Нагружения давлением

75. Москвитин В.В. Циклические нагружения элементов конструкций. - М.: Наука, 1981. - 344 с.

58. Москвитин В.В. Циклические нагружения элементов конструкций. - М.: Наука, 1981. -344 с.

2. Характерные формы, способы закрепления и нагружения элементов конструкций. Твердое тело используется не только в качестве звена при создании механических машин. Много раньше оно стало служить для возведения построек. В наше время число различных стационарных инженерных сооружений очень велико. Кроме жилых, общественных и промышленных зданий сооружаются мосты, резервуары, трубопроводы, плотины и многое другое. Поэтому естественно, что механика упругого твердого тела первоначально получила развитие именно применительно ;к расчету различных инженерных qbopyжeний и лишь позднее была распространена на машиностроительные конструкции. Поэтому-то раздел механики упругого твердого тела, посвященный расчету строительных конструкций, иногда называют строительной механикой. Отсюда же возникли и те характерные конструктивные формы и типовые способы закрепления и нагружения, о которых будет сказано ниже.

В практике исследования эксплуатационных разрушений помимо определения вида разрушения возникают и другие задачи. Они вытекают из требования проведения контроля над состоянием детали в эксплуатации и устранения несовершенств конструкции или изменения режимов ее работы. Эти стратегические задачи решаются в рамках количественной фрактографии. При количественных оценках силового и температурного нагружения элементов конструкций исходят из того, что изменение режима или условий внешнего воздействия приводит к изменению напряженного состояния материала в вершине трещины. Формирование того или иного параметра рельефа

(160 полетных блока). Увеличение абсолютных значений А,а в два раза приводит к снижению живучести на 10,38 % (486 полетных блока) при ?ICT < О и к ее увеличению на 5,26 % (260 полетных блока) при Я,0 > 0. Для рассмотренных блоков нагружения основной вклад в процесс роста трещины вносило формирование "зоны вытягивания". Подрастание трещины определяется преимущественно последовательностью сформированных зон вытягивания. Продемонстрированные подходы к моделированию роста трещины в условиях многопараметрического нагружения элементов конструкций имеют тем более достоверный результат, чем более полный экспериментальный материал накоплен в исследованиях образцов в контролируемых условиях опыта. Сложный характер влияния многопараметрического циклического нагружения на рост трещины в конструкции не позволяет исключить какой-либо фактор при моделировании этого процесса. Уточнение моделей происходит по мере выявления усталостных трещин в элементах конструкций. Поскольку исключить появление и развитие трещин в элементах авиационных конструкций не удается, то реализовать их эксплуатацию по принципу безопасного повреждения не удается без решения еще одной задачи. Необходимо уметь управлять ростом трещин, осуществляя их временную или полную остановку, с использованием рассмотренных выше физических явлений. Поэтому перейдем к рассмотрению общих принципов управления кинетикой усталостных трещин в элементах конструкций.

Указанные два типа закономерностей формирования рельефа излома в соответствии с различными закономерностями нагружения элементов конструкций отражают разную регулярность повторения полетного цикла, который вызывает то или иное продвижение усталостной трещины. Из этого следует, что, несмотря на определяющую роль в нагружении элементов систем управления ВС цикла ЗВЗ, имеется различное влияние вибрационных нагрузок на продвижение трещины. Это различие связано с различием в амплитуде нагрузок и длительности их действия на нагруженный элемент конструкции. Причем наличие (формиро-

Согласно изложенному выше анализу особенностей нагружения элементов конструкций систем управления, в частности гидроцилиндров, формирование усталостных бороздок обусловлено нормальным функционированием систем управления и не связано с вибронагруженностью агрегатов. Следовательно, формирование усталостных бороздок должно коррелировать с режимами напуска гидрожидкости во внутреннюю полость гидроцилиндра и с числом выпусков тормозных щитков.

Созданы электрогидравлические установки 12, с. 218] для имитации реальных процессов нагружения элементов сельскохозяйственных машин: для нагружения несущих систем машин с максимальным усилием гидроцилиндра 45000 Н (4500 кгс), а также для испытаний их узлов и деталей с предельным усилием 3000 Н (300 кгс) и частотой от 1 до 50 Гц.

Развитие современного транспортного и авиационного машиностроения, ускорение технологических процессов металлообработки характеризуются высокими тем-пературно-скоростными режимами механического нагружения элементов конструкций. Это требует дальнейшего совершенствования методик и испытательного оборудования для изучения поведения конструкционных материалов при высоких скоростях силового и температурного нагружения.

оказывается практически невыраженным при величинах асимметрии, свойственной условиям нагружения элементов конструкций.

Критериальное уравнение (1.1.12) экспериментально обосновано для случаев регулярного малоциклового нагружения. Вместе с тем проверка деформационно-кинетического критерия в условиях нестационарного малоциклового нагружения, характерного для эксплуатационных условий нагружения элементов конструкций, представляет существенный интерес. В работе [202] и других работах Каунасского политехнического института выполнена широкая программа исследований закономерностей накопления повреждений при нестационарном малоцикловом нагружении.

Рис. 4.11. Толстостенная цилиндрическая оболочка, ослабленная кольцевой мягкой прослойкой (а), в условиях нагружения давлением pviq, сетка линий скольжения в кольцевой прослойке (при к > к'к) и эпюра напряжений ст. по ее центральному сечению (2z/A=0) (6)

Рис. 4.11. Толстостенная цилиндрическая оболочка, ослабленная кольцевой мягкой прослойкой (а), в условиях нагружения давлением р и q, сетка линий скольжения в кольцевой прослойке (при к > к^ ) и эпюра напряжений ст. по ее центральному сечению (2z//;=0) (б)

Фиг. 6.1. Нагрузочная фиг. 6.2. Модель и приспособление рама для образцов, по- для нагружения давлением,

Характеристики тензорезисторов зависят и от характера изменения давления. Сосуды, как правило, работают при длительных гидростатических режимах, но и динамический характер нагружения давлением представляет интерес. Так, если в первом случае первостепенное значение приобретают вопросы исключения погрешностей, связанных с изменением температуры внутри аппарата и условий теплообмена при изменении давления, то при быстром повышении или понижении давления существенную роль приобретает характер передачи нагрузки на клей и тензочувствительный элемент.

Отмеченные недостатки не должны создавать впечатления о неблагоприятном положении с применением тензорезисторов в условиях давления. Неоднократно отмечалась [26, 42, 43, 50] устойчивая работа разных типов тензорезисторов, прикрепленных различными клеями к деталям и погруженных в масло при атмосферном давлении. Получены положительные результаты постоянства номинального сопротивления проволочных и фольговых тензорезисторов и после нагружения давлением до 10 000 кгс/см2. Однако выбор работоспособного типа тензорезисторов должен устанавливаться для конкретных условий эксперимента пробным испытанием. Отсутствие повторяемости нуля с разбросом больше, чем допускает точность эксперимента, служит критерием непригодности тензорезисторов данного типа для работы под давлением. Во всех случаях рекомендуется делать перед проведением исследования сосудов их двух-, трехцикловые нагружения давлением для «тренировки» установленных тензорезисторов.

Специфическую группу задач составляют исследования конструкций, помещаемых в автоклав и нагружаемых всесторонним давлением. Наука и промышленность выдвигают и другие задачи применения тензорезисторов в условиях воздействия высокого и сверхвысокого давления. Так, особой областью является исследование деформаций объектов, нагружение коротых носит переменный (динамический) характер. Зависимость показаний тензорезисторов от скорости нагружения давлением была отмечена в ряде опытов, вследствие чего методика проведения исследований при переменных давлениях требует особого теоретического и экспериментального изучения. Дополнительное уточнение методики тензометрирования требуется и в случае применения газовых сред. Закономерности работы тензорезисторов под давлением газа остаются такими же и при использовании их в диэлектрических жидкостях, однако требуется отработка отдельных элементов техники испытаний и, в частности, электровводов ввиду существенной разницы вязкости сред. Метод проверен при нормальных температурах, но измерения можно проводить и при высоких температурах и давлениях, применяя существующие типы термостойких тензорезисторов и средства изоляции от среды, которые не теряют своих изоляционных свойств в пределах требуемых температур.

Фильтроэлементы из металлокерамики должны быть испытаны на вибрационных установках для определения возможности отделения шариков при резких изменениях температуры и пульсациях давления. Частота вибраций должна быть равна примерно 200 гц и перегрузка (15—50) g. Кроме того, шариковые фильтры должны пройти 100 циклов нагружения давлением с частотой пульсаций 6 гц в диапазоне 0—240 кГ/см*.

Шариковые брикеты должны быть испытаны на возможность отделения шариков на вибрационных установках при пульсациях давления и резких изменениях температуры. Частота вибраций составляет примерно 200 гц, а перегрузка 15—50 g. Кроме того, шариковые фильтры должны быть подвергнуты импульсным испытаниям длительностью 100 циклов нагружения давлением О—240 кГ/см2 при частоте пульсаций давления 6 гц.

Из полученных результатов следует, что определяющее значение для характера и уровня напряжений имеет степень податливости оснований шарнира (как это имело место для нагружения давлением). Если основания неподвижны, тепловое расширение конструкции приводит к появлению значительной осевой силы. Характер напряженного состояния близок к тому, который возникает при сжатии осевой силой. Вклад температурных напряжений для вполне реальных температур может быть существенным— 150 МПа и более.

Рис. 71. Схемы возможных положений средней поперечной линии полоски пластины пневматического уплотнения: а—до монтажа; б —после монтажа до нагружения давлением; в—при нагружении давлением до касания с уплотняемой поверхностью; г~при нагружении давлением до полного контакта с уплотняемой поверхностью.

К недостаткам многослойных сосудов высокого давления относятся: большое количество массивных кольцевых швов, в которых из-за сочетания различных конструкционных и сварочных материалов возможно появление дефектов; наличие зазоров между слоями, а следовательно, пониженная теплопроводность стенки, которая обусловливает некоторые ограничения по числу циклов нагружения давлением и температурой, по скорости нагрева и охлаждения, по возможности работы с наружным обогревом.