Концентрация напряжений Влияние на прочность при переменных напряжениях

Состояние поверхности и упрочнение поверхностного слоя оказывают существенное влияние на прочность при действии переменных напряжений, изменяя величину предела выносливости и эффективности концентрации напряжений. Для характеристики этого влияния используется коэфициент 8. являющийся отношением соответствующих пределов выносливости. [c.364]

При расчетах деталей на прочность при переменных нагрузках за основу принимают предел выносливости гладкого образца, а в расчетные формулы для вычисления запасов прочности или допускаемых напряжений вводят поправки на влияние концентрации напряжений, среды, абсолютных размеров, состоянии поверхности, чувствительности к перегрузкам. Это влияние учитывают соответствующими коэффициентами, значение кото- [c.70]

В. Влияние концентрации напряжений на прочность при переменных во времени напряжениях [c.636]

В сварных конструкциях предел выносливости зависит от материала, технологического процесса сварки, формы конструкции, а также от рода усилия и характеристики цикла нагружения. Влияние технологического процесса сварки на прочность при переменных нагрузках обычно изучают на образцах стандартного типа, имеющих стыковые швы. В образцах со снятым усилением концентрация напряжений практически отсутствует. Как показали результаты многочисленных опытов, в таких обработанных сварных образцах из низкоуглеродистых и ряда низколегированных конструкционных сталей отношение 011/0-1 0,9, где 0 1 — предел выносливости образца из основного металла при симметричном цикле 0 — предел выносливости стыкового сварного соединения. Значения предела выносливости при автоматической сварке более стабильны, чем при ручной. Это объясняется лучшим качеством сварных швов. [c.138]

Во второй части книги были приведены сведения о расчетах на прочность при статическом действии нагрузки и краткие данные об определении напряжений при ударе. Для большинства деталей машин характерно, что возникающие в них напряжения периодически изменяются во времени в связи с этим возникает вопрос о расчете на прочность и установлении величин допускаемых напряжений при указанном характере нагружения. При действии переменных напряжений значительно существеннее, чем при постоянных напряжениях, сказывается влияние формы детали, ее абсолютных размеров, состояния и качества поверхности. Особое значение имеет форма детали и связанное с ней явление концентрации напряжений. Кратко ознакомимся с этим явлением, а затем рассмотрим вопрос о выборе допускаемых напряжений раздельно для статического и переменного во времени нагружения. [c.328]

Прочность деталей. Качество поверхности оказывает существенное влияние на прочность деталей, в особенности при переменных нагрузках. При переменной нагрузке разрушение берет начало от мелких поверхностных трещин. Эти трещины, риски и т. п. вызывают неравномерное распределение и концентрацию напряжений. [c.121]

Исследования влияния на сопротивление усталости концентраций напряжений, масштабного фактора, качества поверхности, асимметрии цикла, вида напряженного состояния и других факторов позволили предложить формулы для расчета коэффициентов запаса прочности при переменных нагрузках 153], которые вошли в практику расчета деталей во всех отраслях машиностроения и до настоящего времени используются в нормативных расчетах, основанных на детерминистических представлениях [43, 52]. [c.5]

На основе предварительного расчета, производимого без учета переменности напряжений, но по пониженным допускаемым напряжениям, определяют требуемые размеры детали учитывая принятую технологию изготовления детали, устанавливают ее конструктивные формы и выполняют соответствующий рабочий чертеж. Уточненный расчет на прочность с учетом переменности напряжений во времени и влияния на прочность детали различных конструктивных и технологических факторов (концентрации напряжений и т. п.) производят по размерам, взятым с рабочего чертежа детали. В результате расчета для предположительно опасных сечений детали определяют фактические коэффициенты запаса прочности, которые сопоставляют с коэффициентами запаса, требуемыми для данной конструкции. При таком проверочном расчете условие прочности [c.424]

Влияние на предел прочности не только геометрии концентратора, но и материала образца учитывают эффективным коэффициентом концентрации напряжений. При переменных напряжениях [c.202]

Коэффициент запаса А,, учитывающий влияние общих для всех случаев работы материала обстоятельств, можно, как уже указано ( 17), принимать равным от 1,4 до 1,6. Так как величина коэффициента концентрации а д отражается на прочности пластичных материалов лишь при переменных напряжениях и почти не имеет [c.754]

При оценке прочности деталей, работающих в условиях статического нагружения, свойства материала детали отождествлялись со свойствами материала образца, при этом не учитывалась разница ни в форме, ни в размерах детали и образца, на котором были получены предельные напряжения, т. е. предполагалось, что при равных номинальных напряжениях опасность разрушения образца и детали, выполненной из такого же материала, как и образец, одинакова. Многочисленные эксперименты показали, что при переменных напряжениях в расчетах на сопротивление усталости необходимо учитывать ряд факторов, которые существенным образом влияют на сопротивление усталости детали в то время, как на статическую прочность они оказывают незначительное влияние. К наиболее существенным факторам относятся концентрация напряжений, абсолютные размеры поперечных сечений детали, состояние поверхности — ее шероховатость, наличие коррозии, окалины и др. Рассмотрим более подробно влияние этих факторов на сопротивление усталости. [c.293]

При конструировании очень часто бывает необходимо знать величину предела выносливости (усталости), т. е. величину того максимального напряжения, которое может выдержать, не разрушаясь, металл, повергнутый бесконечно большому числу перемен нагрузки. В таких случаях условно определяют предел выносливости как максимальное напряжение, которое выдерживает стальной образец, при числе перемен нагрузки К), и образцы из цветных металлов при числе перемен нагрузки, равном Ю . Полученные таким образом количественные характеристики усталостной прочности в большинстве случаев пригодны при конструировании. Однако без оценки усталостной прочности деталей пределы выносливости приходится рассматривать в связи с влиянием концентрации напряжений и абсолютных размеров на прочность при действии переменных напряжений. [c.78]

Прочность детали после возникновения усталостных трещин в сильной степени зависит от свойств материала, от распределения напряжений в детали — характера ее напряженного состояния. Стремление возможно более полно отразить в расчете влияние всех перечисленных факторов на прочность материалов при переменных напряжениях заставило ввести понятие об эффективном коэффициенте концентрации при переменных напряжениях. [c.636]

Прочность при переменных нагрузках. Изучали влияние шлаковых включений на предел выносливости сварных образцов из стали СтЗ. Отверстия в центре шва, залитые шлаком, имитировали шлаковые включения. Давление шлаковых включений на стенки шва составляло максимальное 10—12 кгс/мм , среднее 4—5 кгс/мм и нулевое. Испытания на выносливость проводили на гидропульсационной машине. Шлаки, оказывающие давление на стенки шва, повышали предел выносливости образцов, а шлаки, не оказывающие давления, не вызывали изменения предела выносливости по сравнению с образцами, отверстия которых шлаком не заполнены. Повышение усталостной прочности, вызываемое давлением шлаков, объясняется тем, что шлак, играя роль упругого тела, вставленного в отверстие, снижает концентрацию напряжений, обусловленную отверстием без шлака. [c.64]

При симметричном цикле переменных напряжений коэффициент запаса прочности устанавливается по величине предела выносливости детали. Влияние основных факторов (концентрации напряжений, масштабного фактора и состояния поверхности) на выносливость детали можно учесть общим коэффициентом [c.423]

На прочность пластичных и хрупких материалов концентрация напряжений влияет по-разному. Существенное значение при этом имеет также характер нагрузки. Если материал пластичный (диаграмма напряжений имеет площадку текучести зна чительной протяженности) и нагрузка статическая, то при увеличении последней рост наибольших местных напряжений приостанавливается, как только они достигнут предела текучести. В остальной части поперечного сечения напряжения будут еще возрастать до величины предела текучести Стт, при этом зона пластичности у концентратора будет увеличиваться (рис. 120). Таким образом, пластичность способствует выравниванию напряжений. На этом основании принято считать, что при статической нагрузке пластичные материалы мало чувствительны к концентрации напряжений. Эффективный коэффициент концентрации для таких материалов близок к единице. При ударных и повторно-переменных нагрузках, когда деформации и напряжения быстро изменяются во времени, выравнивание напряжений произойти не успевает и вредное влияние концентрации напряжений сохраняется. Поэтому в расчетах на прочность учитывать концентрацию напряжений необходимо. [c.120]

Для брусьев из стали 35,45, Ст. 5 при их предварительном расчете па чистое кручение принимают [т] = 250 350 кГ/сж . После разработки конструкции бруса производят уточненный расчет на прочность с учетом деформации изгиба, влияния концентрации напряжений, переменности напряжений во времени и др. (см. гл. 22). [c.168]

Кроме того, большое влияние на выбор коэффициента запаса прочности оказывает концентрация напряжений, возникающих в сварных соединениях и являющихся опасными при переменных нагрузках. [c.454]

Влияние концентрации напряжений на прочность деталей как при постоянных напряжениях, так и при переменных оценивается эффективным коэффициентом концентрации напряжений. [c.385]

Если условие (16.3) не выполняется, необходим расчет на усталостную прочность, выносливость или сопротивление усталости. При этом расчете необходимо прежде всего установить характер цикла изменения напряжений, т. е. определить постоянные и и переменные и составляющие напряжений и закон их изменения. Предположительно устанавливают опасные сечения, исходя из эпюр моментов, размеров сечений вала (оси) и концентраторов напряжений. Обычно в опасных сечениях находятся максимумы изгибающих моментов и концентрации напряжений, а также минимумы диаметра вала. При расчетах на выносливость учитывают влияние вида и характера изменения напряжений, механические характеристики материала (см. табл. 16.2), размеры, форму и состояние поверхности вала (микрогеометрию и структуру). [c.416]

Местные ослабления, отверстия, переходы и вообще всякие резкие изменения сечений и формы элементов деталей уменьшают их прочность и жесткость. Концентрация напряжений, возникающая на таких участках, при наличии переменных нагрузок, которым обычно подвергаются детали автомобильных и тракторных двигателей, становится особенно опасной, если детали недостаточно качественна обработаны. Так, например, местные напряжения у края отверстий для смазки в шейках коленчатого вала по данным ЦИАМ в 2,0—2,5 раза больше средних по сечению напряжений. Определение влияния концентрации напряжений с достаточной точностью пока еще возможно лишь в простейших случаях. Поэтому для обеспечения желаемой прочности и надежности необходимо правильно выбирать материал и форму деталей, форму и способы обработки каналов (особенно их выходных отверстий), предусматривать плавные переходы между элементами детали с разными сечениями. [c.48]

В настоящее время применяют главным образом расчет коленчатого вала с учетом влияния переменных нагрузок, при проведении которого коленчатый вал рассматривают как разрезную двухопорную балку. При проведении этого расчета учитывают более или менее полно основные факторы (характер действия нагрузок, концентрация напряжений и др.), влияющие на прочность деталей. [c.215]

Поэтому для пластичных материалов концентрация напряжений менее опасна, чем для хрупких, а при статическом нагружении элемента конструкции она совсем не влияет на его прочность. Вот почему при расчете на осевое растяжение и сжатие стержней из пластичных материалов при статической нагрузке не учитывают влияние концентрации напр яжений в ослабленных отверстиями сечениях, а лишь определяют величину средних напряжений по площади (см. пример 6). Если же на элемент конструкции с ослабленным сечением действует динамическая или повторно-переменная нагрузка, вызывающая в сечениях напряжения разных знаков, то в этих случаях, несмотря на пластичность материала, концентрация напряжений оказывает существенное влияние на его прочность. [c.56]

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]

Влияние дефектов на усталостную прочность сварных соединений. При значительных переменных напряжениях прочность сварных соединений определяется их сопротивлением усталостным разрушениям. Последние обычно характеризуются пределом выносливости, который зависит от концентрации напряжений, создаваемой формой соединения или дефектом сварки, от величины и знака остаточных напряжений, а также от свойств применяемых материалов. Технологические дефекты — подрезы, непровары, несплавления и трещины создают значительную концентрацию напряжений и снижают долговечность соединений. При определенных условиях дефекты типа пор и шлаковых включений, не опасных при статическом нагружении, могут вызвать преждевременные усталостные разрушения. Ниже приведены данные [c.282]

При соединении труб с оболочкой рациональным является соединение через штампованный соединения с высокой концентрацией напряжений конструктивного и технологического характера (рис. 16, а). Применение переходника позволяет использовать в узле только стыковые соединения и увеличить диаметр кругового шва. Это уменьшает радиальные напряжения, оказывающие большое влияние на эксплуатационную прочность таких соединений малых диаметров при переменных тепловых и механических нагрузках, возникающих в химических аппаратах. [c.232]

Проблема влияния дефектов на прочность сварных соединений крайне сложна и многопланова. Решить ее можно, учитывая условия эксплуатации, характер дефекта и свойства металла сварного соединения. Поэтому исследования в области влияния дефектов на прочность группируются вокруг отдельных вопросов. Например, в особые направления выделяются вопросы влияния дефектов при переменных нагрузках, в условиях коррозии, при низких температурах и т. д. в зависимости от вида дефекта рассматривается влияние трещин, непроваров, пор, смещений, мест перехода от наплавленного металла к основному и т. п. проводят исследования различных материалов высокопрочных сталей, алюминиевых и титановых сплавов и т. д. В связи с таким многообразием проблем в настоящем параграфе рассматриваются только наиболее принципиальные вопросы чувствительности металла к концентрации напряжений, а именно при наличии трещин как наиболее опасных дефектов при статических нагрузках. [c.127]

При расчетах деталей на прочность при переменных нагрузках за основу принимается предел выносливости гладкого образца, а в формулы для вычисления запасов прочности или допускаемых напряжений вводятся поправки на влияние кониен-трации напряжений, среды, абсолютных размеров, состояния поверхности, чувствительности к перегрузкам. Это влияние учитывается соответствующими коэффч-циентами, значение которых определяют по графикам, построенным на основе экспериментальных данных [)6]. При несимметричных циклах указанные коэффициенты чаще относят только к амплитуде напряжений. полагая, что эффективные коэффициенты концентрации напряжений не зависят от несимметрии цикла. [c.50]

При действии ВЫСОКИХ местных напряжений, вызванных тем или тшг фактором концентрации и обычно значительно превышающих предел текучести материала, в отдельных кристаллических зёрнах начшиются сдвиги, аналогичные тем, которые имеют место и при статическом растяжении. Разница заключается лишь в том, что при растяжении образца пластические деформации и явления сдвига в кристаллических зёрнах вызываются общими напряжениями, охватывают поэтому весь объём образца и растут в одном направлении при переменных нагрузках эти деформации происходят в пределах очень малого объёма, подвергающегося местным напряжениям, и происходят то в одном, то в противоположном направлениях. Поэтому они не оказывают заметного влияния на прочность образца в целом, но та часть материала, которая подвергается высоким местным напряжениям, постепенно проходит все стадии пластической деформации, которые испытывает материал всего образца, подвергающегося простому растяжению. [c.751]

Например, при испытаниях образцов из мягкой стали и низколегированных сталей высокой прочности наличие небольших стержней, приваренных лобовым швом к одной стороне пластинки, приводило к понижению предела выносливости на 10—17% (табл. 8.5 и 8.6). Наличие двух приваренных деталей — по одной с каждой стороны пластинки (см. рис. 8.4, б и табл. 8.6) — понижало предел выносливости образцов из мягкой стали на 11—42% в зависимости от числа циклов нагружения до разрушения. Для образцов из низколегированной стали понижение предела выносливости в тех же условиях составляло 34—40%. При испытаниях образцов из высокопрочной стали НУ-80, подвергнутой закалке с отпуском, наличие приваренных деталей приводило к понижению ограниченного предела выносливости при 100-10 циклов на 57—60%. Короткие привареннные детали воспринимают очень небольшую часть нагрузки, действующей на главный песущий элемент, однако резкое изменение геометрической формы в месте приварки вызывает концентрацию напряжений, приводящую к значительному снижению прочности основного элемента при переменных напряжениях. Такое же влияние оказывает приварка крепежных пластинок небольшой длины к основному несущему элементу плоского поперечного сечения. Ввиду этого при проектировании элементов конструкций, подверженных значительным переменным растягивающим нагрузкам, необходимо по возможности избегать приварки к этим элементам вспомогательных деталей. [c.185]

Прочность при переменных нагрузках. При оценке влияния пористости на прочность сварных соединений, работающих при переменных нагрузках, концентрация напряжений, вызванная формой шва ( ф), будет определяющим фактором. Если теоретический коэффициент концентрации напряжений от формы шва больше коэ( )фициента концентрации напряжений, вызванной порами, то пористость не снижает несущей способности сварного соединения (см. табл. 5). Эффективные коэффициенты концентрации напряжения к стыковых соединений АМгб с различной пористостью получены при испытании аксиальными переменными нагрузками с характеристикой цикла г = 0,1 на базе 2 10 циклов. [c.61]

Наибольшее влияние дефекты оказывают при переменных нагрузках (см. гл. 4). При статических нагрузках вопрос о влиянии дефектов на прочность в большинстве случаев сводится к вопросу о чувствительности металла к концентрации напряжений. Общепринятого определения понятия чувствительности металла к концентрации напряжений не существует. Наметились два направления в оценке чувствительности— на базе аппарата механики разрушения в отношении трещин и трещинообразных дефектов и на базе теории концентрации напряжений. [c.127]

Концентрация напряжений. Вопрос о местных напряжениях не рассматривался в предыдущих разделах курса, хотя не исключено, что некоторые преподаватели вскользь упоминали о концентрации напряжени1п Например, при расчете бруса ступенчато переменного сечения могло быть сказано Концентрацию напряжений не учитывать , а далее вынужденно пришлось несколько слов сказать об этом явлении. Во всяком случае здесь следует считать, что вопрос рассматривается впервые, а это требует познакомить с понятиями местных напряжений, теоретического коэффициента концентрации напряжений, рассказать о влиянии концентрации напряжений на прочность деталей при статическом нагружении. Рекомендуем изготовить красочный плакат (это можно поручить учащимся), на котором показать несколько случаев возникновения местных напряжений. Конечно, при наличии поляризационно-оптической установки необходимо показать распределение напряжений (картину полос) в зоне концентрации. Некоторые преподаватели считают, что возникновение местных напряжений целесообразно объяснять, используя гидродинамическую аналогию, но думаем, что в этом нет необходимости. [c.178]

На прочность резьбовых соединений, испытываюш,их переменные нагрузки, оказывают влияние точность параметров резьбы (особенно шага), концентрация напряжений, характер распределения нагрузки по виткам и пр. Но при этом влияние качества сборки и прежде всего правильно выбранной посадки в резьбе, величина предварительной затяжки, отсутствие перекосов во многих тяжелонагруженных соединениях особенно заметны. [c.145]

Регулярные стандартизированные испытания агрегатов тем более необходимы, что теоретический расчет усталостной прочности деталей автомобиля является в значительной мере условным. Автомобиль эксплоатируется при переменном режиме, причем влияющие на срок службы факторы сочетаются в самых разнообразных комбинациях и создают громадный диапазон непрерывно меняющихся условий. Поэтому расчет деталей на усталость, произведенный как по максимальным, так и по приближенно выбранным средним действующим нагрузкам, имеет практическую ценность в том случае, если он подкреплен результатами соответствующих стендовых испытаний. Более того, известно, что даже весьма тщательный теоретический расчет конструкции при правильном выборе материала и термообработки отнюдь не обеспечивает высокого срока службы. Например, испытания более 400 задних мостов до разрушения от усталости показали, что концентрация напряжений, вызванная деформацией шестерен, подшипников и картера, искажением формы зубцов, штрихами от механической обработки и т. п., варьирует в столь широких пределах, что в значительной мере перекрывает влияние металла и термообработки. В упомянутой выше работе [4] описываются результаты испытания четырех одинаковых коробок передач, две из которых были выполнены одним заводом, две — другим, причем изготовление производилось по одинаковым чертежам и техническим условиям. Проверка изготовленных коробок обычными методами не выявила никакой разницы между ними. Тем не менее при испытании на стенде под полной нагрузкой коробки одного завода выдержали 2 часа, коробки другого завода—20 час. Следовательно, одни только, так сказать, технологические нюансы могут оказать громадное влияние на срок службы. [c.223]

Следовательно, при оценке влияния пористости на прочность сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках, определяющим фактором должна являться концентрация, вызванная геометрической ( рмой шва. Если теоретический коэффициент концентрации напряжений формы шва К будет больше коэффициента концентрации, вызванной порами, Кп, то в этом случае пористость не снижает несущую способность конструкции, что видно из табл. 1, где даны эффективные коэффициенты концентрации напряжений Кв стыковых соединений АМгб с различной степенью пористости. [c.162]

Даже небольшой непровар корня шва образует надрез и концентрацию напряжений, что может существенно снижать прочность стыковых соединений при переменных нагрузках. Влияние непровара на уменьшение усталостной прочности зависит от рода материала. Очень чувствительны к непроварам сварные соединения из аустенитных сталей типа 12Х18Н9Т и титановых сплавов. На рис. 4.6 показано изменение пределов выносливости сталей и алюминиевых сплавов в зависимости от глубины непровара. [c.139]

На величину запасов прочности коленчатого вала оказывают влияние упругие деформации опор в блоке, точность (ступенчатость) расточки опор, постоянное изменение относительного расположения опор из-за неравномерного износа подшипников и шеек вала. Исследованиями ВНИИЖТ было установлено, что для дизелей типа ДЮО при образовании суммарной ступенчатости по смежным опорам вала, равной 0,14 мм, запас прочности снижается на 25%, а при ступенчатости, равной 0,53 мм, — примерно в 2 раза [35]. По исследованиям, проведенным на Коломенском заводе им. Куйбышева В. В., для промежуточных колен вала при занижении опор на 0,1 мм в галтелях щек, прилегающих к заниженной опоре, переменные напряжения увеличиваются на 30,0—50,0 МПа. Проведенные измерения максимальных напряжений в галтелях ряда валов литых чугунных и стальных показали, что коэффициенты концентрации достигают Ка = 4- -5 относительно номинальных напряжений на шейке и = 2,5- -3,5 относительно напряжений в щеке. На рис. 81 показано распределение максимальных переменных изгибных напряжений в наиболее [c.156]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...