429 — Диаграммы напряжений 291 — Концентрация напряжений

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]

Исследование циклического разрушения в упруго-пластической области, имеющего актуальное значение для энергетического, транспортного, строительного оборудования и ряда других отраслей, основывались прежде всего па изучении кинетики напряженного состояния по мере накопления числа циклов на основе свойств диаграмм циклического деформирования. Были установлены в силовом и деформационном выражении условия возникновения либо усталостного, либо квазистатического разрушения, предложены соответствующие схемы расчета для эластичного и жесткого нагружения. Показаны особенности влияния циклических пластических свойств на эффект концентрации напряжений для этого случая сопротивления усталостному разрушению. Применительно к циклическому деформированию от повторного нагрева и охлаждения малоцикловое термоусталостное разрушение бы.ло описано соответствующими кривыми усталости в деформационном выражении, полученными для данного температурного перепада, показана применимость критерия октаэдрических напряжений для плоского напряженного состояния в этом случае. [c.42]

Пунктирной линией показана диаграмма напряжений без учета концентрации (номинальных напряжений), а сплошной линией — диаграмма действительных напряжений, возникающих в результате концентрации напряжений. На гладких участках вала, где отсутствует концентрация напряжений, сплошная и пунктирная линии сливаются. Отношение действительного напряжения 0 к номинальному напряжению называют коэффициентом концентрации. [c.309]

Фигура 89с представляет ту же пластинку, подвергнутую действию чистого изгиба от пары сил, приложенных к концу пластинки и действующих в срединной ее плоскости. Фиг. 89(1 дает диаграмму коэффициента концентрации напряжений в этом случае. [c.152]

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 значительной протяженности) и нагрузка статическая, то при увеличении последней [c.110]

Определяя запасы прочности при асимметричных циклах для любого вида циклического нагружения (изгиба, растяжения — сжатия, кручения), исходят из схематизированной диаграммы предельных напряжений для образцов без концентрации напряжений (рис. 572). [c.611]

Учитывая концентрацию напряжений, влияние абсолютных размеров поперечного сечения детали, состояние поверхности, строят диаграмму предельных напряжений детали. При этом в соответствии с данными опытов влияние перечисленных факто- [c.318]

Построим диаграмму усталостной прочности и нанесем на ней рабочую точку цикла. Диагра.мма строится, как это было показано выше, на основе заданных механических характеристик материала Рвр и -н а рабочая точка определяется по номинальным значениям напряжений цикла а, и Од. С учетом поправки на концентрацию напряжений, на поверхностный и масштабный факторы координаты рабочей точки [c.405]

Учитывая влияние на предел выносливости при асимметричном цикле различных факторов, в том числе концентрации напряжений, абсолютных размеров сечения, состояния поверхности и т. д., исходят из экспериментально установленных закономерностей, заключающихся в том, что отношение предельных амплитуд напряжений гладкого образца и рассматриваемой детали остается постоянным независимо от величины среднего напряжения цикла. На основании этого можно построить схематизированную диаграмму предельных напряжений для детали (рис. 595). [c.676]

Эффективный коэффициент концентрации зависит уже не только от геометрической формы и способа нагружения, но и от механических свойств материала. При несимметричных циклах, как показывает опыт, диаграмму предельных амплитуд для образцов с концентрацией напряжений можно получить из соответствующей диаграммы гладких образцов (см. рис. 12.13) путем деления всех ординат на К . [c.488]

Разрушение деталей и конструкций при малом числе циклов нагружения связано, как правило, с наличием повторных пластических деформаций в зонах концентрации напряжений. Для оценки несущей способности таких деталей необходимо учитывать характеристики деформации и разрушения материала, а также влияние напряженного и деформированного состояния на малоцикловую долговечность. Так как в зонах концентрации напряжений относительно быстро устанавливается режим жесткого нагружения, особое значение приобретают исследования поведения при этом виде нагружения материала и изучение диаграмм его деформирования. [c.89]

Асимметрия цикла. Во многих случаях, кроме циклической доставляющей напряжения, имеется статическая (постоянная) составляющая, т.е. нагружение происходит асимметрично. При возрастании статической составляющей напряжений циклические напряжения, приводящие металл к разрушению, снижаются, так как фактически разрушение определяется суммированием статических и циклических напряжений. Наиболее простой случай одновременного статического и циклического нагружения— наложение статического растяжения (или сжатия) при циклическом одноосном растяжении—сжатии. В этом случае напряжения алгебраически складываются и металл подвергается асимметричному растяжению—сжатию, пульсирующему растяжению или пульсирующему сжатию. На рис. 104, 105 представлены так называемые полные диаграммы усталости сплавов ВТЗ-1 и Ti-6 % Al—4 % V (типа сплава ВТ6) при различных температурах и различной концентрации напряжений (круговой надрез) [95 и др.]. Эти диаграммы представляют зависимость разрушающих циклических напряжений, которые уменьшаются при наложении возрастающего статического напряжения растяжения. Предельной точкой этих диаграмм является величина статического напряжения, равная пределу текучести материала, когда практически нулевые циклические напряжения могут привести к разрушению. Циклическая состав- [c.169]

Как и при коррозионном растрескивании под напряжением, развитие трещин зависит от потенциала. Однако для электрохимической защиты этот эффект гораздо менее полезен. Путем анодной защиты или пассивированием можно только несколько увеличить срок службы, но полной защиты при этом не достигается [71]. Катодная защита возможна только при существенно сниженном защитном потенциале и оказывается неэффективной уже в слабо кислых средах [70], а нередко и вообще неприменимой в случае материалов с надрезом (концентрацией напряжений [72—74]). Предельные линии на диаграмме потенциал— )Н (рис. 2.2) при статическом нагружении практически не изменяются. Напротив, при динамическом нагружении области пассивности исчезают. Кроме того, кривая I по мере снижения pH смещается в сторону более отрицательных потенциалов и при рН<4. [c.74]

На основе полученных отношений можно построить полную теоретическую диаграмму зависимости предельных напряжений образования усталостной трещины и разрушения от теоретического коэффициента концентрации напряжений для любой асимметрии цикла нагружения (рис. 25). Кривая 1 (гипербола) соответствует полному проявлению теоретической концентрации напряжений од/осг и является границей образования усталостной трещины кривая 2, построенная по уравнениям (11) или (13) с заменой значений о на Ка, является линией разрушения для докритических значений а (до точки Л) кривые 3 vi 4 характеризуют предельные разрушающие напряжения в области существования нераспространяющихся усталостных трещин. Эту кривую можно построить с использованием уравнения для определения эффективного коэффициента концентрации напряжений в вершине надреза или трещины [c.57]

Рис. 1. Диаграмма зависимости установившихся остаточных напряя.е-нии в зонах концентраторов от величины теоретического коэффициента концентрации напряжений и уровня номинальных циклических напряжений.

Изложенные закономерности сопротивления термоциклическому нагружению относятся к однородным напряженным состояниям растяжения — сжатия или чистого сдвига. Они являются основой для определения малоцикловой несущей способности неоднородно напряженных элементов конструкций. Эта циклическая напряженность находится в упругопластической области, являясь при стационарном внешнем нагружении нестационарной в силу процессов перераспределения деформаций и напряжений при повторном деформировании. Анализ полей деформаций в зонах наибольшей напряженности элементов, особенно в местах концентрации, связан с решением достаточно сложных краевых задач, о чем далее будут изложены некоторые данные. Применительно к задачам концентрации напряжений и деформаций представилось возможным применить решение Нейбера [23], связывающее коэффициенты концентрации напряжений и деформаций Ке, в упругопластической стадии с коэффициентом концентрации напряжений а в упругой стадии. Анализ ряда теоретических, в том числе вычислительных, решений и опытных данных о концентрации деформаций позволил [241 усовершенствовать указанное решение путем введения в правую часть соответствующего выражения функции F (5н, а, тп), отражающей влияние уровня номинальных напряжений Он, отнесенных к пределу текучести, уровня концентрации напряжений а и показателя степени т диаграммы деформирования при степенном упрочнении. Зависимость Нейбера в результате введения этих влияний выражается следующим образом [c.16]

Как указывалось в разд. 6.2, процесс развития усталости в металлических композитах связан последовательно с разрушением волокна, концентрацией напряжений на концах волокна и в конечном счете с разрушением матрицы. В табл. 6.9 приведены результаты испытаний различных металлических композитов на усталостное растяжение в направлении волокна [6.55]. На рис. 6.58 в качестве примера показаны полученные экспериментально диаграммы S—Л для алюминия, [c.195]

Особенность деформирования в зоне концентрации напряжений заключается в том, что при неоднородном напряженном состоянии на этапе разгрузки здесь возможно появление вторичных пластических деформаций и уменьшение внутреннего давления в конструктивном элементе до нуля сопровождается разгрузкой (прямая АА на рис. 1.5, в), возникновением напряжений обратного знака и неупругих деформаций (прямая А В). При проявлении реологических эффек-, тов происходит накопление деформаций ползучести (кривая деформирования соответствует участку А В ). При последующем увеличении давления характер деформирования сохраняется (кривая В С), причем мгновенные и изохронные диаграммы деформирования в общем случае зависят от числа циклов и времени. [c.9]

Здесь F - функция, учитывающая уровень действующих напряжений а = a , степень упрочнения материала в упругопластической области - показатель т, определяемый по статической диаграмме деформирования Ф(Оц, е ), и уровень концентрации напряжений — теоретический коэффициент в наиболее опасной точке детали. [c.94]

Таким образом, при известных значениях номинального напряжения а , теоретического коэффициента концентрации Напряжений и характеристик диаграммы статического деформирования т л коэффициенты концентрации напряжений в неупругой области и Kg при статическом нагружении вычисляют по формулам (2.118) — [c.95]

Обратимся к формуле (18.2), из которой видно, что при г- 0 выточка имеет форму острого угла, в вершине угла напряжения равны бесконечности. В действительности вследствие проявления пластических свойств материала напряжения в бесконечность не обращаются, но достигают больших значений. Для деталей из Ндеально упругопластического материала, для которого справедлива диаграмма Прандтля, концентрация напряжений может не представлять особой опасности. Это объясняется тем, что при достижении пластического состояния в точке напряжения в ней не увеличиваются и текучесть материала распространяется в глубь сечения. Таким образом, происходит выравнивание напряжений в ослабленном се- [c.493]

Перегрузка конструкции в ряде случаев может оказаться более простой и эффективной мерой снятия растягивающих остаточных напряжений, а зачастую и способом создания сжимающих остаточных напряжений. Положительное влияние на выносливость предварительного растяжения надрезанных образцов наблюдалось в ряде исследований. Г. В. Раевский, на основании анализа диаграммы растяжения и диаграммы Гудмана для соединений с концентрацией напряжений, а также сравнительных испытаний балок предложил использовать способ статической перегрузки для повышения долговечности сварных конструкций [14]. При симметричных циклах на переменный изгиб испытывали двутавровые балки с приваренными планками. После перегрузки долговечность отдельных балок заметно увеличивалась. Наблюдаемое повышение могло произойти за счет влияния двух факторов наклепа металла вблизи концентратора напряжений и возникающих в тех же зонах сжимающих остаточных напряжений. Пластическая деформация в местах концентрации напряжений была менее 0,1—0,3 о. Такая деформация несущественно изменяла предел выносливости гладких образцов. Поэтому наблюдаемое повышение выносливости соединений после их перегрузки должно быть отнесено за счет влияния остаточных напряжений. [c.129]

В предыдущем изложении мы рассмотрели только испытания на растяжение цилиндрических образцов, в которых распределение напряжений было равномерным. Однако на практике при испытаниях на удар применяются образцы с надрезами и имеется налицо концентрация напряжений. Чтобы исследовать влияние неравномерного распределения напряжений на величину критической температуры, начнем со случая изгиба гладкого цилиндрического образца. Опыты на изгиб при статической нагрузке показывают, что текучесть стали начинается при более высоких напряжениях, чем в случае равномерного растяжения. Напряжение, соответствующее пределу текучести, сначала достигается в тонких слоях волокон, находящихся на наибольшем расстоянии от нейтральной оси, и образование участков текучести у этих волокон задерживается наличием смежного материала с более низким напряжением. Последующий затем рост величины предела текучести кужно рассмотреть, используя диаграмму рис. 304 приме- [c.388]

Для определения концентрации напряжений воспользуемся диаграммой (рис. 279), изображающей эффективный коэффициент концентрации напряжений для прнзматвческоГо стержня из прочной стали по осредненным данным ряда авторов в зависимости ог р = г/Ь. Принятое обозначение р// = у/Н связано с величиной соотношением рд = иру Как видно Из выражений (22) и (24), напряжения изгиба и смятия определяются только относительной шириной шлица и и относительным радиусом галтели р /. Число шлицев и абсолютные их размеры не имеют значения. Соединения с малым числом крупных шлицев и с большим числом мелких шлицев (рис. 280,д) равнопрочны, если профили шлицев геометрически подобны. [c.261]

При несимметричных циклах поправка так же как и Ксг, входит только в амплитудную составляющую цикла. Ибо, опять же, как показывает опыт, при увеличении абсолютных размеров образцов диаграмма предельных амплитуд претерпевает изменения только в значениях ординат, каждое из которых, с учетом описанной ранее концентрации напряжений, становится равным ааКсг/ [c.491]

Ликвация углерода развивается только в присутствии карбидообразующих элементов (Ti, Сг) и не наблюдается при легировании некарбидообразующим алюминием. Усиление дендритной ликвации способствует различию пластических свойств и сопротивления деформации осей дендритов и межосных участков. Это приводит к неоднородности деформации, усилению концентрации напряжений и к снижению пластичности. Предварительный анализ диаграммы состояния нового сплава позволяет, таким образом, качественно оценить его деформируемость в слитке. [c.502]

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]

Рис. 1.8. Диаграмма (а) Китагавы-Такахаши, указывающая схематически области 1) независимости (2) слабой и (5) сильной зависимости предела усталости от глубины трещины а [63] б) экспериментальные данные но зависимости предела усталости стальных гладких образцов от размера поверхностной трещины [67] (в) зависимость для сталей предела усталости от коэффициента концентрации напряжений Kj [64]

В общем виде диаграмма усталостного разрушения материалов (см. рис. 8), полученная на основе теоретических и экспериментальных исследований, при наличии концентрации напряжений состоит из областей, отражающих качествеипо различные степени повреждаемости при усталостном нагружении / — область разрушения металла, II — область нераспространяющихся усталостных трещин, III — область субмикроскопи-ческих повреждений и /V — область отсутствия усталостных повреждений. [c.22]

Рис. 23. Теоретические диаграммы предельных напряжений и соответствующие им зоны нерастространяющихся усталостных трещин для деталей с различными коэффициентами концентрации напряжений Kf,

Величина X = lg -т- 1) в уравнении (2) рассматривается как случайная, имеющая среднее значение, равное (—lg 0), и среднее квадратическое отклонение 8 Пр — квантиль нормального распределения, соответствующий вероятности разрушения Р %). В работах [3—6 и др.] приведены многочисленные экспериментальные данные, подтверждающие применимость уравнения подобия (2) для количественного описания влияния концентрации напряжений, масштабного фактора, формы сечения и вида нагружения на сопротивление усталости образцов и деталей из различных сталей, чугу-пов, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. Если испытания на усталость проводятся по обычной методике при количестве образцов 8—10 на всю кривую усталости, то отклонение б экспериментальных значений сг 1 от расчетных не превышает 8 % с вероятностью 95 %. При использовании статистических методов экспериментальной оценки пределов выносливости (метода лестницы , пробит -метода или построение полной Р — а — Х-диаграммы при количестве испытуемых образцов от 30 до 100 и более) аналогичное отклонение б не превышает 4 % с вероятностью 95 %. [c.310]

В настоящее время существует ряд таких предложений по оценке напряжений и деформаций в упругопластической области. Наибольшее распространение получают соотношения, разработанные в [26, 27], а также уточнение этих зависимостей, предложенное в [28]. На рис. 18 приведены вычисленные на основе интерполяционного соотношения Нейбера Ks К = аа значения коэффициентов концентрации напряжений Ks и деформаций Kg, для полосы с отверстием (обд = 3) в зависимости от числа циклов для стали Х18Н9 при 650° С. Эти коэффициенты получены расчетом по изохронным кривым с учетом измерения асимметрии от полу-цикла к полуциклу [29]. Как отмечалось выше, для рассматриваемой стали стабилизация диаграммы деформирования наступает [c.57]

Теоретический коэффициент концентрации напряжении определяли поляризационно-оптическим методом на моделях, копирующих геометрию зон концентрации и НДС исследуемой детали. Коэффициенты Kg и концентрации напряжений и деформаций за пределами упругости определяли по диаграммам циклического упругоплас- [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...