Разрушение деталей статическое — Сопротивление

Разрушение деталей статическое — Сопротивление 531, 532 Рамные системы плоские — Перемещения 114 [c.642]

Прочность — главный критерий работоспособности для большинства деталей. Прочность — способность детали сопротивляться разрушению или возникновению пластичных деформаций под действием приложенных к ней нагрузок. Различают разрушение деталей вследствие потери статической прочности или потери сопротивления усталости. Потеря статической прочности происходит тогда, когда значение рабочих напряжений превышает предел текучести для пластичных материалов или предел прочности хрупких материалов. Это связано обычно со случайными перегрузками, не учтенными при расчетах, или со скрытыми дефектами деталей (раковины, трещины и т. п.). Потеря сопротивления усталости происходит в результате длительного действия переменных напряжений, превышающих предел выносливости материала, например a i. [c.30]

Несущая способность деталей при действии статических нагрузок, при которой сохраняется надежная работа машин, бз дет обеспечена при действии на деталь нагрузок, не вызывающих разрушения деталей, недопустимых условиями эксплуатации перемещений и деформаций. В условиях длительного действия статических нагрузок и повышенных температур расчет на ирочность конструктивных элементов (детали паровых и газовых турбин, реакторов и др.) основывается на анализе перераспределения напряжений в связи с ползучестью материала и на оценке сопротивления хрупкому разрушению металла, постепенно теряющего пластичность. В результате ползучести деформации деталей могут во времени достигать [c.221]

При расчете на сопротивление пластическим деформациям обычно допускают более низкие запасы прочности -3 связи с тем, что образование остаточных деформаций еще не приводит конструкцию к окончательному разрушению. При расчете на сопротивление хрупкому статическому разрушению запасы прочности должны быть повышены в силу опасности таких разрушений из-за возможного влияния высоких остаточных напряжений, неоднородности материала и т. д. При расчете на усталость запас прочности выбирается в зависимости от достоверности определения усилий и напряжений, уровня технологии изготовления деталей и т. д. [c.484]

Сопротивление усталости материала определяется по результатам испытаний на усталость гладких образцов с плавным утонением в зоне предполагаемого разрушения. Форма и размеры образцов, методы проведения испытаний, требования к технологии изготовления оговорены в ГОСТе, а также в справочной и методической литературе [45]. Обычно за основу в расчетах на выносливость деталей принимают характеристики сопротивления усталости материала, полученные, при симметричном изгибе или растяжении — сжатии гладких образцов диаметром 7. .. 8 мм. Результаты испытаний на усталость образцов разного размера концентрацией напряжений при наложении постоянно действующей- статической нагрузки в условиях нагрева и с различной частотой нагружения позволяют построить зависимости пределов выносливости от конструктивных и эксплуатационных факторов и использовать их для расчетной оценки характеристик усталости деталей. В табл. 2.2 в. качестве примера представлены значения пределов выносливости некоторых деталей, разрушившихся в эксплуатации от усталости. [c.39]

Сложность прогнозирования поведения металлических материалов при циклическом нагружении обусловлена его зависимостью от многих факторов. Это связано с тем, что процесс зарождения и распространения усталостной трещины локален. При этом определяющими являются высокие локальные напряжения в объемах металла, соизмеримых с размерами его структурных составляющих, обусловленные уровнем внешних нагрузок, цикличностью нагружения, состоянием поверхностного слоя, концентрацией напряжений, масштабным фактором и рядом других факторов. Это приводит к тому, что определяющими при усталостном разрушении являются не осредненные характеристики сопротивления деформированию и разрушению, определяемые при статическом нагружении на образцах достаточно больших размеров, а локальные характеристики и их сочетания, которые трудно поддаются исследованию и количественному определению. Без учета основных факторов, влияющих на циклическую прочность металлических материалов, нельзя получить достоверные характеристики сопротивления усталостному разрушению деталей машин [1]. [c.208]

В исследовательских целях испытания на растяжение используются значительно шире, чем это предусмотрено ГОСТом для оценки однородности свойств металла различных плавок, полуфабрикатов, идентичности режимов термической обработки деталей. Следует отметить, что самый элементарный контроль по временному сопротивлению и удлинению позволяет одновременно получить широкую информацию о свойствах испытуемого металла, а именно, оценить его способность к равномерной и сосредоточенной деформации, а также (при условии записи диаграммы деформации) работу деформации и разрушения при статической нагрузке. При испытаниях с определением предела пропорциональности можно попутно, с очень небольшими дополнительными затратами времени, определить и значение модуля нормальной упругости Е — важнейшую расчетную характеристику конструкционного материала. Специально поставленные испытания на растяжение позволяют определить и другие, необходимые конструктору свойства касательный Et и секущий Ев модули в упруго-пластической области, коэффициент Пуассона [х и др. [c.24]

В зависимости от свойств материала и типа напряженного состояния (линейное, плоское, объемное), его неоднородности и изменения во времени условия прочности могут определяться либо сопротивлением статическому или усталостному разрушению, либо сопротивлением пластическим деформациям Характер напряженного состояния зависит, в свою очередь, от действующих на деталь нагрузок и ее очертаний. [c.470]

Рассмотренные в 1 особенности конструктивных форм роторов и условия их эксплуатации показывают, что наряду с расчетами статической прочности необходимы расчеты на циклическую прочность, особенно на стадии проектирования новых конструкций и при внедрении новых материалов. При этом расчет циклической прочности деталей роторов сепараторов должен основываться на анализе общей и местной напряженности с учетом фактических данных по сопротивлению применяемого материала деформированию и разрушению. [c.122]

Повышение сопротивления деталей машин конструкции) хрупкому разрушению не может быть достигнуто повышением запасов статической прочности, т. е. снижением их номинальной напряженности и увеличением сечения. Это должно достигаться использованием более стойких к переходу в хрупкое состояние материалов, надлежащих конструктивных форм и технологии изготовления, повышением требований к дефектоскопическому контролю [c.314]

Наконец, следует отметить, что на хрупкость материала могут очень сильно влиять так называемые остаточные напряжения, которые могут получиться в материале при закалке, при холодной прокатке или при недостаточной температуре горячей прокатки, когда материал получает наклеп. Опытами на растяжение такие напряжения, как правило, не могут быть выявлены. Остаточные напряжения обычно связаны с возникновением объемного напряженного состояния в материале в связи с этим возможно хрупкое разрушение. Такие случаи встречались при изготовлении мощных двутавровых балок со сравнительно тонкими полками. В нашей практике был случай хрупкого разрушения двутавровой балки № 50 при сбрасывании ее на землю в морозный день. Результаты статических испытаний, химического и металлографического анализа показали, что материал как будто вполне доброкачественный. Лишь ударные испытания при различных температурах обнаружили резкую хладноломкость для образцов, вырезанных у края полки двутавра,— в наиболее наклепанном месте. Что касается влияния на хрупкость химического состава сталей, то ударная вязкость понижается, как это видно из таблицы 21, с увеличением количества углерода, т. е. с повышением предела прочности и уменьшением пластических свойств стали. Весьма неблагоприятно отражается на сопротивлении удару, особенно при низких температурах, наличие фосфора. Поэтому на практике при изготовлении материала для деталей, работающих на удар, всячески ограничивают примесь этого элемента. [c.533]

Сопротивление усталости сталей при повышенных температурах находится в наиболее тесной связи с временным сопротивлением разрыву при соответствующей температуре (как это имеет место и при температуре 20° С). Отношение предела выносливости к временному сопротивлению разрыву при различных температурах находится в пределах 0,45—0,60. При повышенных температурах длительное действие статических нагрузок вызывает ползучесть металла. Предел ползучести с повышением температуры быстро падает, и опасные для деталей деформации или разрушения могут происходить при напряжениях значительно ниже пределов выносливости. Как правило, стали и сплавы, хорошо сопротивляющиеся ползучести, хорошо сопротивляются и усталости. [c.30]

Изменчивость амплитуд действующих переменных напряжений и пределов выносливости для данной совокупности деталей статистически описывается соответствующими кривыми плотности распределения, Рассмотрение сопротивления усталостному разрушению в вероятностной трактовке для этого случая имеет много общего с рассмотре-рением статической прочности конструкций при однократном статическом нагружении применительно к инженерным сооружениям (39, 51]. [c.291]

Несущая способность по сопротивлению длительному статическому разрушению определяется в зависимости от времени Т для определённой температуры, в связи с типом напряжённого состояния, наличием концентрации напряжений и других факторов. Предельные нагрузки -по статической прочности могут вычисляться по соответствующим характеристикам материалов или определяться непосредственно экспериментально на деталях. [c.334]

Усталостное разрушение происходит обычно внезапно, после большого числа повторных нагружений и при напряжениях, заметно меньших предела прочности материала, соответствующего однократному статическому нагружению. Особенно низко сопротивление усталостному разрушению при многократно повторяющейся нагрузке противоположного направления, когда напряжение в опасной точке сечения меняется от - -а до —о (симметричный цикл). Усталостному разрушению подвергаются такие важные детали, как коленчатые валы, поршневые пальцы и клапанные пружины двигателей, оси железнодорожных вагонов, стыки рельсов, лопатки турбин, гребневые винты пароходов и т. д. Как показывает статистика, более 80% поломок всех указанных металлических деталей происходит именно в результате разрушения от усталости. Усталостное разрушение проявляется в возникновении повреждений. При этом, помимо концентрации напряжений, вследствие резкого изменения формы сечения и плохой обработки поверхности (царапины), следует иметь в виду концентрацию напряжений от структурных дефектов самого металла (микропоры, шлаковые включения и т. д.). Если никаких принципиальных изменений в строении металла в зоне усталостного излома не происходит, то все же определенное изменение структуры металла (как показывают микроскопические и рентгенографические исследования) имеет место. [c.263]

Теоретически характеристики статической прочности не зависят от абсолютных размеров детали, поскольку сопротивление пластической деформации и статическому разрушению подчиняется закону подобия. В приложении к реальным металлическим материалам приходится, однако, считаться с влиянием размеров на прочность, учитывая, что сопротивление хрупкому разрушению определяется более сложными закономерностями подобия и что механические свойства пластичных металлов зависят от прокали-ваемости, ликвации и тому подобных факторов, затрудняющих получение однородного в механическом и химическом отношениях металла в крупных термически обрабатываемых деталях. [c.117]

Ломающиеся (разрушающиеся) предохранители являются простейшими устройствами для защиты от перегрузки. В них фактическая нагрузка машины сравнивается с сопротивлением разрушению избранной детали, и по достижении нагрузкой предельной величины этого сопротивления деталь ломается разрывая тем самым силовую цепь машины. Иногда роль такого предохранителя выполняет одна из простых деталей защищаемого узла — штифт, заклепка, болт, сухарь и т. п., специально ослабленная и легко заменяемая. Чаще для защиты вводится специальный предохранитель. Малые размеры ломающихся предохранителей обычно позволяют приблизить их непосредственно к рабочему органу. Типичные разрушающиеся элементы предохранителей и соответствующие нагрузки разрушения приведены в табл, 17. Для защиты применяются элементы, работающие преимущественно на разрыв и срез. Все ломающиеся предохранители могут надежно защищать машину только от резких эпизодических нагрузок, угрожающих статической прочности деталей. Они не способны защитить детали от небольших, но систематических перегрузок и связанных с ними усталостных разрушений. [c.218]

Допустимые напряжения для расчетов на прочность должны быть выбраны так, чтобы разрушение различных деталей сооружения или недопустимое остающееся удлинение не имели места. Они зависят, следовательно, от рода нагрузки (временное сопротивление при статической нагрузке, то же при переменной и то же при колебательной, стр. 6). [c.14]

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]

Большинство внезапных хрупких разрушений стальных деталей происходит при низких температурах ввиду этого необходимо учитывать механические данные стали при статическом нагружении и низкой температуре. С понижением температуры повышается сопротивление материала пластическим деформациям и, следовательно, повышается его предел текучести. Во время испытаний на растяжение предел текучести при очень низких температурах приближается к пределу прочности [111. При этом условная диаграмма деформирования благодаря уменьшению поперечного сужения сечения образца меньше отличается от истинной диаграммы деформирования. Изменение предела текучести и пре- [c.444]

Вопросы прочности конструктивных элементов в статистическом аспекте уже получили значительное развитие в области статического расчета инженерных сооружений. При рассмотрении статической прочности как действующие нагрузки, так и характеристики сопротивления материалов трактовались как величины, подчиняющиеся вероятностным закономерностям, однако независящими друг от друга. Для деталей конструкций и мащин, работающих на усталость, сопротивление разрушению приходится рассматривать зависящим от условий нагружения в силу постепенного накопления изменений в состоянии металла, характеризуемого как накопление усталостного повреждения. При этом, как уровень переменной напряженности, так и характеристики усталости во многих случаях должны рассматриваться в вероятностном смысле и в этом же смысле должны трактоваться вопросы запасов прочности. [c.3]

Длительная прочность. Повреждение материала, развивающееся в процессе ползучести, приводит к разрушению, сопротивление которому носит название длительной прочности. Основной характеристикой, принимаемой при расчете деталей, работающих в условиях длительного действия статических напряжений, являются пределы длительной прочности сГд , характеризуемые напряжением, вызывающим разрушение через заданное время при постоянной температуре. Значения пределов длительной прочности, приводимые в справочной литературе [30, 31], обычно определяют опытами на растяжение при постоянно действующих нагрузках (табл. 1.1). [c.8]

ЧТО в некоторых условиях безопасность работы материала решается не его, прочностью на растяжение, определяемой статическими испытаниями, Г а значительно меньшей усталостной прочностью, которая определяется при I знакопеременных или пульсирующих напряжениях. Если материал эксплуатируется при переменных напряжениях, превышающих усталостную проч-I ность, то он разрушится не сразу, а по окончании какого-то периода времени, I на протяжении которого усталостная трещина медленно продвигается через напряженную деталь. В связи с событиями последнего времени большинство I инженеров хорошо осведомлено об опасностях, которые несет с собой воз-I можность усталостного разрушения что недостаточно учитывается —это I очень сильное снижение сопротивления усталости при воздействии химических факторов и возможность в условиях воздействия коррозионной среды разрушения изделия при таких напряжениях, которые в обычных условиях считались бы совершенно безопасными. В случае пренебрежения коррозион-I ным фактором точные вычисления, учитывающие только механические свой-I ства, могут привести к опасным заблуждениям. [c.17]

СОПРОТИВЛЕНИЕ СТЕКЛОПЛАСТМАСС ДЕФОРМИРОВАНИЮ И РАЗРУШЕНИЮ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ (РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ НА ПРОЧНОСТЬ) [c.36]

В авиационной технике вопросы надежности в аспекте прочности являются особенно важными как в процессе производственного освоения новых конструкций, так и в эксплуатации. Промышленная доводка различного рода летательных аппаратов и авиационных двигателей, как правило, связана с повышением прочности деталей и узлов до ур01вня, обеспечивающего предотвращение разрушения на требуемом ресурсе службы. Возникновение разрушений обычно зависит от длительности работы конструкции, в связи с чем вероятностная оценка прочности конструкций осуществляется во временной постановке наряду с рассмотрением их статической прочности как характеризующей сопротивление внезапным отказом. Отказ в результате постоянного изменения состояния материала (разрушение или появление трещины) зависит от наработанного ресурса, поэтому время до возникновения разрушения (срок службы конструкции), т. е. наработка на отказ может рассматриваться как характеристика надежности работы конструкций. [c.136]

Сопротивление статическому разрушению. Для характеристики сопротивляемости длительному статическому разрушению в общем случае изменения напряжения и нагрева используется закономерность накопления повреждений. В простейшей форме накопление поврежле-ний рассматривается в виде линейного суммирования относительных времен действия напряжений различных уровней, для чего необходимо иметь кривые длительной прочности в интервале заданных температур. Если деталь работает при нескольких различных режимах, каждый из которых характеризуется временем работы т,-, температурой [c.531]

Оценка сопротивления малоцикловому разрушению является для деталей авиационных двигателей важным этапом расчетов на прочность, дополняя сугцествуюгцие традиционные методы расчета [2—4, 13, 14]. Рабочие лопатки турбин рассчитываются на кратковременную и длительную статическую прочность оценивается вытяжка пера — для обеспечения зазоров между рабочим колесом и корпусом и для обеспечения натяга между бандажными полками. Материал лопаток, кроме обеспечения прочности, должен иметь достаточную жаростойкость и сопротивление эрозии. Для определения величины натяга в полках производится расчет на релаксацию напряжений и ползучесть в процессе длительной работы на стационарных режимах. [c.82]

Для большинства случаев определения несущей способности основное значение имеют критерии сопротивления разрушению, как замедленному в случае циклического и длительного статического нагружения, приводящего к развитию трещин, так и быстро протекающему в случае инициирования трещин хрупкого разрушения. Инициирование возникает в зонах наиболее интенсивных изменений состояния материалов и напряженного состояния в деталях, обычно связанных с концентрацией напряжений, вызванной геометрическими очертаниями детали или наличием в ней макроскопических дефектов. Эти критерии отражают состояния материала, особенности его физико-механических свойств, объемность напряженного состояния, историю циклического или длительного статического нагружения. Так как большинст- [c.8]

Во многих случаях напряжения в конструкции при периодических нагрузках превышают предел усталости. Это относится, например, к деталям авиационных двигателей, лопастям несухцих винтов вертолетов, к ряду объектов военной техники, срок эксплуатации которых очень ограничен различными причинами. В этих случаях важно знать характеристики ограниченной выносливости, которые определяют ресурс детали или конструкции, обеспечивают сопротивление усталостным разрушениям в течение определенного срока, т. е. некоторого числа циклов. Поэтому,, если при расчетах на усталость из всей кривой Велера важно знать фактически лишь одну точку — предел усталости, то при расчете на ограниченную выносливость суш.ественное значение приобретает верхняя часть кривой Велера. Однако характеристики работы детали и ее ресурс, поскольку он задан, исходя из других соображений, фактически определяют уменьшенную базу испытаний на усталость. Тем самым главным становится по возможности наиболее точное воспроизведение в испытаниях истинных условий работы детали и установление статистических характеристик, определяющих вероятность разрушения детали при напряжениях, отличающихся от выявленного таким образом условного предела усталости (предела ограниченной выносливости), и при числах циклов, отличающихся от базы испытаний. Последнее особенно важно в связи с тем, что при напряжениях, заметно превышающих истинный предел усталости и близких к пределу статической прочности, разброс данных усталостных испытаний бывает очень большим. В последние годы статистическим методам обработки данных усталостных испытаний уделяется большое внимание. [c.306]

ДО 60 мкм. Именно эти факторы в сочетании с малой пластичностью поверхностного слоя оказали решающее влияние на сопротивление усталости хвостовиков. Кроме того, следует отметить, что при поверхностном упрочнении деталей из жаропрочных сплавов даже при сравнительно низких температурах (бОО. .. 700° С) имеет место более интенсивное окисление поверхности. Обедненный легирующими элементами поверхностный слой под действием статических и знакопеременных нагрузок растрескивается. В зонах концентрации напряжений эти трещины возникают задолго до полного разрушения детали. Из таких трещин затем образуются усталостные трещины. Как показывают экспериментальные данные, скорость распространения трещин усталости в наклепанном слое значительно выше, чем в ненаклепанном слое с незначительной пластической деформацией. Применение наклепа при ресурсе более 1000 ч может привести к уменьшению несущей способности конструктивного элемента [5]. [c.141]

Таким образом, несмотря на то, что влияние п редварительной деформации индивидуально и зависит от сплава и температурно-временнйх условий, для материалов реальных конструкций, работающих при малых упругопластических деформациях (до 0,2—0,5%), возможно принимать кривые ползучести и характеристики длительной прочности, не зависящими от предварительного пластического деформирования, а. мгновенные диаграммы растяжения и характеристики кратковременной прочности, не зависящими от предварительно накопленной деформации ползучести. Большие степени холодных пластических деформаций, возникающие на поврежденных слоях при механической обработке, оказывают значительное влияние на характеристики прочности и пластичности при длительном статическом разрушении. Снижение сопротивления длительному статическому разрушению и способности к пластическому деформированию материала, наклепанного при механической обработке (фрезерование, шлифование абразивом), являются в ряде случаев причиной образования статических трещин в поверхностных слоях деталей, работающих при высоких температурах. [c.36]

Прочность — сопротивление деталей машин разрушению (статическому, мало-иикловому. усталостному) — является одним из основных критериев работоспособности деталей, так как прочностные отказы происходят обычно внезапно и приводят часто к выходу из строя конструкции ь целом. Для предотврашения прочностных отказов производят обоснованное назначение материалов и расчеты размеров деталей. Инженерные расчеты деталей являются, как правило, приближенными, их выполняют обычно методами сопротивления материалов. [c.110]

Расчеты на прочность деталей мапщн и элементов конструкций при статическом или динамическом нагружении с позиций сопротивления материалов основаны на использовании допускаемых напряжений. Определяются они по механическим характеристикам материалов, полученным при испытании на растяжение до разрушения стандартных гладких образцов с записью диаграммы растяжения ( 1.10). [c.188]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...