряженно-деформированного состояния в неупругой области. Существуют более экономные, но менее точные методы расчета на прочность, которые можно бьшо бы назвать косвенными. Идея их состоит в том, что рассчитывается напряженно-деформированное состояние соединения при эксплуатационных нагрузках, когда пластические деформации невелики или даже вовсе отсутствуют. Затем проводится сравнение численного значения критерия напряженно-деформированного состояния в опасной зоне соединения с предельным, т.е. с механлческой характеристикой. [c.261]

Основываясь на подходе Сотэ, можно предложить в качестве критерия прочности трубопровода с трещиноподобным дефектом условие, что накопленная пластическая деформация в вершине трещиноподобного дефекта не превышает 1%. С помощью метода конечных элементов авторами были проведены численные расчеты напряженно-деформированного состояния в зоне различных по форме и глубине острых концентраторов, расположенных на внешней поверхности трубы, нагруженной внутренним давлением (рис. 2а). Расчеты проводились с учетом [c.180]

У края развивающейся трещины образуется узкая зона пластически деформированного материала, которая во второй стадии развития трещины, когда стороны ее достаточно удалены одна от другой, сохраняет практически постоянные размеры, определяемые типом материала и условиями нагружения. Точный расчет сил сцепления в этой зоне представляет значительные трудности. Однако во всяко.м случае напряжение в металле у края трещины в начальный период быстрого развития трещины является практически постоянным по величине. Удельная энергия напряженного состояния в рассматрнваелюй зоне материала в окрестности трещины может превышать в 100 раз значите, вытекающее из теории абсолютно хрупкого. матернала, что объясняется влиянием пластической деформации, величина которой достигает нескольких процентов. Местная пластически деформированная зона у фронта трещины постепенно образует тонкий пластически деформированный слой металла, наблюдаемый на поверхности разрушения после излома. [c.311]

Указанные выше и аналогичные им изменения формул упругого расчета были введены в АЛГОЛ-программу расчета для ЭЦВМ, приведенную в работе [9]. Диаграмма деформирования задается в виде кусочно-ломаной линии координатами точек перегиба. По этой программе были выполнены упругопластические расчеты оболочек и пластин, позволившие оценить для предлагаемого метода точность получаемых результатов и скорость сходимости последовательных приближений. Нагрузки на оболочки увеличивались от соответствующих моменту появления пластических деформаций до удвоенных, при которых наиболее напряженное сечение детали или большая его часть переходят в чисто пластическое состояние. В приведенных ниже примерах принималась диаграмма деформирования без упрочнения, дающая паихудшйе условия для сходимости последовательных приближений, так как при идеальной пластичности функции Е (г)/ отличаются от 1 больше, чем в других возможных случаях упрочнения. В качестве критерия скорости сходимости последовательных приближений рассматривались последовательные уточнения значений перемещений и усилий, модулей упругости а также величин максимальной и минимальной деформаций в наиболее напряженном Сечении. Число выполненных последовательных приближений во всех рассмотренных случаях не превышало 4—5, так как при этом указанные уточнения составляли около 1%. В таблице приведены величины нагрузок, модулей упругости максимальной интенсивности деформаций вг тах, размер зоны пластичности 4. [c.127]

TOB. Данное предположение получило и экспериментальное подтверждение в ряде исследований. Так, в некоторых работах показано, что на начальном этапе деформирования ППМ, спеченных из сферического порошка, деформация практически полностью локализуется в зоне контактных мостиков. Согласно выбранной модели, переход ППМ в состояние пластического деформирования соответствует возникновению пластических деформаций в областях межчастичных контактов элементарной ячейки. Поэтому при выводе условия пластичности необходимо исследовать напряженное состояние материала порошка в этих областях. Расчеты проведем в неортогональной системе координат, связанной с элементарной ячейкой. Ориентация этой системы коордашат относительно главных осей тензора напряжений задается обобщенными коэффициентами Лама [c.189]

Другим важным обстоятельством является то, что во многих практических случаях в конструкциях за пределом упругости оказываются только зоны концентрации напряжений, в то время как основной материал нагружается упруго. В силу кинематической связанности с основным материалом, материал в зонах концентрации работает в условиях, близких к жесткому режиму нагружения, т. е. без значительного накопления односторонних деформаций. При этом величина деформаций, определяющая малоцикловую прочность конструкции (как это показано в гл. 1), оказывается не такой чувствительной к характеристикам сопротивления деформированию, как это имеет место для гладкого образца при заданной нагрузке. Например, при всестороннем растяжении полосы с отверстием ( о = 2) при номинальных напряжениях Он == 0,8 От эквидистантное смещение пластического участка диаграммы деформирования вниз на 40% по напряжениям вызывает увеличение деформаций всего на 30%. Указанные обстоятельства следует учитывать при формулировке уравнений состояния, имея в виду их практическое использование при расчете малоцик.ловой прочности. [c.128]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...