Мембранные напряжения

На участке перегрева металл нагревался в интервале температур от 1100—1150°С до линии солидуса. Металл, нагревавшийся выше температуры Ас3, полностью переходит в состояние аустенита, при этом происходит рост зерна, размеры которого увеличиваются тем больше, чем выше температура металла. Даже непродолжительное пребывание металла при температурах свыше 1100° С приводит к значительному увеличению размера зерен. Крупнозернистая структура металла на этом участке перегрева после охлаждения может привести к образованию неблагоприятной видманштеттовой структуры. Металл, нагретый незначительно выше температур Ас3, имеет мелкозернистую структуру с высокими механическими свойствами. Этот участок называется участком нормализации (перекристаллизации). На участке неполной перекристаллизации металл нагревался до температуры между А! и Ас3. Поэтому он характеризуется почти неизменным ферри-тным зерном и некоторым измельчением и сфероидизацией перлитных участков.

Влияние скорости охлаждения в наибольшей степени проявляется при дуговой сварке однослойных угловых швов и последнего слоя многослойных угловых и стыковых швов при наложении их на холодные, предварительно сваренные швы. Металл многослойных швов, кроме последних слоев, подвергающийся действию повторного термического цикла сварки, имеет более благоприятную мелкозернистую структуру. Поэтому он обладает более низкой критической температурой перехода в хрупкое состояние.

В полиграфической промышленности получил применение и цинк с небольшими добавками магния (0,05%) и алюминия (0,1%) и имеющий мелкозернистую структуру и повышенную по сравнению с другими сплавами твердость (НВ 55—70). Этот сплав называется микроцинком.

На выходе из кристаллизатора слиток охлаждается водой из форсунки в зоне 6' вторичного охлаждения. Затем затвердевший слиток попадает в зону 7 резки, где он разрезается газовым резаком 8 на куски заданной длины. Таким способом отливают слитки е прямоугольным поперечным сечением (150x500—300x2000 мм), с квадратным сечением (150X150—400X100 мм), круглые, в виде толстостенных труб. Вследствие направленного затвердевания и непрерывного j итания при усадке слитки непрерывной разливки имеют плотное строение и мелкозернистую структуру, в них отсутствуют усадочные раковины. Выход годных заготовок может достигать 96— 98 % массы разливаемой стали.

Усиливающие экраны способствуют некоторому повышению чувствительности. Тип пленки оказывает существенное влияние на чувствительность радиационного контроля. Пленки, обеспечивающие лучшую чувствительность, имеют мелкозернистую структуру, но требуют более продолжительной выдержки.

Нормализация применяется для исправления структуры перегретой стали и горячедеформированных заготовок, устранения цементит-ной сетки у заэвтектоидных сталей, выравнивания структуры сварного шва. При нормализации сталь приобретает более мелкозернистую структуру, чем после отжига.

Такая закалка применяется только после газовой цементации для деталей, изготовленных из наследственно-мелкозернистых сталей. При этом удается сохранить мелкозернистую структуру, понизить коробление и содержание остаточного аустенита на поверхности.

После горячей обработки и отжига при 760—780° С стали приобретают мелкозернистую структуру.

Свойства аустенитно-ферритных сталей зависят от соотношения количества феррита и аустенита (при нагреве до температур термической обработки). Если больше феррита в структуре, то сталь при нагреве выше 850° С обладает большими крупнозернистостью и хрупкостью (не устраняющимися последующей термической обработкой) и пониженной коррозионной стойкостью. Горячую механическую обработку полуферритных сталей следует заканчивать при наиболее низких температурах для получения мелкозернистости, поскольку отжиг при 760—800° С после горячей деформации сохраняет эту мелкозернистую структуру.

В 5 — 6 раз повышают долговечность вакуумная разливка и многократный переплав стали в вакууме, обеспечивающие плотную мелкозернистую структуру и освобождающие сталь от водородной пористости, включений оксидов и нитридов, которые являются зародышами усталостных трещин.

Закалка на мелкозернистую структуру с охлаждением в воде

(мембранные) напряжения G™ =PR/2S; OQ =2az, где р - внутреннее давление, а R и S радиус и толщина обечайки); az и ае - меридианальные и кольцевые напряжения непосредственно в стыке; aaz и асте - соответственно упругие коэффициенты концентрации напряжений по напряжениям CTZ и ае.

rue az и a* - меридианальные и кольцевые номинальные (мембранные) напряжения (о7= PR /2S; а™ = 2-az, где Р - внутреннее давление, а R и S -радиус и толщина обечайки); 0Z и <Г8 - меридианальные и кольцевые напряжения непосредственно в стыке; aaZ и сс„0 - соответственно упругие коэффициенты концентрации напряжений по напряжениям стг и сге. Для кольцевых стыков:

Исследовались три характеристики напряженного состояния— средние мембранные напряжения (t±i -\- t33)/2, средние изгибные напряжения на поверхности пластины (?14 -(- t33)J2 и максимальные межслоевые касательные напряжения (1\г 4- ^з)1/1- Напряжения определялись для одного квадранта пластины в определенный момент времени после начального и нормализовались по отношению к максимальному давлению. Результаты были получены для различных моментов времени и углов армирования ж представлены в виде графиков, на которых нанесены линии

Цель настоящей вводной главы заключается в том, чтобы дать обзор некоторых из наиболее существенных черт микромеханики композиционной среды. В отличие от охватывающих обширную литературу обзоров [3, 5], в которых рассматриваются различные подходы к определению эффективных свойств неоднородных тел, основой нашего изложения является разъяснение понятия эффективных упругих модулей и использование этого понятия. Сравниваются физическое и математическое определения эффективных модулей и обсуждается роль таких модулей в исследовании слоистых композитов, широко применяемых в технике. В заключение излагается метод, позволяющий изучать неоднородные (линейно изменяющиеся) мембранные напряжения в слоистых композитах,

Следовательно, мембранные напряжения даются формулами

2) общие мембранные напряжения не превышают меньшего из двух значений 0^ 1/3/% или 0,3а^, где а* — предел текучести материала при рабочей

Местные мембранные Мембранные напряжения в зонах соединения оболочек и фланцев, присоединения патрубков к сосудам

При расчете по рассматриваемому здесь методу такие упрощающие предположения не требуются. При внутреннем давлении р = 2рт, при котором начинается текучесть в гладкой части оболочки, для заделки получены в четвертом приближении следующие результаты. В большей части жестко закрепленного сечения имеют место пластические деформации. Они превышают ет на внутренней поверхности в 2,47 раза, на наружной — в 1,34 раза. В средней части сечения, где изгибные меридиональные и кольцевые мембранные напряжения близки к нулю в силу условий закрепления, интенсивность напряжений не превосходит предела текучести. Поэтому пластические деформации охватывают все сечение вначале в гладкой части оболочки, а затем в заделке.

Если материал пластинки линейно высокоэластичный, то для расчета напряжений и деформаций можно использовать обычные формулы из теории упругости, подставив в них значения временного модуля упругости (считая, что материал изотропный). Ввиду небольших величин временного модуля упругости необходимо проверять величину стрелы прогиба, так как при большом прогибе в пластине образуются большие мембранные напряжения, которыми нельзя пренебрегать. Для этого можно воспользоваться теорией больших деформаций, но она дает слишком сложные выражения. Поэтому рекомендуется задавать такую высоту пластинки, чтобы стрела прогиба не превышала значений, при которых применима теория малых деформаций. В этом случае при расчете определяют высоту пластинки из формулы для максимального прогиба, величину которого принимают равной высоте пластинки. После этого проверяют нагрузку пластинки, добиваясь, чтобы максимальное напряжение было меньше допустимого. Если это условие не соблюдается, необходимо увеличить толщину пластинки.

Расчет пластинок из слоистых пластиков, нагруженных в поперечном направлении, весьма сложен, так как необходимо учитывать ряд критериев, какими являются: условия заделки, вид и способ нагружения, структура материала (изотропия или орто-тропия) и т. п. Расчет усложняется еще различными условиями деформации. Если прогиб тонкой пластинки из слоистых пластиков (такой считается пластинка, толщина которой по сравнению с остальными ее размерами очень мала) меньше половины ее толщины, то можно при расчете учитывать только напряжение изгиба *. Если же прогиб больше половины толщины пластинки, то нужно учитывать в расчете еще и мембранные напряжения [6].

— мембранные напряжения в зонах действия внешних сосредоточенных нагрузок и в местах присоединения фланцев, днищ патрубков и т. д.;