Изменяющихся напряжений

Частное решение неоднородной задачи мы рассматривать не будец, укажем лишь, что, как и в случае цилиндрической оболочки при плавно изменяющихся нагрузках и гладкой форме меридиана, ва частное решение может быть принято решение по безмоментной

оболочек на основе теории пологих оболочек дает результаты высокой точности даже при медленно изменяющихся нагрузках.

Жесткость характеристики электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением постоянна, всех же других двигателей — переменна. Чем жестче механическая характеристика, тем менее колеблется угловая скорость двигателя при переменной нагрузке. У упомянутого двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением характеристика жесткая, а у двигателя внутреннего сгорания она недостаточно жесткая, вследствие чего, например, для автомобильных двигателей применяются коробки скоростей, так как такой двигатель способен работать только при незначительно изменяющихся нагрузках.

Требования к усталостной прочности, вытекающие из условий работы рессорно-пружинных изделий при циклически изменяющихся нагрузках, определяют повышенные требования к качеству поверхности проката.

Требования к усталостной прочности, вытекающие из условий работы рес-сорно-пружинных изделий при циклически изменяющихся нагрузках, опрсде- % ляют повышенные требования к качеству поверхности проката. На поверхности полос и прутков не должно быть трещин, закатов, плен, волосовин, раковин, пузырей, песочин, вдавленной окалины и расслоений. Качество поверхности определяется наружным осмотром с применением при необходимости светле-пия (зачистки) мелким напильником или мягким шлифовальным кругом. Местные дефекты на поверхности допустимо удалять методом пологой зачистки или шлифовки в пределах допустимых наименьших значений размеров на поперечное сечение проката. Вырубка дефектов не допускается. В зависимости от наличия или отсутствия обезуглероженного слоя рессорно-пружинная сталь подразделяется на две категории: 1) без обезуглероженного слоя, 2) по нормам ГОСТ 14959—69.

Жидкостный регулятор скольжения служит одновременно и пусковым реостатом. Чувствительность регулятора, т. е. минимальное изменение нагрузки, достаточное для приведения в действие регулятора, равна + (2,5-f 5%) (в процентах от нагрузки, на которую установлен регулятор). Жидкостный регулятор лучше срезает пики нагрузки, но зато он действует более медленно, чем контакторный. Это вызывается как инерцией значительных движущихся масс регулятора, так и сопротивлением воды. Поэтому при быстро изменяющихся нагрузках применяется контакторный регулятор, действующий почти мгновенно. Если пик нагрузки длится менее 0,4 сек., жидкостный регулятор неприменим. Контакторный регулятор чувствительнее жидкостного. Жидкостный регулятор требует значительно большего ухода.

В последнее время широко применяются теории ползучести типа течения с использованием гипотез течения и упрочнения. Гипотеза течения, предложенная Давен-портом, предполагает существование зависимости между скоростью деформации ползучести, напряжением и временем: ес—Ч^Ссг, t). Эта гипотеза дает удовлетворительные результаты при слабо изменяющихся нагрузках.

Сталь, используемая для изготовления пружин, должна обеспечивать линейную зависимость между деформацией и нагрузкой, т. е. иметь высокий предел упругости. При превышении упругой деформации (например, при навивке пружин) сталь должна обладать определенным запасом пластичности. Если пружина работает при изменяющихся нагрузках, то ее материал должен хорошо сопротивляться усталости. Пружины, работающие при высокой температуре, должны быть стойкими против релаксации.

Механические Давление мазута перед форсункой 1—2,5 Мн/м*. Он должен быть тщательно профильтрован и подогрет Высокие температуры горения, бесшумны. Оборудование усложнено. Засоряются, особенно при малых отверстиях для выхода мазута из форсунки (небольшие мощности), поэтому применимы при больших мощностях и мало изменяющихся нагрузках. Регулирование — числом работающих форсунок

Усталостное выкрашивание заключается в отслаивании частиц металла с трущихся поверхностей в результате усталости при периодически изменяющихся нагрузках. Явление усталостного износа обычно наблюдается в высших кинематических парах, главным образом при обильной смазке. Последнее объясняется внедрением жидкости в микрощели поверхности, что способствует разрушению последней.

Проблема адекватного определения полей напряжений и деформаций в конструкциях при изменяющихся нагрузках, температурах и скоростях нагружения потребовала пересмотра существующих теорий неупругого деформирования и их надлежащего развития для отражения разнообразных эффектов, которые при однократном нагружении не обнаруживаются или могут не учитываться расчетом. Особенно существенными «вторичные» эффекты деформирования становятся при анализе поведения теплонапря-женных конструкций. В данной главе рассматривается теория, в основе которой лежит представление о микронеоднородности реальных материалов (имеются в виду конструкционные сплавы) и возникающих в связи с ней в элементарных объемах тела несовместных неупругих деформациях. Изменяясь в процессе нестационарного нагружения, последние вместе с обусловленными ими микронапряжениями играют роль материальных носителей «памяти» материала, фиксирующих характерные особенности истории деформирования.

Нагрузки, вызывающие появление в поперечных сечениях периодически изменяющихся напряжений, называют циклическими нагрузками. Совокупность всех значений напряжений за время одного периода их изменения носит, название цикла напряжений. Частота изменения напряжений характеризуется числом циклов в единицу времени, а продолжительность цикла во времени определяет период цикла.

Значительная часть деталей машин и конструкций в процессе эксплуатации работает в условиях периодически изменяющихся напряжений.

АЭ можно исследовать следующими способами: 1} образец нагружают постепенно до полного разрушения; 2) образец нагружают постоянной нагрузкой и наблюдают за изменением уровня сигналов АЭ во времени; 3) предварительно нагруженный или свободный образец подвергают действию циклически изменяющихся напряжений вплоть до возникновения усталостных эффектов и трещин.

Более существенное значение имеет катодная поляризация внутренней поверхности трубы, плотность тока которой, как следует из уравнения (338) и рис. 94, в узкой области, прилегающей к месту подключения катодной станции (или электродренажа), может достигать значительных величин и вследствие этого вызывать наводороживание металла с потерей им пластичности (охруп-чивание). Опасность преждевременных разрушений типа водородного растрескивания усугубляется при наличии в транспортируемой среде растворенного сероводорода (что типично для сред нефтегазовой промышленности). Наличие в металле циклически изменяющихся напряжений, способно вызвать водородную усталость металла.

Наука о сопротивлении материалов разрушению под действием периодически изменяющихся напряжений возникла и развивается уже более ста двадцати лет. За это время накоплено большое количество сведений о природе усталости металлов и влиянии различных конструктивных, технологических, структурных и других факторов на процесс разрушения при разных видах и схемах циклического деформирования. В развитие этой науки внесли большой вклад советские ученые Н. Н. Давиденков, И. А. Одинг, С. В. Серенсен, И. В. Кудрявцев, Н. Н. Афанасьев, Я. Б. Фридман, В. В. Болотин, В. С. Иванова, С. И. Кишкина, В. Т. Трощенко, Л. М. Школьник и др.

Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что режимы эксплуатационной нагруженное™ деталей машин во многих случаях характеризуются асимметрией циклически изменяющихся напряжений (9, 10, 23]. В связи с этим возникает необходимость в разработке приспособления, позволяющего проводить программные испытания при асимметричных циклах нагружения.

Фиг. 5.29. Тригонометрическое (a) и комплексное (б) изображения циклически изменяющихся напряжений и деформаций при постоянной частоте.

Одновременно с процессом общей коррозии протекает процесс развития коррозионных трещин, связанный с тем, что из-за колебаний радиационного излучения в топке котла от факела к трубам в пленке оксидов и под.оксп!тъш слоях металла возникают переменные по величине напряжения. Под действием изменяющихся напряжений происходит растрескивание защитной оксидной пленки. По трещинам, имеющим клиновидную форму, к поверхности металла проникают агрессивные компоненты из топочных газов и золовых отложений. Глубина трещин может достигать 1—3 мм.

Механизм понижения работоспособности тел качения при наличии воды в смазочном материале сложен; он включает взаимосвязь циклически изменяющихся напряжений и химических реакций на поверхности, ведущих к коррозии и водородному изнашиванию. При повышении качества сталей и уменьшении вследствие этого числа подповерхностных неметаллических включений, вызывающих усталостное разрушение при качении соприкасающихся деталей, более важное значение приобретают химические реакции с водой, приводящие к наводороживанию и, как следствие, к образованию поверхностных дефектов —- концентраторов напряжений.

Резкие изменения жесткости указывают на места, в которых возможно возникновение поломки при.эксплуатации в связи с действием циклически изменяющихся напряжений, обусловливаемых переездами автомобиля через неровности дороги. Ясно, что усиление конструкции в этих местах и проведение повторных испытаний на жесткость в целях отыскания малейших резких изменений жесткости способствовали бы выбору более прочной конструкции.

В лаборатории Института машиноведения и автоматики АН УССР В. Т. Степуренко [148] провел исследование влияния сероводородной воды на циклическую усталость стали 45, при частоте нагружения 3000 циклов в минуту, в различном структурном состоянии, а также с различным состоянием приповерхностного слоя этой стали. Наво-дороживание стали происходило в процессе циклического нагружения. Под влиянием циклически изменяющихся напряжений в различных зернах образца происходила микропластическая деформация с различной интенсивностью, причем в случае деформации катодных зерен происходило их интенсивное наводороживание за счет водорода, появившегося в результате диссоциации сероводорода и взаимодействия H2S с металлом.

УСТАЛОСТЬ ' — разрушение материала под действием многократно изменяющихся напряжений.